● 摘要
植被冠层的三维结构测量对遥感数据的真实性检验和建立植被传输模型有着重要的意义。因此，需要对植被冠层三维结构进行测量。由于单次测量只能获得一定视场范围内的点云数据，难以获得完整的植被测量数据，因此需要多角度多次测量，并对不同视场下获得的植物叶片点云数据进行拼接。
本文针对植物叶片点云的拼接问题，提出一种植物叶片三维点云的拼接方法。首先利用外部姿态测量的方法获得不同视场下的点云数据的初始拼接关系，而后对植物叶片点云数据进行预处理、分割、轮廓特征提取、轮廓特征匹配等步骤，找到不同视场下相同叶片轮廓特征的匹配关系，从而实现植物叶片点云的拼接。
本文主要进行以下几个方面的研究工作：
1.根据需求设计植物叶片点云拼接方案。在对现有的点云数据拼接方法的分析与总结的基础上，提出了应用于植物叶片点云的拼接方法，并对方案进行了总体设计。
2. 研究基于外部姿态测量的拼接方法。建立了基于外部姿态测量的拼接方法数学模型，分析待测参数，根据待测参数进行传感器选型。研究了传感器坐标系与测量系统坐标系之间的标定方法，并进行了实验。对传感器精度对拼接精度的影响进行仿真，设计了一种搭载测量系统的多角度观测架。
3. 研究基于叶片轮廓特征的拼接方法。研究了植物叶片点云预处理、点云分割方法与轮廓特征提取等算法。对提取后的轮廓特征点云进行空间曲线的拟合，并利用曲率和弦长等参数建立不同视场下相同叶片轮廓的匹配关系。通过匹配空间曲线来实现点云数据的拼接。
本文所提出的拼接方法虽然是为了进行植物叶片点云拼接，但是该方法对于其他领域的点云数据拼接也有借鉴意义。