基于點(diǎn)云的樹桿逼真建模關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、樹木是自然場(chǎng)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(duì)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(diǎn)云的樹桿建模方法僅僅是使得樹桿的骨架線與真實(shí)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(diǎn)云

2、的局部最優(yōu)切分點(diǎn)集。采用Kd-Tree對(duì)樹桿的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行重新組織，并在此基礎(chǔ)上運(yùn)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(diǎn)集，從而對(duì)骨架點(diǎn)幾何參數(shù)的計(jì)算提供了數(shù)據(jù)來源。
　　 (2)通過SVD和LS-Mehod計(jì)算樹桿骨架點(diǎn)的幾何參數(shù)。采用SVD算法計(jì)算局部最優(yōu)切分點(diǎn)集的主方向，進(jìn)而表征骨架點(diǎn)的軸方向。然后借助這個(gè)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(diǎn)集投影到該平面上，接著運(yùn)用LS-M

3、ethod擬合3D空間圓來計(jì)算骨架點(diǎn)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(diǎn)查找算法構(gòu)造骨架鄰接圖，并運(yùn)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(diǎn)軸方向之間的相似性完成游離骨架線的連接，并運(yùn)用向上搜索法調(diào)整分叉處的錯(cuò)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