树木植物建模的研究在农林学、生态学、虚拟现实、3DGIS等领域有着十分广泛的应用场景。由于树木枝干的形态结构特征比较复杂,不同树种之间差异较大,而且树木枝干一般会被树叶遮挡,这就使得建立树木的三维模型变得非常困难。现在可以通过3DMax或Maya等流行的建模软件对树木进行建模,但是针对现实世界中真实的树木,这些软件需要树木模型设计者具备良好的美术功底,而且构建的模型过于单调,不符合真实场景的客观规律。所以本文在计算机图形学的基础上,提出了树木视觉三维全景模型的概念。为了更好的展示树木的拓扑结构信息,本文利用序列图像生成点云数据,并且在此基础上进行点云分离与分类,提取了树木枝干的骨架线信息。最后本文在得到的骨架线基础上进行树木枝干的实体建模与艺术化渲染。本文的研究内容与结论主要包括:(1)树木的视觉三维全景模型的建立方法。针对现有的树木建模方法存在的问题,本文提出了视觉三维全景模型的树木可视化方法。由于树木的生长环境特殊,所以在采集的序列图像中会存在背景干扰因素,因此本文提出了基于树木图像的图像分割算法,在此基础上设计树木的视觉三维全景模型,并且模型的存储空间所占用的磁盘也较小。(2)树木枝干的骨架线提取方法。基于序列图像,利用运动结构恢复算法获得树木的三维点云数据,并且对点云进行树干点云与树叶点云的分离,然后对分离后的点云进行分类提取骨架点,最后利用最短距离的原则,将骨架点进行连接,还原树木枝干的拓扑结构信息。本文的树木枝干骨架线提取方法相较于现有的骨架线提取方法有更好的拓扑连接性,并且得到的枝干骨架线的质量也相对较高。(3)树木枝干的艺术渲染方法。利用放样的思想,在本文树木枝干点云分类的基础上,提取每一类点云在平面上的最大包围盒,并且以此为每一段枝干两端的横截面,然后以骨架线为放样路径,进行放样处理,从而得到树木枝干的实体模型,然后再对实体模型进行渲染,并且添加艺术效果,使得一些具有艺术价值的树木有更好的展示效果。研究结果表明,本文方法不仅能够利用普通相机拍摄的序列图像达到树木三维可视化效果,而且提取的树木枝干骨架线能够较为完整的展示树木的结构信息,同时对树木枝干进行艺术渲染,为一些具有艺术价值的观赏性树木增强其真实感,为三维场景中添加现实中多姿多态的树木模型,具有广泛而实际的应用价值。