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树木是自然场景中不可或缺的重要组成元素，它的几何形状和拓扑结构的复杂性，决定了对它建模特别是形状逼真建模方法研究的挑战性。其中树杆作为树木拓扑形状的直接体现者，是树木建模研究的关键和首要内容。目前，基于点云的树杆建模方法仅仅是使得树杆的骨架线与真实树枝的伸张形状相似，忽略了树杆局部细节层次的几何形状的展现。本文以追求树杆的局部细节几何形状的逼近性为目标，开展了如下几方面的研究：
(1)通过K-Means聚类算法获取树杆点云的局部最优切分点集。采用Kd-Tree对树杆的点云数据进行重新组织，并在此基础上运用K-Means聚类算法来获取能够保留树枝局部弯曲特性的最优切分点集，从而对骨架点几何参数的计算提供了数据来源。
(2)通过SVD和LS-Mehod计算树杆骨架点的几何参数。采用SVD算法计算局部最优切分点集的主方向，进而表征骨架点的轴方向。然后借助这个主方向构造树枝的局部横截面所在的平面，并将局部最优切分点集投影到该平面上，接着运用LS-Method拟合3D空间圆来计算骨架点的位置和局部横截面圆的半径，从而为树杆骨架的建立奠定了基础。
(3)通过图的最小生成树建立树杆骨架拓扑结构。采用K-NN最近邻点查找算法构造骨架邻接图，并运用最小生成树算法消除图中的环路，从而建立树杆的主骨架。然后借助骨架点轴方向之间的相似性完成游离骨架线的连接，并运用向上搜索法调整分叉处的错连骨架线，从而将树杆的拓扑结构表征出来。
(4)通过构造可接受的三角网格面描述树皮模型。采用查找标志点算法分离出每段树枝的骨架线，然后借助骨架点的轴方向和半径恢复出每段树枝的局部横截面圆的边界点集，并在此基础上构造可接受的三角面片来描述树皮包罗面，从而完成树杆的逼真建模。
实验结果表明，本文的建模过程与方法不仅使每根树枝模型的局部骨架线与真实树枝的局部中轴线在方向与位置上基本保持一致，而且使每根树枝模型的局部横截面的半径与真实树枝的局部粗细程度相逼近。最终达到了预期的局部细节的逼真建模。