模擬樹木生長的綜合力學方法研究.pdf

1、在圖形學領域,為增強虛擬場景的真實感,植物模型已被廣泛應用。進而,提高模擬植物三維模型的逼真性已成為更具挑戰(zhàn)性的研究內容。虛擬植物就是為建立植物生長的數學模型,結合多種技術,在計算機上形成逼真的可視化模型。作為虛擬植物的重要組成部分,樹木的模擬得到了廣泛的重視。隨著人們對虛擬現實逼真性要求的不斷提高,樹木模擬已廣泛應用于動畫工業(yè)的三維場景中,因此獲得較真實的樹木形態(tài)己成為現今圖形學領域研究的重要內容。
　　 自然界中樹木形態(tài)不同

2、,一個重要形態(tài)特征就是樹枝的彎曲變形。為了更好的描述樹木局部細節(jié),運用基于直徑變化率的樹木建模方法,一定程度上提高了樹木建模的逼真性和靈活性。分析樹木自然結構,對趨向性力學模型進行了改進,根據不同環(huán)境中力的參數表達式分別得出不同枝干形態(tài),結合L系統(tǒng)數學方法和基于直徑變化率的趨向性力學方法對樹枝彎曲角度求解,得到樹木枝干的生長位置,實現樹木在自然環(huán)境中的形態(tài)結構模擬。
　　 為進一步表現自然環(huán)境對樹木生長的作用,獲得更有效的三維樹

3、木模型,在基于直徑變化率趨向性力學模型基礎上,提出了一種模擬樹木生長的綜合力學模型。從樹木的局部枝干出發(fā),綜合分析自然環(huán)境中樹木生長過程枝干的受力情況,重組環(huán)境外力的不同影響時機和權重關系,建立樹枝向性生長的綜合彎曲角度公式,實現綜合力作用下樹木生長的模擬。
　　 結合樹木生長機制,改進原有力學模型。將力學模型與L系統(tǒng)方法相結合,對樹木生長過程中受到環(huán)境因素的影響進行了研究并模擬,如重力、風力、光照、障礙物。實驗結果表明,本方法