基于變形的三維植物葉片可視化造型研究.pdf

1、虛擬植物是植物學、農學、生態(tài)學等眾多學科與計算機圖形學交叉形成的一個近些年來非常熱門的研究課題。伴隨著虛擬植物研究的不斷發(fā)展與提高，人們不僅僅要求模擬構建植物的整體幾何模型，也開始對植物器官的細節(jié)進行研究與真實感模擬。植物葉片作為植物最重要的器官之一，無疑是研究的重點內容。根據(jù)植物形態(tài)學的相關知識，植物葉片形狀與葉脈結構可以作為判定植物種類的一個重要標準。描述植物葉片形狀的三個重要特征是葉尖、葉基以及葉緣；葉脈結構既復雜卻具有一定的規(guī)則

2、，葉脈通常呈現(xiàn)出層級結構，分為主脈、側脈以及三級及以上細脈，而大多數(shù)植物的三級及以上細脈又表現(xiàn)出網狀結構。
　　本研究采用基于變形的植物葉片形狀的可視化建模造型方法，即用數(shù)學函數(shù)對矩形的參數(shù)方程進行變形。具體對描述植物葉片形狀三個特征的葉尖、葉基和葉緣的典型形狀類型進行了相應的可視化建模研究，并詳細介紹葉片形狀可視化建模及三維造型的具體過程。該方法簡單可行，易于控制。 植物葉脈的可視化建模造型，主要包括植物的一、二級脈和三級及以上

3、細脈網狀結構的可視化建模。根據(jù)一、二級脈是葉片的骨架結構這一特征，本文采用基于變形思想，對圓錐體方程進行變形，通過對變形的圓錐體進行旋轉和平移，完成對一、二脈可視化建模造型，該方法對于葉脈骨架的模擬效果良好。對于復雜的三級及以上細脈的網狀結構，采用基于遞歸思想，調用改造和設計好的遞歸生成樹圖形函數(shù)，用隨機數(shù)方法尋找生長點進行隨機生長，使用Z緩存器標記方法確定其生長范圍，完成復雜三級及以上網狀脈絡結構的可視化造型，該方法能更好的模擬三級及