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在计算机技术的发展和计算机图形学的普及下,涉及到植物建模方面的应用较为普遍,具体包括虚拟现实,电脑游戏,电影,电视动画和园林设计系统等。随着二维图像获取和三维植物点云采集技术的出现,如何将早期基于图像的植物建模方法与现代三维点云建模和人机交互技术相结合进而高效便捷地完成植物模型的重建,以及如何将植物建模理论与实际应用相结合等这一系列的问题已成为国内外学者研究热点。然而,由于植物自身种类的多样性,自身结构的复杂性以及自我遮挡的严重性,使得植物重建极其复杂,并且极具挑战性。本文将整株植物作为研究对象,针对深度相机Kinect获取的初始三维植物点云模型部分位置会携带噪点以及叶子之间存在粘连等一系列问题,开展相关研究。主要工作及研究成果如下:(1)借助深度相机Kinect对原始植物进行360°扫描,获取初始三维植物点云模型,采用K-Means算法和异色点算法对初始三维植物点云模型中的离群点和异色点进行去噪,并提出点加密的逆向算法对去噪后的三维植物点云模型进行简化。(2)对去噪与简化后的三维植物点云模型提出一种球形种子填充算法进行聚类,使得聚类后的每片叶子成为单独的类;接着提出切线中点算法获取三维植物点云模型的初始骨架,结合三次B样条算法通过调节控制结点来平滑初始骨架得到三维植物点云模型的骨架。(3)从原始植物中选取一片较为完整的叶子作为叶子模型并且获取该叶子模型的二维图像,对得到的二维图像提出坐标中点算法得到二维叶子的骨架、长和宽等信息,根据二维叶子的骨架、长和宽等信息,提出基于椭圆的三维叶子绘制算法来得到三维叶子模板,结合切线中点算法和三次B样条算法得出三维叶子模板的骨架,并调节三维叶子模板的位置和骨架控制结点来拟合三维植物点云模型的骨架,实现整个三维植物模型的重建。(4)基于上述理论和方法,结合OpenGL图形库、Qt界面库和OpenSceneGraph图形库搭建了三维植物建模系统,设计了三维植物点云模型的去噪与简化模块、三维植物点云模型的聚类模块、三维植物点云模型的骨架提取模块、三维叶子模板的重建模块、基于三维叶子模板和三维植物点云模型骨架的拟合调整模块,并且构造出方便用户操作的界面,实现三维植物模型重建的功能。