文献综述
1、研究意义
随着科技的进步，激光点云技术被广泛的应用于生产生活中。特别是在林业方面，如
森林资源信息监测、林木参数测量、果树栽培、林木生产、园林绿化等多方面。通过激光扫描仪获得的三维点云数据，可以精确的实现目标体的三维重建。三维重建技术是计算机辅助几何设计(CAGD)、计算机动画、计算机视觉、计算机图形学(CG)、医学图像处理、科学计算和虚拟现实等众多学科研究的热点问题之一，因此深入研究三维重建技术，有利于推动多个学科发展，并使这些学科交叉融合。
叶是植物的重要器官之一，按其外形可以分类为：阔叶和针叶（如各类松树）。使用激光扫描仪扫描室外植物叶片的过程中，由于人为因素和自然因素或者扫描仪自身的缺陷，使获得的三维点云数据不可避免地带有噪声。并且室外叶片形态复杂多样、叶片之间相互遮挡、以及叶片自身表面光学特性等原因，导致叶片边缘轮廓出现不光顺和叶片表面出现孔洞等现象。这些问题都增加了叶片重建的难度。而通过三维点云数据重建出的叶片网格模型更加真实，同时易于植物叶片模型实体化。农林科技工作者们通过在计算机中重构林木在自然界中的状态，不仅可以实时模拟林木在各种情况下的生长状况，还可以模拟环境和林木的交互作用、计测林木的属性参数。
2、研究背景及国内外研究现状
植物叶片模型重建主要包含基于几何的重建方法、基于几何结构的重建方法、基于实测数据的重建方法等几个方面对植物叶片模型重建。
2.1基于几何的重建方法
基于几何的重建方法中，通常使用B样条曲线、Bezier曲面、NURBS曲面来模拟植
物叶片。同时，可以通过设置一些几何参数，来实现曲线或曲面的形变。如郑文刚等人[1]
运用三次B样条曲线生成玉米叶片；陆声链等人[2]运用三次B样条曲线生成叶片的边缘和主脉。杨娟等人[3]采用基于NURBS曲面的方法重建棉花器官。但在这些采用基于几何的重建方法中，都仅仅从几何的角度来重建植物叶片形态，而忽略了植物自身的叶片特征。因此用此类方法建立的植物叶片模型往往与真实的植物叶片模型存在较大的差异。
2.2基于几何结构的重建方法
植物叶片模型的重建可以通过基于几何的重建方法，但如果需要对整颗植物进行重建，这种方法便不适用了。因此，研究人员们提出了通过几何结构的思想来重建出整颗植物模型，具体的分为基于L-system的重建方法，如Prusinkiewicz等人[4]根据L-system结构，研究出一种新的虚拟植物系统。基于分形理论的重建方法，如B.B.Mandelbrot等人[5]根据分形理论构建了具有自相似的植物拓扑结构。基于有限自动机模型的重建方法，如de Reffye等人[6]通过马尔科夫链来模拟植物生长过程。但这些方法一般都是以整颗植物为研究对象，通过几何的方法或者通过观察植物生长的规律来模拟植物三维结构，其研究重点是植物的分枝结构和整体形态，而忽视植物叶片等细节特征。
2.3基于实测数据的重建方法
根据实测数据的获取方法与重建处理方法的不同，又将基于实测数据的重建方法分为两种：基于图像的重建方法和基于点云数据的重建方法。
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