题目：基于激光扫描的烟采集与建模技术研究与实现

    真实感建模与绘制一直是计算机图形学与虚拟现实领域的研究重点。在虚拟现实环境中对于烟等复杂自然现象的建模与绘制是非常吸引人同时又高具挑战性的问题。多年以来，对于烟等流体建模的研究工作主要使用基于物理模拟的方法。近年来，基于数据驱动的采集建模方法由于具有真实度高、细节保存完整等优点，成为了计算机图形学和视觉领域的研究热点。为了在虚拟环境中逼真再现烟雾的视觉特征，本文研究了基于激光扫描的烟采集和建模技术；为今后能够对采集重建的模型进行编辑重用等应用，本文还研究实现了针对重建出的烟体模型进行速度场估计求解和可视化的方法，取得了如下成果：

1. 设计并实现了一种基于激光扇面扫描的烟采集与建模方法。搭建了一套基于激光扇面扫描的烟采集设备，并结合基于激光扫描的烟模型重建方法，将通过采集设备获取的自然界真实烟序列切片图像集，恢复出具有较高细节保真度的烟体模型。

2. 设计并实现一种基于光流法的烟速度场估计方法。通过建立合理的烟速度场光流估计函数模型，采用多尺度由粗到精的求解策略，并利用数值方法对光流模型进行求解，得到合理误差范围内的烟速度场估计结果。

3. 设计并实现一种基于流线的空间均衡烟速度场可视化方法。通过预设的种子节点作为流线的起点，通过四阶龙泽库塔数值方法对流线进行积分求解，并设置最小空间间隔距离，对流线的生成条件加以限制，从而生成满足空间均衡型的流线集合来表示流场的特性。

4. 设计并实现一个基于激光扫描的烟采集和重建工具。利用该工具可以方便的配置建模过程中所需各项参数，由采集的烟切片图像序列生成烟体模型。同时也实现了一个基于光流法的烟速度场估计求解和可视化工具。