树的三维模型技术在3D电影、动画制作、虚拟现实、农业科普与教育等领域应用广泛。目前真实感树模型生成方法主要分为基于激光扫描点云的建模和基于图像的建模方法。基于点云建模的方法需付出高昂成本以获得建模所需的设备,不适用于小规模非商业用途的树木建模。基于图像的建模方法可分为基于单幅图片的建模方法与基于多幅图像的建模方法。基于多幅图像的建模方法一般需要多幅能够均匀覆盖树的序列图片,通过序列图片弥补图片无法提供对象深度信息的不足,但存在数据采集时间长、操作复杂等问题。基于单幅图片的建模方法仅需输入单幅树图片通过用户少量交互式操作即可完成复杂的三维树的建模,在移动设备已成为人们生活出行必须的前提背景下,在移动设备中实现基于单幅图片的快速建模方法具有重要的研究价值。本文将对移动设备中基于单幅图像的树木建模方法进行研究,主要研究内容如下:(1)提出一种基于变分法求解的明暗恢复算法用于单幅图片的树重建。首先通过交互式图像分割提取出图片中树的像素区域,由于图片一般在室外的自然光线条件下拍摄得到,所以本文选择可模拟自然光照的球谐光照模型。其次,采用变分求解的明暗恢复算法用于恢复图片中树的三维表面信息。再次,本文为生成树冠空间三维点云,基于获取的树表面三维信息设计了一种模拟树冠形状的方法,并在树冠空间内生成了三维点云。最后结合已生成的点云信息采用空间殖民算法生成树的骨架结构,运用广义圆柱体与管道模型的树枝表示方法表示树模型结果。实验结果表明,提出的方法能够较好地从单幅图像中恢复出树的三维信息,并能够生成对应得树几何模型。(2)设计并实现了Android平台下基于单幅图像的树建模系统。基于提出的单幅图像的树建模方法,本文从软件设计的角度设计了基于Android平台的树模型生成系统实现方案。从可行性分析、需求分析、系统架构设计等方面分析了系统的设计结构,采用模块化方法设计实现了建模系统的各项功能,最后测试阶段测试了建模系统的用户界面、参数范围、系统流畅性以及用户满意度。测试结果表明,本文提出的移动平台下基于单幅图片的树三维建模系统具有真实感较高、用户友好程度和性能较好的特点,可以满足针对单幅图像进行树建模的需求。