使用激光扫描数据重建植物三维模型的计算机科学方法

"这篇博士学位论文来自蒙彼利埃大学的I2S（信息科学与信息学）博士学校，专注于计算机科学领域。作者查克里特·普卢克萨卡恩通过研究三维激光扫描技术，探讨了如何重建植物的三维模型并创建虚拟植物。此研究旨在解决在生物学和农学背景下，精确获取真实植物模型的挑战，这通常是构建植物发育定量模型的一大难题。 论文指出，尽管3D激光扫描技术能够提供高精度的3D图像，但处理植物这种由不连续表面构成的特殊几何体时，传统的几何重建方法效果不佳。作者提出了一种新方法，通过迭代生成植物的骨架结构，该方法基于点集的局部密度，结合了收缩阶段和局部点跟踪算法，适应不同精度的数据点集，尤其适用于处理树干和主枝的密集数据以及细枝的稀疏数据。 为了评估重建的虚拟植物模型的准确性，论文开发了一套定量评估程序，运用树图之间的编辑距离或分配问题的形式化方法，寻找两个结构之间的最佳匹配并量化其差异。这种方法对于比较真实植物的结构与重建模型的相似度具有重要意义。 论文的背景是在信息图表和可视化领域，其中虚拟植物模型是实现高度真实感的关键。随着3D激光扫描技术的发展，这项研究为生物学家和农业科学家提供了更有效、更精确地模拟和理解植物结构的工具，对植物生长研究和农业实践具有潜在的应用价值。"