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[期刊] 林业科学
[作者]
尤磊 唐守正 宋新宇
【目的】将使用三维激光扫描仪获取的树木点云构建树木三维模型与提取树木参数相结合，构建适用于树干参数提取的树干三维表面模型。【方法】采用三维表面重建技术，根据树干点云特征改进基于切平面投影的表面重建算法，并将其应用于重建树干的不规则三角网表面模型中。改进内容如下：１）使用半径阈值作为邻域点的选取准则以减少点云分布散乱对邻域点集选择的影响；２）根据点之间距离越近、影响越大的思想，使用距离加权方式计算特定点处切平面的法向量，且当邻域点集投影至切平面上产生重复投影点时，删除距离较远的邻域点；３）根据点集在平行平面间投影的几何拓扑不变性简化投影切平面的构建；４）以点集旋转方式简化三维平面点集到二维平面点．．．
关键词：
树干 点云 表面重建 切平面 法向量
[期刊] 林业科学研究
[作者]
尤磊 唐守正 宋新宇
［目的］树干在林业生产与科研中具有重要的地位，树干表面重建对森林可视化与树干参数提取具有重要意义，本研究以重建树干的精确表面模型为目的。［方法］提出了一种基于圆柱面投影的树干表面重建算法，算法以连续的多个树干分段为重建单元，以重建单元的质心与直径构建圆柱面，通过将树干点云投影至圆柱面，再将圆柱面点云延伸展开得到平面点集，由平面点集Ｄｅｌａｕｎａｙ三角网的连接关系构建重建单元的不规则三角网表面，连接相邻重建单元的树干表面以获取树干整体的表面模型。［结果］在树皮粗糙程度各异的３种树干点云上的实验表明：重建的树干表面能清晰地展示外业时标注的信息，能有效地反映树干表面的褶皱凸凹特征，具有更好的可视化效．．．
[期刊] 林业科学
[作者]
尤磊 哈登龙 谢明坤 张晓鹏 宋新宇 庞勇 唐守正
【目的】利用地面三维激光扫描仪获取的单木树干点云,提出一种基于断面轮廓曲线的树干材积计算方法,为准确测定单木树干材积提供参考。【方法】首先,将树干点云按设定高度thick划分为若干等高垂直分段,对于一个垂直分段,将其树干点云投影至下断面得到一个平面点集,以该点集凸包点形成闭合凸多边形的质心为中心点,以角度参数θ对该平面点集角度分区,一个角度分区中所有点的重心点为该角度分区的轮廓点,根据角度分区在上下垂直分段上的相邻性和连续性修复无轮廓点的角度分区;然后,以当前垂直分段所有角度分区的轮廓点为插值点,构建一条闭合连续光滑的三次B样条曲线(称之为垂直分段的断面轮廓曲线),该曲线所围面积为断面积,断面积与高度thick之积为垂直分段体积,所有垂直分段体积累加得到树干材积。分别以可准确计算体积的圆柱体、圆台体和抛物线体的模拟点云与地面三维激光扫描仪获取的来自7个树种183个长度为1 m的树干点云为实测数据,开展模拟试验和实测试验。【结果】模拟试验结果表明,对于圆台体和抛物线体的体积计算,断面轮廓曲线法在合适的thick与θ参数下计算精度高于拟合圆、拟合圆柱体和Bézier凸曲线法的计算精度。实测试验结果表明,与断面轮廓曲线法计算的材积(thick=2 cm,θ=2°)相比,拟合圆、拟合圆柱体和Bézier凸曲线法计算材积的平均绝对百分比误差(MAPE)分别为064%、43365 cm~3和054%,均方根误差(RMSE)分别为063%、42906 cm~3和053%,总相对误差(TRE)分别为1188%、3 36136 cm~3和951%。【结论】断面轮廓曲线法计算的树干断面积和材积最为精确,传统以横断面是圆为理论计算的树干断面积和材积均大于其真值。
[期刊] 南京农业大学学报
[作者]
刘奕贯 鲁植雄 赵兰英 姜春霞 徐浩 周晶
［目的］土壤表面模型是分析土壤与车辆耦合作用的基础，为获取相对逼真的土壤表面模型，本文改进并分析了一种表面插值重构方法。［方法］首先利用不平度测试仪获取３种农业土壤的三维数字高程数据，使用一定的剔除率对原土壤高程数据进行剔除，得到３组剔后数据，求出剔后数据中各行、各列２Ｄ数据的Ｈｕｒｓｔ指数，并应用于随机中点位移法过程参数的求解中。改进随机中点位移法，使用此法对剔后数据进行一次和二次分形插值重构，求解并分析３种土壤原始测量数据及重构前和重构后数据的平均值、峰度系数、相对误差、分形维数和ｒＭｓ高度，同时，也使用传统的随机中点位移法和迭代函数法对３种土壤的剔后数据进行分形插值，并与改进随机中点位移．．．
[期刊] 林业科学
[作者]
张茜茜 杨庆朋 刘亮 王清涛 李菲 郭丽丽 郝立华 曹旭 范晓懂 梁伟佳 郑云普
【目的】探明光合产物供应状况对树干表面CO_2通量及其温度敏感性的影响机制。【方法】以10年生毛白杨人工林为研究对象,采用随机区组试验设计,通过环剥改变林木的光合产物供应状况,连续监测环剥点上部(AG)和下部(BG)的树干表面CO_2通量(E_s)和树干温度(T_(stem))并拟合其温度敏感性(Q_(10)),同时测定AG和BG非结构性碳水化合物含量的动态变化,比较生长季和非生长季的E_s及其Q_(10)对底物变化的不同响应。【结果】1)相比于对照树木(NG),环剥处理30天后,环剥导致生长季AG的E_s升高57%和BG的E_s降低43%,但在非生长季NG、AG和BG的E_s差异不明显。2)环剥降低生长季AG和BG的可溶性糖浓度29%和15%,而非生长季环剥导致AG和BG的可溶性糖浓度分别降低15%和增加10%。3)不同季节E_s和T_(stem)均存在较好的指数函数关系,但环剥会降低AG和BG的T_(stem)对E_s变化解释率。4)环剥提高生长季和非生长季AG的温度敏感性(Q_(10))和树干基础呼吸速率(R_(15)),但却同时降低BG的Q_(10)和R_(15)。【结论】环剥阻断了光合产物的输入,从而改变树体环剥点上、下部的可溶性糖含量,最终导致环剥点上部的树干表面CO_2通量及其温度敏感性上升,而环剥点下部的树干表面CO_2通量及其温度敏感性下降。毛白杨树干表面CO_2通量及其温度敏感性对环剥的响应在不同季节(生长季和非生长季)存在明显差异。
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
耿楠 何东健 王振华
【目的】研究轮廓线三维表面模型重建中存在的嵌套、分叉和投影交叉等复杂轮廓的轮廓匹配问题。【方法】在定义轮廓距离基础上,制定了轮廓匹配的2条准则,构成拓扑结构简单的轮廓对,针对一对多且投影交叉的轮廓对,采用等比放大方法进行预处理,利用简约束算法对放大后的轮廓对进行剖分。用实际算例对提出的重建方法进行了验证。【结果】算例验证表明,提出的重建方法能快速进行拓扑结构复杂的轮廓剖分,重建合理的表面网格模型,重建只存在轮廓嵌套的南瓜模型需19.673ms,重建最复杂的莲藕模型需51.845ms。【结论】通过对果实MRI图像序列提取的轮廓进行剖分,能够快速进行果实表面重建。
关键词：
果实 表面模型 轮廓 简约束 三角剖分
[期刊] 林业科学
[作者]
刘传泽 王霄 陈龙现 郭慧 罗瑞 周玉成
【目的】提出一种基于随机森林(RF)算法的分类模型,以实现纤维板表面大刨花、胶斑、杂物、油污的快速、准确识别。【方法】获取100张规格为4 800 mm×2 400 mm的纤维板表面图像,利用Otsu阈值分割算法对图像进行分割,提取缺陷区域的面积(S)、周长(L)、长宽比(OR)、紧凑性(J)、矩形度(P)、圆形性(O)、灰度均值(u)及灰度的标准差(σ_D)、平滑度(σ_P)、偏度(σ_S)、峰度(σ_K)和均方根值(σ_R)12个特征属性的特征值作为试验数据。使用100份试验数据构建RF分类器,采用Bootstrap方法随机抽取2/3数据和8个特征作为输入构建k株决策树,组成RF,以每株决策树袋外数据(OOB)误差率均值作为RF分类器的评估指标确定决策树数量k。采用100张纤维板厂家提供的带有大刨花、胶斑、杂物和油污的纤维板对分类模型进行测试。【结果】当k=600时,RF分类器的OOB误差率均值最低为0.004,利用构建的RF分类器对纤维板厂家提供的100张纤维板进行缺陷识别,正确率为99%,每张纤维板的识别时间为525 ms,在识别时间和正确率上明显优于神经网络(NN)和支持向量机(SVM)。【结论】基于随机森林算法的分类器用于纤维板表面缺陷在线识别具有可行性,能够实现纤维板表面缺陷的快速、准确识别,满足纤维板缺陷在线检测系统的的准确性和实时性要求。
[期刊] 现代财经(天津财经大学学报)
[作者]
徐国君
现行会计是平面会计,以资产和权益作为平面的两维结构,人们看到的只是事物的一个侧面,无法把握其整体情况。运用立体解析几何的方法重新设计会计系统,在原来两个维度,即资产和权益的基础上,寻找出第三个维度,共同构成三维立体空间,可以构架成为一种新的立体会计系统:三维会计。
关键词：
平面会计 立体会计 系统
[期刊] 运筹与管理
[作者]
王家桢 马良 张惠珍
Steiner最小树问题是组合优化中经典的NP难题,在许多实际问题中有着广泛的应用,而三维欧氏Steiner最小树问题是对二维欧氏Steiner最小树问题的推广。由于三维欧氏Steiner树问题的求解非常困难,至今为止的相关成果较为少见。本文针对该问题,利用Delaunay四面体网格剖分技术,提出了一种混合型智能求解方法,不仅可以尽量避免拓扑结构陷入局部最优,且对较大规模的问题求解亦有良好的效果。算法在Matlab环境下编程实现,经实例测试,获得了满意的效果。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
谢维强 张晓平 刘晓丽 周小雄 刘泉声
砂土颗粒的形态学特征(尺寸和形状)对于评估砂土材料的力学特性至关重要,因此准确地量化其三维形态学特征是研究砂土材料力学特性的前提工作。相比三维测试(表征)方法,二维测试(表征)方法具有测试方式多、程序简单、成本低等优点。为研究二维图像对砂土颗粒三维形态的表征,利用三维激光扫描技术获取砂土颗粒的三维点云数据;然后利用计算机算法重构砂粒的三维模型,准确快速地自动提取砂粒的三维形态特征;借助算法获取了随机单一投影法、最大最小投影面积法(选自1 000张投影)和三正交方向投影法下的砂粒二维形态参数;分析了二维参数与三维参数之间的相关关系,提出了基于砂土颗粒二维形态特征表征三维形态特征的可靠方法。结果表明,砂土颗粒的三维尺寸(长、宽、厚)可使用相应的二维尺寸估算(线性拟合系数R~2=0.735～0.994); 3种投影方法中,最大最小投影面积法和三正交方向投影法可准确地估算砂土颗粒的三维形态,为砂土材料的快速定量化表征提供了实用方法。
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
刘伟乐 林辉 孙华 严恩萍
胸径是树木最重要的测树因子之一,其精度直接影响材积的测定。传统的树木胸径测量效率低,范围较小;采用遥感反演间接测量胸径,精度较低,且不能直接获取单木的点云数据。本文利用三维激光扫描技术提取立木的3D点云数据,提出一种自动、高效提取单木胸径的算法。利用三维激光扫描仪对样地8棵杨树进行扫描,得到三维点云数据;同时,开展数据分割、精简、降噪处理,得到简化后的点云数据,最后对提取的胸径点云数据进行分层设置,将截取层厚度设置为0,0~1,1~2,2~3 cm 4个等级,利用快速凸包算法将点云数据闭合成一个多边形,运用Arc Engine控件调用Arc GIS中测算多边形长度的方法计算闭合平面周长,换算出...
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
杨永福 李黎 武丽清
为合理制订竹材切削工艺,提高竹材切削质量,该文经刨切实验,利用触针式表面粗糙度测量仪,测量并分析了毛竹不同切面、密度、含水率等物理性质对刨切表面粗糙度的影响规律。结果表明,竹材不同切面切削质量有明显区别,纵向刨切表面质量优于横向刨切;竹材密度及含水率对刨切表面质量影响较为明显。密度越大,刨切表面质量越高;含水率与刨切表面粗糙度呈良好的二次曲线关系。
关键词：
毛竹 物理性质 切削表面 粗糙度
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
关追追 卢奇锋 何双玉 邱权 麻文俊 苏艳 王军辉 李吉跃 何茜
【目的】为研究节子空间分布特征以及节子属性对干材质量的影响。【方法】以河南省洛宁县地区楸树人工林为研究对象,采用树干解析和节子剖析技术,获取了7株解析木和355个节子数据。本研究分析了节子的空间分布特征,通过逐步回归分析,筛选主导因子建立预测节子面积的多元线性回归模型。同时通过主成分分析,筛选出评判干材质量的关键节子指标。【结果】1)水平方向上,楸树节子数量主要分布于树干南向,占比59.4%,数量高于北向(占比40.6%);垂直方向上,节子数量在树干高度10.0 m以下分布居多,占比61.4%;节子平均直径随着树干高度增加而增大,在树干高度7.6～10.0 m处达到最大,为4.2 cm,随后节子平均直径逐渐降低。2)通过逐步回归分析,筛选出节子周长(KP)、节子直径(KD)、节子半径(KR)和节子角度(KI)等4个影响节子面积的主导因子,并建立节子面积的多元线性回归模型:YKA=-62.357+3.123X_(KP)+5.829X_(KD)-4.969X_(KP)+0.633X_(KI)(F=258.798,R~2=0.877,P <0.01)。3)节子面积与节子周长、节子半径、节子直径以及节子长度等呈正相关,与节子角度呈负相关。节子周长与节子直径、节子半径以及节子长度呈正相关,与节子角度呈负相关。4)通过主成分分析,筛选出节子面积、节子周长、节子长度和节子宽度4个主要指标,可对楸树干材质量进行综合评价。【结论】可通过节子周长、节子直径、节子半径和节子角度对节子面积大小进行预测,利用节子面积模型来预测楸树节子对干材质量的影响情况。
[期刊] 中国农业科学
[作者]
张明 李鹏 邓烈 何绍兰 易时来 郑永强 谢让金 马岩岩 吕强
【目的】本研究旨在有效解决果皮有缺陷的水果图像在去除背景时部分缺陷被误分割为背景,以及水果表面缺陷难以有效分割提取的问题。【方法】以I分量图来构建掩模模板,根据其灰度直方图信息,通过双峰法选择单一阈值(T=75)分以纽荷尔脐橙为研究对象,提出基于HSI颜色空间模型法去除背景割背景并填充孔洞得到掩模模板Imask,然后掩模模板Imask与I分量图通过点乘运算得到去除背景的I分量图;提出基于多尺度高斯函数图像亮度校正算法对去除背景后的I分量图像进行亮度校正,通过构建多尺度高斯函数滤波器,将去除背景后的I分量图与构建的多尺度高斯函数进行卷积运算即得到去除背景后的I分量图像表面光照分量图,最后将去除背景后的I分量图与得到的光照分量图进行点除运算即得到去除背景后的I分量图像亮度校正图;然后采用单一全局阈值法对脐橙表面缺陷进行提取。【结果】基于HSI颜色空间模型法去除背景,可在有效去除背景的同时完好保留脐橙的表面信息,有利于后续操作;基于多尺度高斯函数的图像亮度校正算法分别对6种常见脐橙缺陷进行图像亮度校正后采用单阈值法提取缺陷,使不同灰度等级的脐橙表面缺陷一次性分割成功,其中分割率最高为100%,最低为88.5%,整体达92.7%。通过试验分析后发现造成部分误分割或漏分割的原因主要在于部分缺陷果缺陷处颜色较轻,与正常区域灰度差较小,从而造成漏分割;还有部分缺陷果由于缺陷面积小,在图像形态学处理过程被误认为是噪声而被去除;同时发现正常果的误判率也达到了10.8%,经分析发现误判的正常果表皮组织区域的褶皱位于图像的边缘区域,从而被误认为是边缘区域的缺陷,导致误判。【结论】基于HSI颜色空间模型法去除背景及基于多尺度高斯函数的图像亮度不均校正算法对纽荷尔脐橙图像背景分割和去除背景后的I分量图像表面亮度校正均取得了较好的效果,能有效识别脐橙缺陷区域,为脐橙精确分级提供了技术支持,也为其他果品表面缺陷快速检测提供了一种新思路。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
江泽慧 陈复明 王戈 刘杏娥 程海涛
针对天然竹纤维粗细不均、变异性大的特点,采用Whihelmy力学法测定了竹纤维的平均润湿周长及动态接触角,利用Owens-Wendt法对11种浸润速率下的纤维表面能、色散及极性分量进行了表征,并借助边际均值研究了测试速率与动态接触角、表面能的关系。结果表明:采用30根纤维的平均润湿周长来估算动态接触角的方法是可行的,其相对误差较小。随着测试速率的增加,动态前进接触角符合先快速增加后逐渐稳定的分子动力学模型,而表面能有非线性减小的趋势。测试速率设置为1～3mm/min较合理,此时测得竹纤维表面能为41.71～43.61mN/m。浸润速率在11个水平下测定的动态接触角边际均值可分成7组子集,高浸润...
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