何振邦 程章林

1(中国科学院深圳先进技术研究院 深圳 518055)

2(中国科学院大学 北京 100049)

1 引 言

植物作为现实世界中常见的自然景观，其三维模型在影视特效、电子游戏和虚拟现实等场景中具有广泛的应用。然而，由于植物具有复杂的结构和多变的外形，植物三维模型的构建一直较为困难。传统的植物建模方法是创作者利用Maya 等三维建模软件以真实的植物图片或实物作为参考，进行细致地手工建模。但这种方法繁琐且低效，尤其是对大规模的植物场景进行建模时，任务会变得更艰巨。因此，高效、快速的植物建模方法一直是计算机图形学研究中一个具有挑战性的重要课题。本文提出一种基于手绘草图的高效植物建模方法。此外，鉴于传统植物建模方法主要聚焦于大型树木植物，对花卉等细小植物的精细结构建模研究较少，本文针对该类细小植物也进行了建模研究。

自 20 世纪 80 年代以来，研究人员和学者发展了许多有效的植物建模方法，如基于规则的过程式建模方法，基于视频图像和三维点云的重建方法，以及基于手绘草图的建模方法[1]等。其中，基于手绘草图的建模方法作为一种新颖、高效的建模方法，近年来得到许多学者的广泛关注。与其他方法相比，基于手绘草图的三维建模方法快速、简便、灵活，创作者可以根据自己的想法绘制草图并快速生成期望的模型，极大地提高建模效率。此外，其他建模方法如基于规则的建模方法较难控制植物外形，需要创作者具有丰富的植物学专业知识且熟悉各种参数的调控方法才能得到理想的目标模型，且模型生成后存在不易修改等问题。……