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探究自然界植物原始形态,构建真实植物三维模型

发布时间:2022-06-24   来源:泰来三维   访问量:339

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三维激光扫描技术的发展,使得获取形态万千的植物3D数字化模型成为可能,无论是根、茎、叶,还是花和果实,这为研究植物的生理形态、结构及其相关功能提供了既精确又便捷的直观分析工具。

在不接触物体表面的情况下,快速捕获复杂的自由形状,生成高精度点云数据,这是传统测量方法或测头无法实现的。

下面就以2个最新案例,带大家了解3D扫描如何轻松捕捉各类植物形态,助力不同领域科研工作的开展。


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根系扫描


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泥石流研究


近日,在CCTV-13《大国科学家》系列报道中,为我国防灾减灾工作作出重要贡献,被称为“泥石流院士”的中国科学院院士崔鹏,正带领中国科学院成都山地所的科研团队,在汶川地震时极重灾区四川省都江堰市龙溪河流域进行现场调查。


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为了探究泥土中植物根系的分布及其对土壤的加固作用,分析生态在灾害形成过程中的作用机理,科研人员需要在现场采集不同类型植物根系的形态结构等第一手数据,我们的RigelScan 智能手持式激光3D扫描仪作为科研团队的随行设备,在此次野外调查中充分发挥了“精、准、快、小”的特点。


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↬ RigelScan最高精度达0.01mm,无论是直根系还是须根系,都可以精准实现3D还原;


↬ 从设备启动到完成完整根系模型的构建不过几分钟,简单的操作、极高的效率可以大大减轻现场工作量;


↬ 设备仅重1kg,小巧便携,对于需要上山爬坡的野外调查来说,不会造成额外负担。


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崔鹏院士在采访中介绍到,现场扫描得到不同类型植物的根系结构后,回去会根据精确的根系3D模型布置一系列的室内实验,深入研究泥石流源区典型植物的根系特征及其抗拉力学特性。

植物根系不仅在三维空间中有着复杂的形态特征,还随时间动态生长变化,其力学特性也具有明显的非均匀性,因而

传统理想根系模型往往难以真实反映根系对边坡稳定性的影响。引入高精度激光3D扫描仪后,使得精确的根系定量研究不再是难题,可以为广大科技工作者研究出更好的防灾减灾技术提供最直接的科学依据。

杜鹃、桦树、南杨杉、松树等部分根系扫描数据展示如下:

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花果扫描-  植物学研究


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三维激光扫描技术为植物的三维重建提供了一种全新的方法,不仅解决了手工测量等传统采集手段速度慢、精度低的问题,而且具有全数字化的特征,方便数据的保存、使用和展示。此外,除了形态结构的三维重建,在点云数据基础上结合贴图软件,能同时实现植物色彩纹理的真实复现。


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(图片来源:实验植物学杂志,第 73 卷,第 11 期,第 3308-3318 页《花瓣的发展和阐述》)


  在中科院植物研究所某项关于植物器官的研究中,同样引入了我们的RigelScan。采集地点在植物园和野外,采集不受时间、光照等条件限制,只需保证扫描过程中植物的静止,就可以快速采集目标静态结构信息。

扫描获取3D数据后,再结合多方位拍照记录和中观Artmapping贴图软件,轻轻松松就实现了植物花朵、果实等器官的完整信息采集。

部分扫描数据和贴图数据展示如下:


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百合

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                                                                     百合


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朱顶红

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朱顶红

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兜兰


↬ 在三维立体空间中既可以全方位查看植物的色彩、形态、结构,


↬ 也可以快速提取外形尺寸、表面积、体积等关键因子数据,


↬ 相比于传统数据采集手段来说,既快又全又准。

无论是植物的生长机理研究,还是地质灾害的生态修复研究,探究自然界植物的原始形态,构建真实可靠的植物三维模型都是重要的研究手段。三维激光扫描技术通过快速、准确、有效地获取植物三维空间信息,为研究人员的量化分析和可视化研究展示提供了高效便捷的利器。研究是为了更好地保护。保护生物多样性,保护同一个地球家园,与自然和谐共处,是我们共同期待的可持续发展。




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