模擬樹木生長的綜合力學(xué)方法研究.pdf

1、在圖形學(xué)領(lǐng)域,為增強(qiáng)虛擬場景的真實(shí)感,植物模型已被廣泛應(yīng)用。進(jìn)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(nèi)容。虛擬植物就是為建立植物生長的數(shù)學(xué)模型,結(jié)合多種技術(shù),在計(jì)算機(jī)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(xiàn)實(shí)逼真性要求的不斷提高,樹木模擬已廣泛應(yīng)用于動(dòng)畫工業(yè)的三維場景中,因此獲得較真實(shí)的樹木形態(tài)己成為現(xiàn)今圖形學(xué)領(lǐng)域研究的重要內(nèi)容。
　　 自然界中樹木形態(tài)不同

2、,一個(gè)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(xì)節(jié),運(yùn)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(jié)構(gòu),對趨向性力學(xué)模型進(jìn)行了改進(jìn),根據(jù)不同環(huán)境中力的參數(shù)表達(dá)式分別得出不同枝干形態(tài),結(jié)合L系統(tǒng)數(shù)學(xué)方法和基于直徑變化率的趨向性力學(xué)方法對樹枝彎曲角度求解,得到樹木枝干的生長位置,實(shí)現(xiàn)樹木在自然環(huán)境中的形態(tài)結(jié)構(gòu)模擬。
　　 為進(jìn)一步表現(xiàn)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(xué)模型基礎(chǔ)上,提出了一種模擬樹木生長的綜合力學(xué)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(shí)機(jī)和權(quán)重關(guān)系,建立樹枝向性生長的綜合彎曲角度公式,實(shí)現(xiàn)綜合力作用下樹木生長的模擬。
　　 結(jié)合樹木生長機(jī)制,改進(jìn)原有力學(xué)模型。將力學(xué)模型與L系統(tǒng)方法相結(jié)合,對樹木生長過程中受到環(huán)境因素的影響進(jìn)行了研究并模擬,如重力、風(fēng)力、光照、障礙物。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本方法