[发明专利]基于手绘的3D植物枝干建模方法

权利要求书

1.一种基于手绘的3D植物枝干建模方法，其特征在于包括如下步骤：

1)绘制植物的枝干骨架，即构建一个3D采集窗口，在该窗口中设定一个固定深度值，通过视角变换在不同的视平面利用鼠标绘制不同的分枝，从而得到植物的枝干骨架；

2)采集枝干骨架点，得到初始的枝干骨架3D点集数据；

3)存储枝干骨架3D点集数据，即构建一个树形存储结构存储枝干骨架3D点集数据，每一级枝干作为离该枝干最近的上一级枝干的子枝干存储；

4)利用去噪简化算法对枝干骨架3D点集数据进行数据点集去噪简化操作，得到枝干骨架的简化数据点集；

5)用枝干元将枝干骨架的简化数据点集渲染成枝干；

6)通过枝干粗细度与平滑调整算法调整枝干的局部信息，生成真实多样的3D植物枝干。

2.如权利要求1所述的基于手绘的3D植物枝干建模方法，其特征在于所述步骤4)中，去噪简化算法包括如下步骤：

4.1)初始化，即设定夹角阈值，设当前节点为起始节点，转步骤4.2)；

4.2)保留每个枝干的起始节点和终点，转步骤4.3)；

4.3)计算当前节点与相邻点的切向夹角，转步骤4.4)；

4.4)判断切向夹角与夹角阈值的大小关系，如果切向夹角小于或等于夹角阈值，则删去该当前节点，转步骤4.5)，否则直接转步骤4.5)；

4.5)判断枝干骨架是否遍历结束，如果遍历结束转步骤4.7)，否则转步骤4.6)；

4.6)选取下一个点为当前节点，转步骤4.3)；

4.7)去噪简化操作结束，得到枝干骨架的简化数据点集。

3.如权利要求1所述的基于手绘的3D植物枝干建模方法，其特征在于所述步骤5)中，用枝干元将简化数据点集渲染成枝干的方法包括如下步骤：

5.1)定义枝干元函数，设定简化后每点的内置半径参数；

5.2)对简化数据点集从起始点开始依次将相邻两点传入枝干元函数；

5.3)分别以相邻的两个点为圆心，内置半径参数为半径，该相邻两点构成的单位化向量作为该圆所在面的垂直方向，依次构造两个六边形；

5.4)连接两个六边形生成六棱台，即枝干元，将若干个枝干元连接起来生成一个分枝模型；

5.5)重复步骤5.2)至步骤5.4)，直至数据点集的终点，生成完整的枝干模型。

4.如权利要求1所述的基于手绘的3D植物枝干建模方法，其特征在于所述步骤6)中，枝干粗细度与平滑调整算法包括如下步骤：

6.1)调整枝干元六棱台的半径和长度参数，生成不同粗细的枝干；

6.2)利用曲线编辑器，生成一条平滑曲线，在曲线上添加或删除控制点；

6.3)通过鼠标拖动控制点调整曲线的形状；

6.4)调整控制点在枝干中的位置及属性值，对生成的植物枝干进行平滑处理。