隐式曲面在三维植物建模中的应用研究综述

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1、2010在工程图学学报2010第3期JoURNALoFENGINEERINGGRAPHICSNo．3隐式曲面在三维植物建模中的应用研究综述温维亮，郭新宇，陆声链，赵春江(国家农业信息化工程技术研究中心，北京100097)摘要：分别从BlobTree结构、融合、精确接触造型、具有多项式密度分布的直线骨架卷积曲面和植物表面纹理等方面，介绍并分析了隐式曲面在三维植物建模中的基本思想和关键技术，并对应用隐式曲面得到三维模型的可视化方法进行了总结。最后对这一研究课题进一步的发展趋势进行了讨论。关键词：计算机应用；三维植物建模；隐式曲面；

2、真实感显示；曲面造型；可视化中图分类号：TP391．41文献标识码：A文章编号：1003．0158(2010)03—0001—10ASurveyonApplicationsofImplicitSurfacesto3DPlantModelingWENWei—liang，GUOXin—yu，LUSheng—lian，ZHAOChun-jiang(NationalEngineeringResearchCenterforInformationTechnologyinAgriculture，Beijing100097，China)Abs

3、tract：Thefundamentalideasandkeytechniquesin3Dplantmodelingusingimplicitsurfacesareanalyzedindetail，includingBlobTree，blending，precisecontactmodeling，convolutionsurfacesbasedonlinesegmentprimitivewithpolynomialdensitydistributionandplanttexturegeneration．Inaddition，v

4、isualizationmethodsforimplicitmodelsaresummarized．Finally,somediscussionstothefutureworkinthisfieldareprovided．Keywords：computerapplication；3Dplantmodeling；implicitsurface；realisticdisplay；surfacemodeling；visualization植物表面多具有复杂的结构和多变的形态，拼接，特别是在已经建立好的模型上再添加一个这给三维植物模型

5、的真实感建模带来了极大的模型并保持拼接处的光滑性。与参数曲面相比，挑战。隐式曲面作为一种曲面造型工具，因其具隐式曲面具有鲜明的优缺点，它不易控制，难以有良好光滑性等特点，人们于2O世纪80年代将直观显示，但可以方便地判定空间点与曲面的相其引入到三维植物建模中来。对位置，而且其光滑性非常高。因此，可以说参参数曲面造型技术是曲面造型系统的基础，数曲面和隐式曲面的特点具有很好的互补性。它具有易于精确控制，绘制方便等优点。但在用隐式曲面建模技术近几年发展迅速，尤其以参数曲面构造光滑封闭的曲面时，很难做到光滑加拿大的WyvillL1，我

6、国的金小刚【5J和法国的收稿日期：2008—10—22基金项目：国家“863”计划资助项目(2008AA10Z219)：北京市自然科学基金资助项目(4081001)作者简介：温维亮(1983一)，男，辽宁本溪人，硕士，主要研究方向为三维植物的几何造型与可视化计算。工程图学学报2010生Cani[6]等人为代表的研究者的研究异常活跃，他特征，因此所生成的三维植物模型在真实感方面们对隐式曲面建模技术进行了深入的研究并取往往较差。近年来，随着计算机硬件技术和图像得了显著的成果。在基于隐式曲面的三维植物建处理技术的不断进步以及游戏、景

7、观设计等领域模的综述性研究方面，Bloomenthal等J概括了对真实感自然景物的需求不断增强，生成逼真的1997年之前隐式曲面的一些研究情况，Galbraith三维植物器官和形态结构获得了大量的研究和等J贝0概括了2004年之前关于树木的建模方法，应用。这部分研究主要是用纯粹的计算机图形学但其中隐式曲面技术仅用来构造树权脊梁的真的方法创建真实感强的三维植物(器官)，视觉实感显示。本文以三维植物建模为背景，介绍和上的真实性是其最终的目标。从植物造型的生成分析目前比较成熟的隐式曲面建模及其可视化方法上，主要包括基于参数化器官造型

8、的交互式方法在三维植物建模方面的应用，以期为相关领设计方法[28-29]、基于三维数据点的重建方法[30]域的研究和开发人员提供有益的参考。和基于图像的重建方法】；从植物模型的表示早期的隐式曲面建模技术主要包括元球【9J、方法上，主要包括基于器官细节表示的植物造型距离曲面㈣、