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技術(shù)文章

三維激光掃描在農(nóng)牧業(yè)中的應(yīng)用：以冷藏豬肉為例

閱讀：49發(fā)布時(shí)間：2024-11-21

三維激光掃描技術(shù)的日趨成熟和掃描設(shè)備的廣泛普及,使其成為三維建模的重要數(shù)據(jù)獲取途徑,也是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)問題。針對(duì)不同領(lǐng)域的應(yīng)用,國(guó)內(nèi)外研究人員提出了許多有效的解決方法,主要體現(xiàn)在點(diǎn)云曲面、基于點(diǎn)的建模,點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理、特征提取、網(wǎng)格重建誤差分析等幾個(gè)方面。
在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中，動(dòng)物是虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域的重要建模對(duì)象之一,特別是在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域和虛擬農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用中,對(duì)植物對(duì)象的真實(shí)感建模提出了更高的要求。動(dòng)物的三維建模是虛擬動(dòng)物的基礎(chǔ),如何快速、準(zhǔn)確、有效地獲取動(dòng)物的三維空間信息,成為動(dòng)物三維建模首要解決的問題。
現(xiàn)狀與困難
現(xiàn)有的動(dòng)物對(duì)象建模方法大多基于手工測(cè)量數(shù)據(jù)和數(shù)字設(shè)計(jì)的手段，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集技術(shù)速度慢、精度低,在精確性和真實(shí)感上已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代數(shù)字動(dòng)物的建模要求。而三維激光掃描測(cè)量技術(shù)克服了傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)的局限性,采用非接觸主動(dòng)測(cè)量方式直接獲取高精度三維數(shù)據(jù),能夠?qū)θ我馕矬w進(jìn)行掃描,且沒有晝夜的限制,快速將現(xiàn)實(shí)中的目標(biāo)靜態(tài)結(jié)構(gòu)信息轉(zhuǎn)換成可以處理的數(shù)據(jù)。它具有掃描速度快、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、精度高、主動(dòng)性強(qiáng)、全數(shù)字特征等特點(diǎn),可以極大地節(jié)約時(shí)間,而且使用方便,其輸出格式多可直接在Polyworks、 Geomagic等軟件中進(jìn)行后期分析,因此,將三維激光掃描技術(shù)引入動(dòng)物建模應(yīng)用中,為動(dòng)物的形態(tài)結(jié)構(gòu)三維重建提供了一個(gè)全新有效的方法。
技術(shù)優(yōu)勢(shì)

(一)技術(shù)特點(diǎn)

隨著三維激光掃描技術(shù)的出現(xiàn),結(jié)合分析軟件,可以通過三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)快速保存被調(diào)動(dòng)物的各方面信息,在這個(gè)信息基礎(chǔ)上,可以方便提取動(dòng)物的外形數(shù)據(jù),方便進(jìn)行動(dòng)物數(shù)據(jù)分析和保存,通過軟件自動(dòng)化提取參數(shù)的模塊,可以大批量、高效率的獲取所需要的數(shù)值,相比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集手段來說,可以做到既快又準(zhǔn)。

(二)設(shè)備概況

Go!SCAN 3D是快速、用戶友好型手持式 3D 掃描儀。設(shè)計(jì)用于掃描任何物體，無(wú)需安裝，可高質(zhì)量地采集紋理和幾何形狀，色彩豐富，細(xì)節(jié)精致。可以用于采集農(nóng)作物的顏色，而且無(wú)需貼點(diǎn)就可以完成掃描，精度達(dá)到0.05mm。

（三）解決方案

三維激光掃描在農(nóng)作物業(yè)研究中的應(yīng)用廣泛,根據(jù)不同的需求可以生成相應(yīng)的成果。主要工作流程包括以下幾個(gè)步驟

1.在實(shí)施具體掃描計(jì)劃之前,需要制定嚴(yán)密的掃描方案,根據(jù)數(shù)據(jù)采集的精度要求和被掃描物體現(xiàn)壢環(huán)境,確定掃描路線、掃描站數(shù)、儀器架站位置、掃描密度選擇。

2.數(shù)據(jù)獲取,包括三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集和紋理信息的獲取。

3.點(diǎn)云數(shù)據(jù)預(yù)處理,主要包括點(diǎn)云的去噪,點(diǎn)云著色,導(dǎo)出真彩色點(diǎn)云數(shù)據(jù),后期成果應(yīng)用于展示,包括動(dòng)物外形尺寸及體積等關(guān)鍵因子采集,點(diǎn)云數(shù)據(jù)存檔。