基于Loop细分格式的虚拟作物果实建模

为真实模拟作物果实以增强虚拟作物环境的真实感，提出一种基于Loop细分格式的虚拟作物果实建模方法。根据果实形态结构特征建立相应的控制网格，定义适当的细分规则生成果实模型，并扩充已有的细分规则实现对果实非光滑特征的模拟。对小麦和玉米果实形态建模的实例表明，本方法用于作物果实建模效果逼真，满足虚拟作物环境的需要。     

龙眼果实几何建模与生长过程模拟研究

通过对虚拟植物植株和器官两级几何建模,提出一种以Bezier曲线为核心、结合三维自由曲线轴和果实外形控制曲线的植物果实建模新技术。根据果实的不同品种,分别确定轴曲线和半径控制曲线,以实现外形各异的果实三维模型。同时,运用消隐处理、光照处理、凹凸纹理映射等多种技术对生成的果实模型进行真实感处理,以提高模型的逼真程度。基于所设计的建模方法,以龙眼果实为例,进行单果建模与仿真,并依据龙眼果实生长发育的生物学特性,结合果园实地考察与观测,对其生长发育过程进行模拟,生成不同生长阶段的虚拟龙眼果实。该果实模型构建方法,模型参数的植物学意义明确、易于理解、便于计算机实现,构建的模型具有可控性好、精确度高、通用性强等优点,适合于多种类果实的几何建模,对于果实三维几何模型的构建和生长过程模拟研究具有一定的借鉴意义,为龙眼果实的生长调控和虚拟果园的经营管理提供一种辅助工具。     

虚拟植物研究进展

当今植物科学和计算机技术得到了迅速发展,作为科学与艺术的结晶——虚拟植物模型的研究也得到了快速发展。在数据采集上,从简单的手工采集发展到以激光扫描、近景摄影等方法,极大地提高了数据获取的速度和质量,加速了植物建模的过程,提高了植物建模的精度。在建模方法上,从结构建模、图像建模发展到结构与图像建模相结合的手段。在模型的类型上,分为功能性模型与非功能性模型。功能性模型的研究范围也从单一的生态性研究发展到生态生理性研究。现在,已经发展到了微观水平,开始研究基因与植物形态关系,形成了以虚拟植物模型为中心,以植物个体形态为主导的宏观、中观和微观3个层次的研究格局。     

基于点云数据的火龙果三维交互系统的设计与开发

为虚拟植物形态结构模型的构建及建立植物形态结构与生长机理的关系提供关键技术和基础框架。基于点云数据和3DS MAX 2012器官精确三维形态建模方法,构建不同生育期火龙果地上部三维形态模型,最终实现火龙果三维交互系统的设计与开发。该系统对于构建其他作物器官的三维模型具有指导意义。     

基于分形L系统的水稻根系建模方法研究

【目的】根系建模是虚拟水稻可视化模型中重要的组成部分,是认知以及研究水稻根系形态结构的重要方法,并为精确农业提供依据,本研究旨在构建仿真效果较好的水稻根系模型。【方法】利用水培法开展试验,测定水稻根系各类形态参数。【结果】构建了基于分形L系统的水稻根系模型,包括不定根模型、分枝根模型、旋转角度等信息。首先根据水稻根系形态特征解析出分形L系统的产生式,然后借助MATLAB软件实现了根系的形态模拟,最后根据模拟效果图进一步优化了分形L系统的产生式,提高了模型精度。【结论】构建完成的模型能够较好地模拟水稻根系的生长过程,在智慧农业发展过程中,具有一定的参考价值。     

基于L-系统规则组合机制的植物建模新方法

L-系统是基于植物学规则进行树木建模的经典方法之一,已被广泛地应用于虚拟植物生成与应用中,但在实际建模中还存在规则提取难,建模周期长等问题。针对这个问题提出了L-系统规则组合的建模新方法,该方法利于树木形态及生长规则的复用,从构建基本的分枝结构、叶序、花序和果实等器官不同造型库出发,并结合相关的植物形态学、植物生理生态学知识和野外实测的树木形态因子数据,进行器官模型组合,最终形成树木三维几何模型。最后以龙眼树等为建模实例,基于该方法快速实现了三维建模,取得了较好的效果。目前该方法较适于构建具有复杂器官的高大乔木,还不足以模拟所有的植物,通过介绍该方法,希望在一定程度上降低L-系统建模的难度,达到快速建模的目的。     

水稻主茎三维形态建模与计算机模拟

探讨水稻主茎器官形态结构变化动态建模的方法,通过对对水稻主茎器官形态结构参数进行分析,构建出水稻主茎地面各器官的形态模型,并利用图形学技术重建出水稻主茎和水稻植株的三维可视化模型。模型具有较高的真实感效果,可控性强,为水稻虚拟生长提供可靠和普适的植株形态几何特征确定方法。     

基于功能-结构互反馈的虚拟植物建模研究

[目的]研究基于功能-结构互反馈的虚拟植物建模方法。[方法]在分析当前虚拟植物建模方法缺点的基础上,提出了基于功能-结构互反馈思想的建模方法,详细阐述了该方式建模的各个步骤,包括形态结构模型的确定、生物量生产模型的确定、生物量分配模型的确定、器官重建模型的确定以及形态结构模型与功能模型的融合方法。[结果]基于功能-结构互反馈的机制突破了生理生态模型与形态结构模型的界限,可以解决2类模型之间数据传输的困难,建立融合2者于一体的模型,能够有效的反映植物形态与功能之间内在的关联关系,更加符合植物的生长机理。该建模方式在动态模拟植物生长方面具有显著的优越性。[结论]基于功能-结构互反馈的虚拟植物建模方法为下一阶段植物生长状态的模拟提供了基础,对动态准确的模拟植物的生长过程有着重要意义。     

基于可视化的超级玉米生长模拟系统

 【目的】更直观地展示超级玉米的整个生长过程,量化其生长发育参数。【方法】将系统分析和数学建模技术应用于超级玉米生长发育,解析和提炼超级玉米生长发育过程与形态建成之间的基础性关系和定量化算法;以形态建成参数为基础,结合OpenGL构建超级玉米虚拟模型,在VC++6.0平台上进行系统的设计开发。【结果】实现了以GDD为驱动因子的超级玉米生长发育参数的量化输出与可视化表达; 通过形态建成模型与生长发育模型的数据交流,实现了预测功能与可视化表达的有机耦合与集成。【结论】运行结果表明系统具有较好的应用性,从而为超级玉米的研究提供了技术支持。     

基于Open L-System的植物生长模拟研究

为了真实地模拟植物生长发育过程，引入了Open L-System建模理论。在植物形态发生模型的基础上，根据植物生长时其形态特征及环境之间的相互作用，构建了综合考虑植物生长发育与环境影响的虚拟植物模型。     

基于功能-结构互反馈的虚拟植物建模研究

[目的]研究基于功能-结构互反馈的虚拟植物建模方法。[方法]在分析当前虚拟植物建模方法缺点的基础上,提出了基于功能-结构互反馈思想的建模方法,详细阐述了该方式建模的各个步骤,包括形态结构模型的确定、生物量生产模型的确定、生物量分配模型的确定、器官重建模型的确定以及形态结构模型与功能模型的融合方法。[结果]基于功能-结构互反馈的机制突破了生理生态模型与形态结构模型的界限,可以解决2类模型之间数据传输的困难,建立融合2者于一体的模型,能够有效的反映植物形态与功能之间内在的关联关系,更加符合植物的生长机理。该建模方式在动态模拟植物生长方面具有显著的优越性。[结论]基于功能-结构互反馈的虚拟植物建模方法为下一阶段植物生长状态的模拟提供了基础,对动态准确的模拟植物的生长过程有着重要意义。     

真实感林木建模方法研究综述

林木作为国家自然资源的重要组成部分，具有重要的研究价值，构建虚拟林木真实感模型可产生影视特效、游戏娱乐、森林生态等经济社会效益，且有助于世界数字林木资源的积累和整理。但目前不同的虚拟林木建模方法在表现模型的真实感方面仍然存在一些不足。本文在分析虚拟林木研究状况的基础上，给出了真实感建模方法的不同分类，并总结了基于真实世界数据的重建方法、交互式建模方法和基于规则或程序的系统建模方法的理论基础、适用领域以及优缺点。此外，还汇总了当前最流行的适用强的建模软件，并进行对比分析。最后讨论了真实感林木建模方法存在的问题及进一步的发展趋势。      

Study on visualization simulation soybean leaf based on growth equation

According to the virtual crops model research's need,the paper emphasized on the modeling theory and dynamic modeling methods,and took the soybean leaf as the example,introduced the establishment of leaf growth model based on growth equation,finally realized the visualization result based on OpenGL in VC platform.The paper has great significance on establishing the whole growth model and researching the crops growth principles.     

虚拟企业建模的对象类分析与过程模型研究

虚拟企业具有可重构、可复用和可伸缩的特性,构建虚拟企业优化模型是分析虚拟企业管理的关键步骤之一.面向对象的建模技术是一种有效方法,它使技术人员能更好地参与建模过程.在分析了虚拟企业建模的分层对象类的基础上,以一个机械制造虚拟企业为例,用Rational Rose建模软件构建了其可视化的用例模型.     

基于Fastrack和数据手套的虚拟手交互系统研究

首先使用Fastrack空间定位工具和数据手套获取用户的手掌和手指的数据信息,然后使用三维建模软件Multigen Creator建立虚拟手的三维渲染模型,最后在VC平台通过集成OSG三维渲染工具构建了一个虚拟手的交互体验系统,显著提高了用户基于虚拟手的虚拟现实体验的逼真度.     

草方格铺设机器人虚拟样机建模及平顺性分析

该文在基于Pro/E的草方格铺设机器人设计基础上,把Pro/E模型通过接口传到ADAMS软件中建立了草方格铺设机器人虚拟样机,讨论了虚拟样机建模中的流体系统建模、控制系统建模和工作环境建模问题,进行了机器人平顺性评价的虚拟试验,通过与相同实验情况下实际机器人道路试验相比较,验证了草方格铺设机器人虚拟样机具有较高的精度和可信度.      

基于位置动力学的植物动态虚拟仿真方法

植物真实感动态虚拟仿真不仅是当前现代农业科学与植物学领域面临的难点问题之一,也是计算机应用与虚拟现实技术领域的研究热点。建立基于物理属性的真实感植物动力学模型,并利用基于物理过程的动态虚拟仿真算法是有效提高植物动态模拟真实感效果的途径。基于位置动力学的方法是一种高效模拟物体运动学-动力学过程的新方法,可有效模拟刚体、柔体目标的动态物理过程。建立一种基于位置动力学的植物动态虚拟仿真模型,引入距离约束和角度约束条件,以玉米为例实现自然条件下主要器官、植株和群体的动态虚拟仿真,获得玉米三维可视化仿真结果,与传统的基于质点弹簧模型的模拟方法相比,模拟过程具有较高的执行效率,最后对算法执行效率效果及其局限进行了分析讨论。为植物动态虚拟仿真方法研究提供新的技术参考。     

结合图像重建和L系统的虚拟水稻模型系统设计

提出了一种结合图像重建和L 系统的虚拟水稻可视化模型系统。水稻主茎采用L系统生成,由于水稻细节对视觉效果影响较小,采用水稻器官表面重建,用规则建模来提高模型的可控性,基于图像重建可以得到更好的可视效果。结果表明,该系统方法能够降低建模复杂度,较好地实现虚拟水稻的可视化展现。