收藏本站
《重庆大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

植物生长模拟与可视化研究

刘骥  
【摘要】:虚拟植物是利用计算机模拟植物的生长发育,并用可视化技术将该过程进行展现的技术。它的研究涉及到计算机、数学、植物学、农业、林业以及生态学等多个学科,并在农业、大型自然场景仿真系统、娱乐、科研、教育等诸多领域具有很高的应用价值。植物生长模拟与可视化是虚拟植物研究中最重要的两个关键技术,也是虚拟植物研究的核心问题。论文主要针对这两个问题进行了研究。其中植物生长模拟是根据植物生长的初始信息、环境因素和植物的生长规律,计算出植物生长过程中各个生理阶段的生理和形态特征;可视化是在植物生长模拟的基础之上,用计算机图形学技术将植物生长过程中的形态变化在计算机屏幕上以二维或者三维图形的方式展现,从而直观的再现植物的生长。论文完成的工作主要包括以下几个方面: (1)提出了基于虚拟器官的植物生长模拟方法。该方法将真实植物器官的生理和形态属性抽象为虚拟器官的属性,以虚拟器官间的关系构成虚拟植物的形态,并通过对虚拟器官属性的变化来实现整个植物生长过程的模拟。其中虚拟环境通过环境变化规则来模拟环境的改变。生长规则依据虚拟器官的属性和当前的环境属性来决定下一生长周期虚拟器官属性的变化。3D引擎通过读取各个虚拟器官的属性来展现植物的3D形态。该方法能够模拟环境影响下植物的生长,并且解决了L系统存在的不足。 (2)提出了基于Bezier曲线的植物果实建模方法。该方法通过Bezier曲线构造果实主轴线和截面曲线参数方程,从而计算出果实的三维形态,可用于茄子、香蕉、西瓜等植物果实的建模。为解决果实的形变问题,提出了在曲线方程上叠加扰动函数的方法。并通过应用三维Morphing技术,将植物果实模型应用于“基于虚拟器官的植物生长模拟方法”中,实现了果实生长中的形态渐变。 (3)提出了基于PSO的Wang Tiles纹理合成算法。该方法通过粒子群优化算法在纹理样图中搜索边界差异最小的图像块,并用选取的图像块构建Wang Tiles,改进了Wang Tiles纹理合成算法的合成效果。论文将纹理合成算法应用于植物器官纹理的合成,解决了植物器官表面的纹理不易于获取,植物器官纹理不足的问题。通过纹理映射技术将合成的纹理应用到植物器官模型上,使得植物器官模型的真实程度得到提高,展现效果更为逼真。实验证明论文算法合成的纹理能够改善植物器官的展现效果。 (4)在论文提出的“基于虚拟器官的植物生长模拟方法”的基础上,设计并实现了用于植物生长模拟的软件框架。应用该框架对辣椒花的开花过程、辣椒和茄子的生长过程以及环境影响下辣椒的生长过程进行了模拟。这些模拟证明论文的研究成果不仅能够模拟植物的生长,而且能够产生更好的展现效果。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TP391.41

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王彦;何伟;李云飞;;环境敏感型虚拟植物的设计与实现[J];军民两用技术与产品;2008年10期
2 崔劲,徐凯声,高军峰;基于L-系统的交互式虚拟植物结构建模[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2005年02期
3 何喜玲,王俊;虚拟现实技术及其在农业中的应用[J];中国农机化;2004年01期
4 胡林;周国民;丘耘;樊景超;王剑;;虚拟植物研究进展[J];安徽农业科学;2008年25期
5 郑美容;何振峰;;基于进化策略的虚拟植物自动构建策略[J];农业网络信息;2009年07期
6 王玉洁;李晓华;朱晓冬;廉世彬;聂娟;;虚拟桃树的可视化研究[J];北京农学院学报;2007年S1期
7 范菁;赵全;;基于L系统的虚拟植物仿真研究[J];计算机应用与软件;2008年01期
8 杨沛;;虚拟现实技术及其在农业中的应用[J];安徽农学通报;2008年23期
9 辛秋红;尹海东;;基于L系统大豆叶片形变模拟的研究[J];农机化研究;2009年04期
10 徐会杰;张云伟;蒋海波;;基于几何构造模型的植物根系生长三维建模[J];昆明理工大学学报(理工版);2009年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 林晓穗;曾庆茂;朱同林;;基于骨架提取的植物三维建模和生长模拟系统[A];第十五届全国图象图形学学术会议论文集[C];2010年
2 吴伟斌;洪添胜;肖磊;代芬;张立俊;冯瑞珏;黄涵;;基于三维运动跟踪仪的虚拟植物实时绘图软件设计[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
3 王玉洁;李晓华;朱晓冬;廉世彬;聂娟;;虚拟桃树的可视化研究[A];都市型高等农业教育教学改革论文专辑[C];2007年
4 张青蓉;王文永;付宏杰;梁瑛;;虚拟植物的构建及在生物学科教学中的应用[A];中国系统仿真学会第五次全国会员代表大会暨2006年全国学术年会论文集[C];2006年
5 艾乐强;孙红敏;唐新忠;张鑫;;大豆生长模型参数确立方法的研究[A];黑龙江省计算机学会2007年学术交流年会论文集[C];2007年
6 劳彩莲;李保国;郭焱;;基于光线跟踪技术的植物冠层内太阳辐射光空间分布模拟[A];中国数字农业与农村信息化学术研究研讨会论文集[C];2005年
7 张吴平;李保国;郭焱;张智才;;根系结构生长发育通用模型的研究[A];中国数字农业与农村信息化学术研究研讨会论文集[C];2005年
8 马韫韬;郭焱;李保国;展志岗;Philippe de Reffye;;基于GreenLab理论的玉米生长虚拟模型:参数提取与模拟[A];中国数字农业与农村信息化学术研究研讨会论文集[C];2005年
9 王锡平;郭焱;李保国;;植物冠层内光合有效辐射空间分布模拟模型[A];中国数字农业与农村信息化学术研究研讨会论文集[C];2005年
10 刘柯楠;杨启良;戈振扬;刘小刚;;一种基于图像的植物根系三维重建[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 记者 李颖;天津探索智能化育苗新技术[N];中国花卉报;2011年
2 山东 Real rocking;《惊心食人族2》[N];电脑报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 刘骥;植物生长模拟与可视化研究[D];重庆大学;2009年
2 左洪浩;蚁群优化算法及其应用研究[D];中国科学技术大学;2006年
3 屈洪春;虚拟植物智能生理引擎及关键技术研究[D];重庆大学;2009年
4 李松阳;水分与植物生长交互的建模与仿真研究[D];重庆大学;2012年
5 李云峰;叶图像提取研究及虚拟植物可视化实现[D];重庆大学;2005年
6 白志勇;基于SpeedTree的梅花可视化模型构建[D];北京林业大学;2011年
7 李春友;农林复合系统中核桃冠层结构动态模拟研究[D];中国林业科学研究院;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 罗大江;虚拟植物果实的三维建模研究[D];重庆大学;2010年
2 何新乐;光影响下的植物生长模拟方法与可视化建模[D];重庆大学;2011年
3 郭嘉琨;樱桃花序建模及其在中学生物实验教学中的应用[D];东北师范大学;2010年
4 敬松;虚拟植物三维生长过程模型构建的关键技术研究[D];湖南农业大学;2012年
5 陈演;虚拟植物及其器官的可视化建模技术研究[D];湖南农业大学;2012年
6 张聪;甘薯根系模拟及在生物教学实验中的应用[D];东北师范大学;2010年
7 周文婷;虚拟植物花瓣的可视化建模方法研究[D];北京林业大学;2012年
8 赵春艳;基于DLA的虚拟植物弥散性生长形态研究[D];山东师范大学;2012年
9 郭明伟;基于智能虚拟器官的植物建模关键技术研究[D];重庆大学;2010年
10 黄伟;基于植物生长过程仿真的虚拟植物建模研究[D];重庆大学;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026