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基于草图和数据驱动的真实感树分枝结构建模

发布时间:2021-10-16 13:27
  树的三维模型在虚拟现实、景观设计及农林业应用方面有着重要的价值。但是由于树木结构复杂,其枝干以及分杈的真实感重建仍是一个挑战性问题。近年来基于草图的建模方法由于其简单直观,受到研究者的广泛关注,但基于草图的建模存在从二维到三维转换的二义性问题。而基于数据驱动的方法可通过对已有树枝模型数据进行网络训练建立二维到三维空间的映射关系,因此如何基于数据驱动的方法更好的解决草图二义性问题,是一个值得研究的课题。在生成树木的三维骨架后,多数研究侧重对树木全局特征的建模,即简单地利用参数曲面(广义圆柱体)进行曲面的绘制而忽视树枝分杈结构的连续性,虽然有部分研究使用隐式曲面生成了连续的树杈,但不易控制和生成光滑自然的曲面。针对上述问题,本文采用基于草图和数据驱动相结合的方法,首先利用单棵树的三维骨架作为样例,根据用户输入的二维草图生成具有样例枝条分布特点的树木三维骨架,然后将生成骨架输入到基于细分曲面初始网格优化的模型中,从而生成具有流形分杈结构的完整树模型。论文主要研究内容和结论如下:(1)为解决草图二义性的问题,提出一种新的草图和数据驱动相结合的树枝建模方法。与需要大量数据的传统数据驱动方法不同,... 

【文章来源】:西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】:80 页

【学位级别】:硕士

【文章目录】:
摘要
ABSTRACT
主要符号对照表
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 基于过程的建模
        1.2.2 基于数据驱动的建模
        1.2.3 基于草图的建模
        1.2.4 树木的曲面绘制技术
        1.2.5 存在的问题
    1.3 研究内容
    1.4 研究方法与技术路线
        1.4.1 研究方法
        1.4.2 总体技术路线
    1.5 论文组织结构
第二章 基于数据驱动和草图的树木三维骨架重建
    2.1 用户定义的树木草图
    2.2 树三维骨架信息的提取
    2.3 马尔可夫随机场模型
        2.3.1 马尔可夫性质
        2.3.2 最大团和Gibbs分布
        2.3.3 树木二维草图的因子图构建
    2.4 BP神经网络的构建
    2.5 树木三维骨架预测
    2.6 实验结果与分析
    2.7 本章小结
第三章 基于全局优化的树枝连续分杈生成
    3.1 Catmull-Clark细分算法
        3.1.1 基本规则和性质
        3.1.2 同其它经典细分算法的比较
    3.2 基于Catmull-Clark细分的树枝结构优化算法
        3.2.1 树杈单元的构建
        3.2.2 树杈连接优化
        3.2.3 树木子树枝传播的实现
        3.2.4 树杈粘贴优化
    3.3 重建结果与讨论
    3.4 本章小结
第四章 树木建模系统实现
    4.1 系统实现流程
    4.2 实验结果与分析
    4.3 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 创新点
    5.3 展望
参考文献
致谢
个人简历
发表的学术论文


【参考文献】:
期刊论文
[1]树木的真实感建模与绘制综述[J]. 杨垠晖,王锐.  计算机辅助设计与图形学学报. 2018(02)
[2]基于角度约束空间殖民算法的树点云几何结构重建方法[J]. 师翊,何鹏,胡少军,张志毅,耿楠,何东健.  农业机械学报. 2018(02)
[3]基于点云数据的树木三维重建方法改进[J]. 唐丽玉,张浩,黄洪宇,陈崇成.  农业机械学报. 2017(02)
[4]数字植物研究进展:植物形态结构三维数字化[J]. 赵春江,陆声链,郭新宇,杜建军,温维亮,苗腾.  中国农业科学. 2015(17)
[5]隐式曲面在三维植物建模中的应用研究综述[J]. 温维亮,郭新宇,陆声链,赵春江.  工程图学学报. 2010(03)
[6]三次B样条曲线骨架卷积曲面造型[J]. 张海林,金小刚,冯结青.  计算机辅助设计与图形学学报. 2006(09)
[7]具有多项式密度分布的直线骨架卷积曲面[J]. 金小刚,冯结青,彭群生.  计算机学报. 2002(03)



本文编号:3439886

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