虛擬植物果實的三維建模研究.pdf

1、虛擬植物是指利用虛擬現(xiàn)實環(huán)境對植物的生長過程進行模擬的技術(shù)。虛擬植物是一個綜合性研究課題，涉及到應(yīng)用數(shù)學(xué)，計算機科學(xué)，農(nóng)林學(xué)，生態(tài)學(xué)等學(xué)科理論，是當前的一個研究熱點。虛擬植物具有一個良好的應(yīng)用前景，特別是在農(nóng)業(yè)試驗方面，如對于長期的觀察試驗，嫁接植株試驗，大面積種植試驗等，虛擬植物都具備傳統(tǒng)方法無法匹敵的優(yōu)勢。除此外，在娛樂，教育，數(shù)字仿真等方面都具有很高的應(yīng)用價值。針對這些應(yīng)用，本文研究主要完成了以下的工作：
　　 （1)針對

2、當前建模方法中真實感不足，耗時費力等問題，改進了基于圖像的建模方法,提出了更適用于植物果實模型的基于圖像的建模方法。該方法保留了當前的方法優(yōu)點，解決了其不足之處。該方法首先研究了射影幾何的基礎(chǔ)理論。接著結(jié)合果實的局部光滑連續(xù)的特性，運用了匹配擴散的概念，并生成了匹配點簇。這些點簇經(jīng)過平面單映射以后進一步密集化匹配點?；谶@些密集匹配點，實現(xiàn)點的三維建模。綜合所有的三維信息，利用三角剖分理論實現(xiàn)點云圖生成果實表面，最后用原始圖像對果實表面

3、進行紋理渲染。試驗結(jié)果表明根據(jù)本文方法得到的果實模型可以有效解決果實表面真實感不足的問題。
　　 （2)實現(xiàn)將3d植物器官導(dǎo)入到虛擬植物平臺中去。將植物器官模型以vrml格式表示，實現(xiàn)Plantlab系統(tǒng)與植物器官的轉(zhuǎn)化和通信，并能完成植物器官與Plantlab內(nèi)部表示形式的映射。并用已有的器官模型實現(xiàn)在虛擬植物平臺的展現(xiàn)。經(jīng)過實驗驗證果實模型能夠得到重復(fù)利用。
　　 （3)基于已經(jīng)建模成功的果實模型，采用基于L系統(tǒng)的P

4、lantlab平臺對其生長過程進行模擬。L系統(tǒng)是將植物分解為單個器官的組合，隨著生長階段的不同這種組合關(guān)系也在逐漸變化。L系統(tǒng)通過控制字符串的迭代變化實現(xiàn)對器官的組合。論文利用已經(jīng)存在的植物器官模型和本文研究得到的果實模型，根據(jù)植物生長規(guī)律，實現(xiàn)植物生長過程的模擬。實驗結(jié)果顯示利用已經(jīng)存在的植物生長模型能夠真實模擬植物的生長變化過程。
　　 此外，文章還探討了紋理渲染的主要方法。對于植物器官的表面細節(jié)也做了一定的研究。綜合上述知