规则语法，根据量取的各级枝条的形态结构特征参数提 取树木主要枝干部分的产生式规则； 步骤S113:采用龟形解译算法，根据步骤S111和步骤S112的公理和产生式规则，生成树 木枝干系统的三维模型。
[0013] 在本发明一实施例中，所述步骤S12中，树木冠层局部组分是指叶片、叶簇、果实、 果穗、一年生枝梢和两年生枝梢。
[0014] 在本发明一实施例中，所述步骤S12的具体实现步骤如下： 步骤S121:对于树木叶片点云数据的获取，先采集树木上具有代表性的一年生和两年 生的包含叶片的单簇枝条，然后将其竖直固定在光线较为温和的环境中； 步骤S122:枝条固定后，利用Artec Eva手持激光扫描仪获取叶片点云数据，其过程为 由上至下，即先扫描枝条最上层叶片，完成后，将该层的叶片摘除，接着扫描下一层叶片，依 次类推直至所有层叶片的点云数据获取完成，采用这种方式进行叶片点云数据的获取可以 避免叶片间遮挡引起的数据残缺，并且还可以获得叶片着生姿态的信息； 步骤S123:量取枝条上叶片生长节点间的距离及方位角，为树叶挂接到枝干上提供参 数； 步骤S124:对于树木果实的获取，采集树木上具有代表性的果实，将果实垂吊于同步骤 S121相似的环境中，然后逐个扫描果穗中的果实，获取点云数据，扫描过程要保持果实静止 不动； 步骤S125:利用手持激光扫描仪获取点云数据的同时，获得相应对象的纹理图片，然后 利用Photoshop软件调整纹理图片亮度，生成相应的具有Alpha通道的透明纹理。
[0015] 在本发明一实施例中，所述步骤S13的具体实现步骤如下： 步骤S131:利用Artec Studio软件对冠层局部组分的点云进行拼接、过滤和融合，其中 对于叶片边缘光滑或者表面较为光滑的果实选择Smooth Fusion融合方法，其它部分选择 Sharp Fusion融合的方法； 步骤S132:预处理后的点云采用Delaunay三角剖分算法进行网格重建，同时生成纹理 坐标，导出〇b j格式的三维网格模型文件； 步骤S133:利用Geomagic Studio软件对三维网格模型进行网格的简化，在保持叶片或 果实形状不发生改变的前提，面片数量尽可能少，简化后再利用减少噪音的方法进行叶片 或果实三维模型的平滑处理，最后生成三维模型。
[0016]在本发明一实施例中，所述步骤S14的具体实现步骤如下： 步骤S141:根据步骤S123中量测的叶片生长节点间的距离及叶片着生的方位角定义叶 片挂接到一年生和两年生枝条上的产生式规则，通过规则解译生成相应的一年生和两年生 枝梢三维模型； 步骤S142:根据果实着生的姿态数据，提取果实挂接到枝梢的产生式规则，通过规则解 译生成长果的枝梢； 步骤S143:在步骤S113所生成的枝干系统的基础上，根据步骤S10中所获得的树木形态 结构参数，把一年生、两年生的枝梢挂接于相应的枝干系统上，形成整株的精细三维模型。 [0017]相较于现有技术，本发明具有以下有益效果:本发明将手持三维激光扫描仪测量 的高精度优势，同时融合基于点云数据精细建模与基于植物生长发育规则的拓扑结构构建 方法，提高树木三维形态结构模型的精度。
【附图说明】
[0018] 图1为本发明方法具体实施案例的技术流程示意图。
[0019] 图2为基于点云的冠层局部组分三维模型构建流程图。
[0020] 图3为以枇杷树(早钟6号)为例运用本发明方法构建的树干模型。
[0021] 图4为以枇杷树(早钟6号)为例运用本发明方法构建的三维树模型。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。
[0023]本发明的一种数据和规则综合驱动的三维树木精细建模方法，包括如下步骤， 步骤S10:获取树木枝干系统的形态结构特征的几何参数、拓扑参数及相应器官的纹理 图片； 步骤S11:根据树木枝干系统的形态结构特征参数，基于L-系统文法规则，提取枝干系 统的约束规则，采用龟形解译算法，建立枝干系统的三维几何模型并映射上纹理； 步骤S12:利用手持激光扫描仪获取树木冠层局部组分的点云数据及相应器官的纹理 图片； 步骤S13:运用Artec Studio和Geomagic Studio软件处理点云数据，建立树木冠层局 部组分的精细三维模型； 步骤S14:根据树木冠层的局部组分与整株在空间上的几何联接关系，运用L-系统文法 规则建模的方法，将树木冠层局部组分的精细三维模型与枝干系统的三维几何模型进行集 成，形成整株树木的三维模型。
[0024]以下为对本发明技术方案进行具体讲述。
[0025]如图1所示，本发明提供一种数据和规则综合驱动的三维树木精细建模方法，包括 以下步骤:步骤10:获取树木枝干系统的形态结构特征的几何参数和拓扑参数及相应器官 的纹理图片;步骤11:根据树木的形态结构特征参数，基于L-系统文法规则，提取主要枝干 系统的约束规则，采用龟形解译算法，建立主要枝干系统的三维几何模型并映射上纹理;步 骤12:利用手持激光扫描仪获取树木冠层局部组分的点云数据及相应器官的纹理图片；步 骤13:运用Artec Studio和Geomagic Studio软件处理点云数据，建立局部组分的精细三维 模型;步骤14:根据树木冠层的局部组分与整株在空间上的几何和联接关系，运用规则建模 的方法，将局部冠层组分的精细三维模型与主要枝干系统进行集成，形成整株树木的三维 模型。下面为了让一般技术人员更好的理解本发明，我们以种质资源枇杷圃中的早钟6号树 (未进行修剪)为例，不同于生产上的株型，运用本发明的方法构建树木三维模型的过程如 下： (1)树木枝干部分形态结构参数和相应部位纹理照片的获取 1)利用钢卷尺、皮尺及测角仪进行植物形态结构参数的量测，其参数包括树木高度、叶 幕层厚度、冠幅、干高(树木底部至一级分枝的高度）、干周(主干周长）、一级枝条长度、一级 枝条节间长度、一级枝条枝干周长(量取枝干底部、中间及末端的枝干周长）、一级枝条与主 干的夹角、一级枝条生长方位角、二级枝条长度、二级枝条节间长度、二级枝条枝干周长(测 量方法同一级枝干周长）、二级枝条与一级枝条间夹角;对于三级及以上枝条采取随机测量 的方式进行枝干形态参数的获取，获取的部分参数如表1和表2所不。
[0026] 2)通过拍照获取枝干部分树皮的纹理图片，利用Photoshop软件对获取的树干纹 理图片进行处理:①使用工具条中的矩形选择工具，选取图片中合适大小的范围（树干纹理 范围一般选择长条形，这样不容易引起纹理的变形）；②选择区域出现虚线框后，点击"编 辑"菜单中的拷贝项，复制选中的图像区域;③新建空白文档将选择的区域复制拷贝到新的 文档;④将画布放大4倍，并将拷贝过来的纹理图片移至左上角，之后采用镜像操作复制纹 理图片至右上角，再将此时画布上方的纹理图片通过镜像操作复制到画布的下方，此时画 布被填满；（通过该步骤处理纹理图片是为了防止三维树模型在粘贴纹理后枝干出现明显 的规律特征)⑤最后将处理完成的纹理图片导出tga格式。
[0027] (2)基于规则的树木枝干系统三维重建 1) 基于L-系统的公理语法规则，根据获取的干高、干周、一级枝条的节间长度(一级枝 条生长节点的位置)及树木的拓扑结构信息，定义公理（公理主要定义主干的生长半径、主 干的高度及分枝的生长节点），在本案例中定义的公理如下： ?(0.01)F(l)[/(250)A]/(105)F(0.6)[B]/(-30)F(l)[/(230)C]F(0.6)[D]!(