中文摘要：

点云数据对"复杂形"的强大表达能力引起了学术界的高度重视。该项研究使用3D激光扫描仪，选择具有复杂结构特性的树木为研究对象,在解决现有树木模型不精确的基础上,进而研究基于模型的压缩和非真实感绘制技术。为此,分别对针叶树和阔叶树,从单个角度扫描只有树枝不含树叶、树枝被部分遮挡、树枝完全被遮挡三种类型的树木,获取其3D点云信息,并对树木重建中由于遮挡导致的断枝连接、空洞补缺、以及不可见树枝的估计等关键难题进行研究,并在解决几何信息特征分析与计算、确定最优切分平面、构造水平集图LSD和计算叶柄方向等关键问题的基础上，形成一套具有复杂形状细节表达能力的树木模型。进而依据该模型,在解决基于特征的多层次表达和拓扑关系简化、轮廓线的提取与可见性判断等关键问题的基础上,研究模型压缩与非真实感风格化绘制技术。该课题成果可为复杂几何对象造型研究提供借鉴,也为复杂形状特征分析理论的深入研究奠定基础。

结论摘要：

本项目结合实际应用，以三维场景点云数据为研究对象，探讨树木复杂形状模型特别是精细模型的表达，同时探索模型的风格化绘制。主要完成了(1)提出了一种基于聚类的场景树木提取方法。(2)提出了一种以局部细节的逼真建模为目标的树杆建模过程与方法。(3)提出了一种基于Laplacian网格变形的树木建模的方法。(4)提出一种针对不同季节以及不同阶段的树木建模方法，同时提出一种模拟树叶飘落的方法。(5)提出一种基于树木图像自动生成工笔画的新方法。(6) 提出了一种基于3D树木模型的水墨画生成方法。(7) 提出了一种全新的基于点云的曲面网格细分方法。该课题的研究为可视化、真实感绘制和非真实感绘制提供理论或方法上的依据。全面完成了计划任务书中的任务要求。