1. 研究目的与意义
Microsoft visual studio的MFC环境，便于设计交互性强、灵活实用的用户界面，同时可以在该平台中嵌入OpenGl类库，利用其强大的三维绘制和渲染功能。
本文中希望在Microsoft visual studio的MFC环境下，结合OpenGl类库，开发对三维杨树图像（点云数据形式）进行骨架提取的用户界面，为之后的枝叶分离工作打好基础。
2. 国内外研究现状分析
郑君立; 达飞鹏; 谭小洪; 雷明涛等人【1】研究了在MFC中运用OpenGL进行编程 ,重构三维物体的方法。对于逆向工程三维重构的杂乱离散点云 ,在进行排序重组和三角网格化后 ,运用OpenGL对三角网格进行消隐 ,设定法线、光照和材质的处理 ,重构原始物体。 何小梅【2】; 基于OpenGL的三维边坡稳定分析可视化软件研究基于OpenGL开发了针对三维边坡稳定分析的可视化软件。在Visual C 平台下使用OpenGL图形库进行图形应用开发来完成前处理建模,比较直观的显示滑坡体的三维特征。计算模块采用刚体极限平衡法,结合工程实例验证了软件的适用性。 郭瑾; 高伟; 刘德山; 郑宏亮【3】; 基于OpenGL的三维虚拟人手语动画的研究与实现, 研究了一种基于OpenGL实现三维虚拟人手语动画的方法。首先构造了三维虚拟人的最小骨骼模型;其次研究分析了手部的关键动作,提出了手部动画的关键帧手势;又考虑到手部的运动干涉和运动约束,给出了手语动画中的不可能手势,接着基于关键帧手势以及不可能的手势,利用手部各关节之间的联动关系,给出了手部各节点位置的计算方法;最后基于Open-GL实现了三维虚拟人的手语动画。实验结果表明,基于关键帧手势以及不可能的手势的三维虚拟人的手语动画方法不仅解决了真实人手部动作的复杂性问题,又没有裁剪必要的手部动作,获得了理想的手语动画效果。 张军冬; 胡金华; 袁骏【4】; 基于OpenGL技术的声纳终端显示仿真, 声纳终端显示仿真是声纳装备训练系统研制重点之一,按照不同的任务需求,声纳终端显示有不同的显示格式。论述了MFC框架下采用OpenGL技术建立声纳终端显示的各种功能模型,阐述了实现方案,逼真的仿真结果进一步表明了开发方法的有效性和实效性。 戴翼戈; 董磊【5】; 基于OpenGL的姜寨自然景观三维可视化研究, 利用Open GL三维可视化技术,自主研发了姜寨聚落遗址三维可视化系统。介绍了系统结构,突出介绍姜寨聚落遗址自然景观场景实体,包括地形、山川、河流、天空、太阳等的三维可视化实现,其中运用了显示列表、矩阵操作、颜色混和、雾化和角色帧、照相机等技术,力求恢复姜寨聚落遗址的原始自然景观。 杨艳华; 杨维芳; 张志华【6】 基于OpenGL的铁路轨枕模型的三维可视化研究与实现, 轨枕是铁路轨道的重要组成部分,轨枕的质量直接影响到火车的行车安全,以J-2型混凝土枕为研究对象,通过分析轨枕截面、计算截面上点的坐标,研究了混凝土轨枕模型.阐述了在Visual C 的编程环境中,读取模型数据后,用OpenGL实现轨枕三维可视化的过程. 张兴刚; 袁运斌; 钟世明; 赵大江【7】; 基于OpenGL的GNSS仿真软件中的飞行模拟可视化研究,探讨利用OpenGL实现GNSS仿真软件中的飞行模拟可视化方法,给出根据仿真输出的俯仰角、偏航角和速度信息实现的三维可视化结果 秦海峰; 程良根; 施敏; 王润岗; 周春耕【8】; OpenGL的坦克分队作战虚拟环境仿真, 在坦克分队作战仿真研究中,其虚拟战场环境的仿真常成为研究的重点内容。结合科研实践,主要基于OpenGL技术和计算机仿真技术,着重对坦克分队作战过程中自然环境(主要包括地形、天候)和人工环境(主要包括电磁、声响、爆炸)等方面进行粗浅的分析研究。实践证明,该虚拟战场环境不仅仿真效果逼真,能很好地满足坦克分队作战仿真的需要,而且所建立的模型准确且运行可靠,可为其他虚拟环境研究提供一定的借鉴。 严奎【9】; 基于OpenGL的RV-3SQ垂直多关节型机器人监控研究, 利用OpenGL平台导入三菱RV-3SQ垂直多关节型机器人3D模型,在VC 的环境中采用OpenGL平台进行对3D模型对象进行控制,通过串口通信使模型机器人对象与实际机器人对象联动,为机器人监控提供便利。实验表明,将基于OpenGL平台的图形虚拟系统与实际控制对象结合起来,能够更好的表现对象的运动过程,在监控系统中具有很强的实用性。 李清玲; 李爽【10】; 基于OPENGL的三维人体运动仿真, 研究虚拟人体运动仿真动画技术是计算机动画设计中极重要的课题,构建简化虚拟的人体几何模型,利用计算机图形学知识,针对人体几何建模复杂,逼真度、控制性差的问题,先优化设计人体仿真运动相应的数学模型,建立人体运动系统坐标系后,采用DenavicHartenberg法,建立虚拟人体分层结构运动链的空间关节坐标系统。在3DS MAX下进行逼真几何建模,把模型转化为OpenGL程序,运用VisualC 6.0和OpenGL为编程工具,实现虚拟人体关节运动控制。结果表明,建模逼真,优化的几何模型在软件下容易控制,整体效果好,增强了虚拟人体运动的真实感和动作效果,很好地实现了虚拟人体行走。 杨键; 张敏【11】; OpenGL中的光照技术研究, 光照处理是增强图形真实感的重要组成部分,主要研究了如何在场景中添加OpenGL光照,介绍了添加光照的基本步骤以及实现方法,并对如何设置物体的材质属性作了简要介绍。 刘国栋; 李宏【12】; 基于OpenGL的虚拟历史博物馆漫游设计与实现, 系统基于OpenGL三维图形库,利用3DSMax建立模型,使用VisualC 开发语言实现历史博物馆的虚拟漫游。系统通过读取3DS文件重构场景模型,使用键盘和鼠标实现场景任意方向的浏览,同时可实现缩小、放大、旋转等基本功能。 BERTRANDG, A KTOUF Z【13】 为构建可视化油菜生长系统,本研究以油菜花朵为研究对象,通过对2种氮肥水平下3种油菜品种的盆栽试验数据进行统计分析,建立了油菜花柄和花蕾的几何参数模型 AMENTA N, CHOI S , KOLLURI R K【14】.通过加入碰撞检测技术,增强了系统的真实感和用户的沉浸感。系统采用面向对象理论,设计简单方便,开发成本低,场景具有良好的真实感和实时性,能满足用户基本需求。 VERROUSTA , LAZARUS F【15】以平面梯形和半圆模拟花瓣,椭球体和圆柱体模拟雄蕊,球体和圆柱体模拟雌蕊,球体模拟蜜腺
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3. 研究的基本内容与计划
骨架(skeleton)又称中轴(medial axis)，通常使用烧草模型和最大球（圆）模型来描述。
骨架有着与原物体相同的拓扑和形状信息，是一种性能优良的几何特征，能够有效地描述物体，因此，在物体识别、路径规划、医学工程等领域均有应用。
一般而言，由二值图像表示的二维物体的骨架均由曲线连接而成，而由体素模型表示的三维物体的骨架则往往由一些曲面组成。
4. 研究创新点
1.基于opengl的三维杨树图像骨架提取一种新的一种新的点云数据特征骨架提取方法通过对点云数据的空间层次剖分后建立其简化模型,可有效地避免噪声点对骨架的干扰;根据离散Morse 理论,从简化模型中提取主要的特征点,用测地线连接这些主要特征点可得到模型的初步骨架. 采用可见反力场方法将初步骨架内推至模型内部,对内推后的骨架光顺及聚类后形成最终骨架. 该方法能够直接处理带噪声数据的大规模点云数据,所形成的骨架连续
2.运用vc6.0 的MFC环境 结合opengl类库,开发对三维杨树图像（点云数据形式）进行骨架提取的用户界面，为之后的枝叶分离工作打好基础。
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