[发明专利]一种树洞三维模型合并的方法

摘要

一种树洞三维模型合并的方法，属于野生动植物保护技术领域。本发明包括以下步骤：步骤一、利用计算机断层扫描需要合并的两个带有树洞的树干；步骤二、输出步骤一需要合并的两个带有树洞树干的扫描文件，并将扫描文件进行分类；步骤三、找出树洞内、外径的独立质心；步骤四、找出需要合并树洞的纵轴线；步骤五、找出需要合并树洞的横轴线；步骤六、将两个需要合并的树洞序号一致的两个单独层合并；步骤七、完成了需要合并的两个树洞三维模型的合并。本发明可以对无限多个树洞的立体形状进行合并处理，最后三维可视化输出，然后利用输出结果制作人工树洞，使得人工树洞参照该模型做出的设计改进更贴近天然树洞，满足特定动物特定生活史中的特定需求。

主权项

1.一种树洞三维模型合并的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、利用计算机断层扫描需要合并的两个带有树洞的树干；将需要合并的两个树洞的树干，以洞口向上的方式水平放置在CT床，以床平面为基准平面，把每个树洞自上顶到下底，保持每层的间距均匀的基础上，扫描成n个独立扫描层，并命名。步骤二、输出步骤一需要合并的两个带有树洞树干的扫描文件，并将扫描文件进行分类；将利用CT床扫描的文件输出，扫描文件以DICOM格式输出后，并将文件分类，第一类是对树洞上顶以上树干和下底以下树干的扫描文件；第二类是非洞口扫描图像；第三类是洞口扫描图像：将分类后的DICOM格式扫描文件转化成JPG格式，并导入CAD软件进行矢量化处理，转化成DWG格式，使用AutoCAD的插件进行编程。步骤三、找出树洞内、外径的独立质心；根据步骤二中分类后的树洞，分别找出树洞内、外径的独立质心；步骤四、找出需要合并树洞的纵轴线；把所有扫描图层依照序号，以基准线平行的方式排列，保持每层的间距均匀的基础上，做成一个基准面，由于每一根基准线都对应有第二步提取出的质心，于是在基准面的一侧的空间内，会形成一条不连续的曲线，使用“最小包围盒”的方法找出这条由质心形成的不连续曲线的包围盒，该包围盒具有轴对称的性质，而此轴即可代表由质心形成的不连续曲线，作为树洞的纵轴线。步骤五、找出需要合并树洞的横轴线；在带有树洞开口的若干洞口扫描层上，以基准线做参照物计算树洞开口的方向作为该树洞的横轴线；方法如下，利用步骤三方法中找到P1和P2，分别连接质心C1与P1，C1与P2，形成两条直线，这两条直线的夹角的角平分线就是该层的横轴，假设是带有树洞开口的第一个扫描层，那么该层的横轴就是H1；此时，该层横轴的反向延长线会与该层基准线有一个交角。如设定基准线与该层横轴的反向延长线的交点的某一方向为0度角的话，那么该层横轴的反向延长线会在0-180度的值域内会有一个对应值，该值便是该层的横轴与基准线的角度值。求得所有带有树洞开口层横轴与基准线的角度均值，该均值就是独立树洞相对于基准线的横轴方向。步骤六、对需要合并的两个树洞序号一致的两个单独层合并；将需要合并的两个树洞分别命名为A树洞和B树洞；将A、B各树洞的纵轴合并成一条直线，将两个树洞的基准面重合，并使两个横轴与基准面的角度保持一致，此时各取两个独立树洞的第一层，叠加在同一个平面，以俯视图视角来看，从轴心向0°角方向射出一条射线，该射线会遇到4个交点，这四个交点分别是与A树洞的内径交点NAi；与A树洞的外径交点NAe；以及B树洞的内径交点NBi；与B树洞的外径交点NBe；接着求出NAi与NBi的中心NABi，同理求出的NAe与NBe中心NABe；NABi与NABe这两个点为需要合并的A、B树洞第一层合并后，新合并层内径和外径在0度方向上的点；以上述方法，当从轴心射出的360条线都按照如上方式计算，形成360个NABi点与360个NABe点，把360个NABi点连接起来便是合并后第一层的内径，把360个NABe点连接起来便是合并后第一层的外径，此时确立了新合并层第一层的图形，以此类推计算出n个新合并图层的形状。步骤七、完成了需要合并的两个树洞三维模型的合并；合并后的纵轴与横轴作为三维坐标的参考系，由于两个树洞高度不同，按同一层数扫描时，扫描间距不同，所以在用纵轴线做骨架把n个新图层叠加起来时，需要用2个树洞扫描间距的均值，作为新的3D图像的图层间距，连接所有内径表面和外径表面，便完成了两个树洞三维模型的合并。