基于點云的樹桿逼真建模關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、樹木是自然場景中不可或缺的重要組成元素，它的幾何形狀和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，決定了對它建模特別是形狀逼真建模方法研究的挑戰(zhàn)性。其中樹桿作為樹木拓?fù)湫螤畹闹苯芋w現(xiàn)者，是樹木建模研究的關(guān)鍵和首要內(nèi)容。目前，基于點云的樹桿建模方法僅僅是使得樹桿的骨架線與真實樹枝的伸張形狀相似，忽略了樹桿局部細(xì)節(jié)層次的幾何形狀的展現(xiàn)。本文以追求樹桿的局部細(xì)節(jié)幾何形狀的逼近性為目標(biāo)，開展了如下幾方面的研究：
　　 (1)通過K-Means聚類算法獲取樹桿點云

2、的局部最優(yōu)切分點集。采用Kd-Tree對樹桿的點云數(shù)據(jù)進(jìn)行重新組織，并在此基礎(chǔ)上運用K-Means聚類算法來獲取能夠保留樹枝局部彎曲特性的最優(yōu)切分點集，從而對骨架點幾何參數(shù)的計算提供了數(shù)據(jù)來源。
　　 (2)通過SVD和LS-Mehod計算樹桿骨架點的幾何參數(shù)。采用SVD算法計算局部最優(yōu)切分點集的主方向，進(jìn)而表征骨架點的軸方向。然后借助這個主方向構(gòu)造樹枝的局部橫截面所在的平面，并將局部最優(yōu)切分點集投影到該平面上，接著運用LS-M

3、ethod擬合3D空間圓來計算骨架點的位置和局部橫截面圓的半徑，從而為樹桿骨架的建立奠定了基礎(chǔ)。
　　 (3)通過圖的最小生成樹建立樹桿骨架拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。采用K-NN最近鄰點查找算法構(gòu)造骨架鄰接圖，并運用最小生成樹算法消除圖中的環(huán)路，從而建立樹桿的主骨架。然后借助骨架點軸方向之間的相似性完成游離骨架線的連接，并運用向上搜索法調(diào)整分叉處的錯連骨架線，從而將樹桿的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)表征出來。
　　 (4)通過構(gòu)造可接受的三角網(wǎng)格面描述樹皮