近期，《Forests》（中科院期刊分区表大类二区，IF=3.282）刊发了2023年最新一期（Volume 14, Issue 5）的文章，我校信息学院杨猛课题组论文《Visualization Simulation of Branch Fractures Based on Internal Structure Reconstruction》被选为本期的“Feature Paper”，是本期209篇文章中入选的8篇文章之一。“Feature Paper”代表了有潜力在本领域产生重要影响的最新研究，包括涉及多种新颖技术或方法的原创研究型文章或者全面系统回顾本领域最新研究进展的综述型论文。
该论文提出了一种基于木材学和木材内部结构重建的木材断裂模拟可视化算法，能够模拟出合理逼真的木材断裂效果。如图1所示，首先，使用激光扫描仪获得树皮结构的3D点云数据，并通过表面网格模型的体素化获得树枝横截面。然后，将横截面的外部轮廓向内收缩，以重建年轮和木纤维束，并生成合理的树枝三维模型内部结构。内部结构由几个环状年环组成的层次模型组成，每个年环被划分为一系列连续的扇形环。基于重建结果，可以将参数控制生成的木材断裂面模型映射为形状不规则的三维断裂树枝模型。该方法是早期根据木材结构和木材学理论模拟木材断裂的计算机图形学方法。本研究分析了树枝的内部结构和树枝断裂面上年轮的形状，为树木不同的断裂形态提供了可靠的断裂模型。
断裂树枝模拟生成结构示意图
重建的断裂树枝模型在木本植物内部形态结构的研究和分析中具有重要作用。此外，具有真实感的断裂树枝模型可广泛应用于动画电影特效、游戏场景模拟、虚拟现实场景构建、断裂树枝力学研究等领域。
该论文第一作者为杨猛副教授，第二作者为课题组研究生张翼，第一完成单位为北京林业大学。本研究得到了国家重点研发计划（2021YFD2201203）的支持。
