李巍岳，刘春，吴杭彬，孙伟伟

(1.同济大学 测绘与地理信息学院，上海 200092；2.现代工程测量国家测绘地理信息局 重点实验室，上海 200092；3.矿山空间信息技术国家测绘地理信息局重点实验室，焦作 454000)

1 引 言

树木三维建模一直是计算机图形图像学及仿真学研究的热点之一，其模型重构技术已在虚拟现实、林业调查、生态环境建设、古树名木保护以及农林业等方面有着广泛的应用。多数学者主要用生物形态法及几何构造法两种方法来构建模型。前者主要是从植物学的角度模拟树木形成、生长及衰败的过程[1]，但该方法没有考虑树木的形态及结构信息，所以很难构建出真实树木的三维模型；后者通过计算机图形学的手段，参照树木的拓扑结构信息来生成模型[2]，弥补了前者在建模上的不足，但该方法没有严格遵循植物学的规律。树木重构首先要提取树木的骨架信息[3]，树木的骨架信息对描述形状具有重要的意义，不仅能够保持树木拓扑结构、方向及局部特征，而且可以以直观、紧凑的形式有效地表示3D模型，是树木建模的关键问题之一[4-6]。骨架提取目前没有严格的概念定义，无法确定提取算法的优劣，这是因为骨架提取针对不同的研究领域，质量的评价目前还没有一个统一的标准[7]。在树木骨架提取的研究中，应满足骨架的拓扑一致性、居中性及细性等特点。已有的研究[8-10]多数基于图像及手工绘制草图的交互式建模，提取树木的骨架信息。这部分研究中，除了基于图像的建模外，大部分的研究都是建立虚拟三维树木，没有实现真实树木的数字化。……