一种比较不同植物形态相似度的计算机方法
【专利摘要】一种比较不同植物形态相似度的计算机方法，利用了植株拓扑结构特征、外围轮廓特征、器官几何结构信息。该方法首先采用简化的树图描述植物的拓扑结构，再基于树图编辑距离方法计算拓扑结构的相似度。然后，基于二维图形相似度算法计算包含植株的三维凸包在多个面上的投影间的相似度，在此基础上，整合所有投影的二维相似度值从而计算出植物外围轮廓的相似度。随后，综合考虑各级子树的几何属性，计算出植物几何细节的相似度。最后，融合上述植株多特征信息，计算出不同植物结构间的相似度。本发明能够量化不同植物间的形态相似性，达到通过相似度区分不同植物种类或科属的目的。
【专利说明】—种比较不同植物形态相似度的计算机方法
【技术领域】
[0001]本
【发明内容】
涉及到植物分类、模式识别领域，特别针对植物形态特征的多样性发明了比较不同植物形态之间相似度的计算机方法。
【背景技术】 [0002]植物的外部形态是自然分类方法进行植物分类的依据。不同植物种类之间形态、结构及习性等方面的相似程度，能够描述它们在亲缘关系上的亲疏程度。判别不同植物体之间的相似性，是进行植物分类检索的一个关键步骤。传统的判别方法主要依靠人工操作，主观性较强、效率较低且工作量大，故越来越不适应植物快速分类检索的需要。另外，精确描述植物空间规律的植物结构模拟模型，在诸如农田蒸散的定量化、作物株型设计、栽培措施优化的科学研究中具有实际指导意义。然而，判断一个模型是不是精确，关键问题是判断重建的3D模型与真实植物之间的相似程度。与三维模型的相似性计算与检索、DNA和蛋白质序列的结构相似性比较、恶意代码相似性比较等相比，目前植物结构相似度计算的研究还较薄弱。与树结构相似度计算方法主要包括:全局比较法、分析比较法和基于树图的比较法。全局比较法比较植株的株高、树冠的尺寸等参数来计算植物间的相似程度。这种方法能够粗略地比较植物体的相似性，但不能精细地比较植物拓扑结构和器官的空间相似性。分析比较法首先对植物的拓扑结构和器官的空间分布情况进行统计分析，在获得这些实体的分布特征参数后，再利用这些特征来比较植物之间的相似性。基于树图的比较法采用编辑距离描述待比较的两株植物。由于涉及到较为复杂的数学运算和频繁的替换、删除、插入节点操作，这种方法的比较过程有些复杂。另外，基于叶片的相似度能够在一定程度上区分树种的种类，但这类研究针对的仅仅是植物的叶片，而未涉及到植物拓扑结构和轮廓特征的相似度计算。树结构数据的相似度估计，其研究也仅仅针对的是数据结构中的树结构，与真实的树木结构存在明显区别。综上所述，目前国内外还缺少有效的用以比较不同植物结构间相似度的方法。
【发明内容】
[0003]本发明提供了一种可进行植物形态相似度比较的计算机方法，以判别不同植物体之间的相似性，从而为植物分类学和模式识别等领域提供一种全新的技术手段。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0005]一种比较不同植物形态相似度的计算机方法，所述计算方法包括以下步骤:
[0006]I)从植物的拓扑结构、外围轮廓形状、植物内部细节特征三个方面考虑，定义植物形态相似度的计算公式和计算流程
[0007]假设已计算出植物在n(n为正整数)个方面(如拓扑相似度、外观轮廓相似度、多种内部细节特征相似度)的相似度值，记为特征向量S= (S(l，S1,…，Sm)'并赋给每种特征相应的权值因子(取值范围(0，1])，记为行向量w=(W(l，Wl，…，Wlri),则加权平均相似度计算公式为:
【权利要求】
1.一种比较不同植物形态相似度的计算机方法，其特征在于:所述计算方法包括以下步骤: 1)从植物的拓扑结构、外围轮廓形状、植物内部细节特征三个方面考虑，定义植物形态相似度的计算公式和计算流程 假设已计算出植物在η (η为正整数)个方面(如拓扑相似度、外观轮廓相似度、多种内部细节特征相似度)的相似度值，记为特征向量s=(S(l，S1,…，Sm)'并赋给每种特征相应的权值因子(取值范围(O，1])，记为行向量w=(W(l，Wl，…，wn_i)，则加权平均相似度计算公式为:
【文档编号】G06T7/00GK103559705SQ201310504139
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年10月23日 优先权日:2013年10月23日
【发明者】丁维龙, 吴水生, 徐利锋, 程志君, 危扬, 陈淑娇, 刘洋, 郑蕾 申请人:浙江工业大学