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植物作为自然界重要的组成部分,和人类的生产生活有着密切的联系,为人类的生存和发展奠定了物质基础。随着计算机的普及和图形学技术的发展,特别是虚拟现实技术的兴起,越来越多的虚拟现实技术应用于人们的生活中(如:科幻影视,互动游戏,虚拟教学等),虚拟植物作为虚拟环境不可或缺的一部分,植物建模技术也是图形学研究的热点问题之一。由于植物的种类繁多,具有形状多样,自身遮挡严重且三维结构复杂的特点,导致植物建模技术极具挑战性。本文在深入研究了现有植物建模方法的基础上,提出一种基于手绘的植物建模方法,设计并实现了一套原型系统,融合了基于2D图像的手绘建模以及基于3D手绘的建模方法。本文的主要工作有以下几点:(1)提出基于图像的手绘植物建模方法。现有植物建模方法大多使用大量的参数设置去生成植物模型,需要用户了解植物的各种参数,有着很强的专业性。本文提出的基于图像的手绘植物建模方法,用户可以根据原始图像绘制出目标植物的主要枝干,并将其主要特征枝干转换到三维空间中,系统根据经验参数生成植物的其他枝干,完成整株植物骨架构建,并且操作简单灵活,降低了软件的使用标准和学习成本。(2)提出基于3D的手绘植物建模新方法。该方法是对基于图像手绘系统的补充,2D枝干在三维重构中会出现某些角度的失真,因此本文提出一种基于3D手绘的植物建模方法,用户可以直接在系统提供的虚拟3D空间中绘制植物的主要特征枝干,系统根据相关参数生成其它枝干,然后通过曲面重建技术将3D手绘枝干生成网格模型,并进行纹理和光照等真实感处理技术生成整株植物模型。(3)结合C++、Open GL、Qt以及GUI编程技术,基于模块化思想实现了原型系统。该系统融合2D和3D手绘技术,以手绘植物线条骨架为基础,结合真实感处理技术生成较为自然的三维植物模型,可以满足现实中用户的不同需求,快速生成个性化元素丰富的植物模型。