基于光環(huán)境的虛擬玉米生長模擬研究.pdf

1、玉米作為我國主要農(nóng)產(chǎn)作物之一，然而玉米種植的農(nóng)業(yè)科技轉化率并不高。玉米的生長周期較長，過程也較為復雜。玉米的生長除了受內(nèi)部生理機制影響外，還跟它的生長環(huán)境有很大的影響聯(lián)系，特別是光照環(huán)境，這也是一個重要的前沿課題，具有很高的學術意義。在生長過程中，玉米與光環(huán)境之間的交互作用時刻進行著。但是，玉米的光分布很難進行試驗測定和模擬研究，如果在計算機上建立三維的玉米模型，模擬光線在玉米間的傳輸、反射等，就能精確直觀地對其進行研究。
　　近

2、年來，隨著互聯(lián)信息和計算機硬件技術的進步，虛擬植物技術已逐漸成為一個集合計算機圖形學、植物生長學、農(nóng)學、數(shù)學等多學科研究的活躍領域，吸引了各學科專家學者的廣泛關注。然而，困擾虛擬植物領域眾多學者的難點之一就是如何在計算機上實現(xiàn)環(huán)境因素影響下的植物模擬，其困難之處主要是因為植物與外部環(huán)境的交互是一個相當復雜的過程，并且涉及較多因素的影響，想要找到一個普適的數(shù)學模型來描述之并不容易。
　　本文主要研究的是外部環(huán)境因素中對玉米的生長產(chǎn)生

3、主要影響作用的光照環(huán)境，重點探討和研究光環(huán)境對玉米生長過程的形態(tài)變化及生理影響，建立了一種玉米與環(huán)境交互的光照模型，提出了一種光影響下的玉米生長模擬方法，并利用計算機技術動態(tài)模擬虛擬玉米與光照之間的交互過程，主要工作如下:
　　(1)首先，結合我國的玉米種植背景，提出了進行基于光環(huán)境的玉米生長模擬研究的意義以及研究光環(huán)境下虛擬玉米生長模擬的必要性;然后，介紹了光環(huán)境下虛擬玉米生長模擬的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，分析各種生長模型的特點，從虛擬

4、植物技術的產(chǎn)生、起源到后來的飛速發(fā)展，以及目前的研究重點和將來的研究方向;最后將全文的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點進行簡單的闡述。
　　(2)其次，主要介紹了光照模塊所要采用的光線跟蹤算法的相關基礎知識，從經(jīng)典的光線跟蹤算法，到光線跟蹤算法的改進以及內(nèi)包圍盒技術的介紹。
　　(3)為了構建逼真有效的玉米生長的光環(huán)境，提出了一種基于二分內(nèi)包圍盒的逆光線跟蹤算法。首先，在玉米表面建立了二分內(nèi)包圍盒進行預處理，剔除與光線不相交的冗余面，減少光