越冬前期小麥生長可視化技術(shù)研究.pdf

1、虛擬小麥?zhǔn)翘摂M植物的一個分支，如何從植物學(xué)角度忠實描述小麥生理生態(tài)和形態(tài)結(jié)構(gòu)又能從計算機(jī)圖形學(xué)角度快速真實渲染小麥生長是該領(lǐng)域的難題。目前，多數(shù)研究集中在研究小麥生長的生理生態(tài)模型和形態(tài)結(jié)構(gòu)模型上，而很少考慮小麥的可視化模型。本文以越冬前小麥為研究對象，在研究并建立越冬前期生長機(jī)模型的基礎(chǔ)上，重點研究小麥生長的可視化模型及實時渲染技術(shù)。主要內(nèi)容和結(jié)論如下： (1)測量了小麥越冬前期各主要器官的生長參數(shù)，利用實驗數(shù)據(jù)，以生長度日為

2、自變量，研究了越冬前期小麥各主要生長器官的發(fā)育生長過程，結(jié)合相關(guān)領(lǐng)域研究的小麥生理生態(tài)模型，建立了特定小麥植株的生長機(jī)模型。 (2)提出一種基于圖像的小麥葉片形態(tài)的三維重建方法和葉片扭曲及卷曲模型。該方法采用輪廓跟蹤法提取小麥葉片輪廓數(shù)據(jù)，根據(jù)小麥葉片生長曲線將輪廓數(shù)據(jù)映射到三維空間，能夠在保持葉片形態(tài)的情況下實時控制葉片的變形。 (3)提出用樹結(jié)構(gòu)存儲訪問小麥各生長器官，采用樹結(jié)構(gòu)中的孩子兄弟表示法，能夠體現(xiàn)小麥主莖與

3、各級分蘗之間的層次結(jié)構(gòu)，便于顯示控制各級分蘗，比L系統(tǒng)更容易理解。 (4)提出一種生長期制約的葉片紋理混合技術(shù)，該方法有效表現(xiàn)了葉片不同生長期葉色的變化情況；采用分段插值方法和關(guān)鍵幀技術(shù)實現(xiàn)了生長曲線的動態(tài)模擬；實現(xiàn)了動態(tài)陰影和光照技術(shù)，提高了小麥顯示的真實感。 (5)為提高小麥渲染的實時性，實驗分析確定了系統(tǒng)在應(yīng)用程序階段、幾何階段和光柵階段的瓶頸位置，提出采用集中計算集中渲染、LOD和多級紋理貼圖、優(yōu)化的矩陣求逆運算