基于几何参数模型和OpenGL的油菜花朵可视化研究

为构建可视化油菜生长系统,本研究以油菜花朵为研究对象,通过对2种氮肥水平下3种油菜品种的盆栽试验数据进行统计分析,建立了油菜花柄和花蕾的几何参数模型.在此基础上,进一步探讨了油菜花朵组件三维建模技术,构建了基于组件形态特征参数的花柄与花萼几何模型,其中,以圆柱体模拟花柄,12×9个四边形模拟花萼曲面;通过组合多个几何图...     

西瓜三维形态几何建模和真实感绘制技术研究

 【目的】实现西瓜形态的数字化设计和生长的可视化模拟。【方法】提出一种基于B样条曲线的西瓜器官几何造型方法,并利用位置信息和茸毛生成技术描述器官的局部细节特征;依据西瓜器官的主要形态特征,提取器官几何模型的主控参数,参数具有较明确的农学意义,结合模板技术实现西瓜主要器官和植株三维形态结构的交互式设计;同时也可以根据西瓜植株拓扑结构发展规律,通过动态驱动参数化器官几何模型的方法实现植株生长的可视化模拟。【结果】本文提出的西瓜器官三维形态建模和植株结构交互式生成方法易于与农业知识结合,所重构的形态模型具有较好的真实感效果。【结论】文章提出的方法具有较好的普适性,为瓜果类作物三维形态的交互设计和形态模拟提供了实用的方法和手段。     

基于分段曲率的玉米植株三维结构的重建

摘要 （目的）在模拟玉米三维结构的过程中,需要描述和表征其各器官的变化。叶片是其重要的器官之一,而叶片造型的主要任务是叶片中脉曲线的设计。（方法）本文采用对中脉分段的方法,根据各分段曲率参数计算出每段变形之后的端点,递推得到若干可用于描述叶脉特征的点列。为了获得玉米植株叶片中脉的三维形态,作者采用三维数字化仪测量了36株玉米群体中脉的空间坐标。（结果）基于测定的三维坐标数据提取了各叶片中脉分段的曲率参数值,并对曲率值按叶位进行了统计分析,得出用于描述完整植株的五类叶型和各种叶型的位置分布规律。并采用VC++与OpenGL库相结合的可视化技术,实现了玉米群体的三维真实感重构,并将该方法模拟出的叶面积与实际测量的叶面积进行了验证,得到R2为0.9975。（结论）采用叶片分段并且逐段计算叶脉弯曲的方法,在对玉米的三维结构的构建中获得了较好的效果,将为与形态结构相关的研究提供基础数据。     

数字植物研究进展:植物形态结构三维数字化

数字植物围绕农林植物生命、生产和生态系统的多维信息高效感知和认知的理论、技术和方法,通过多学科交叉合作,研究农林植物-环境3D数字化、高通量信息获取、情景感知、信息融合、结构和功能模拟、数字化设计和精准管理决策等数字农业的关键性、基础性以及共性理论和技术问题。植物形态结构的三维数字化是数字植物研究的重要组成部分,近年来很多学者从植物组织、器官、植株和群体等不同尺度,或者从植物根系和地上部等不同视角,围绕植物形态结构的参数测量、几何结构解析、三维模型构建、结构与功能建模,以及三维植物模型真实感展现等需要,开展了更深入的研究。在组织尺度方面,随着MRI、CT、显微成像等技术产品的不断成熟,使得利用这些先进测量仪器获取和测量植物组织内部结构数据成为可能,并被越来越多的研究者采用,成为进行植物内部形态结构测量和分析的有效手段。在植物根系的三维数字化方面,由于植物的根普遍生长在土壤里,观察和测量十分困难。虽然近年来XCT、MRI等穿透射线成像技术已越来越多地用于根系的形态结构探测,但这类技术往往仅能获取范围较小的根系局部数据,且价格昂贵。因此植物根系形态结构的准确、无损(原位)、快速测量仍然是一个挑战。在群体尺度方面,基于实测数据的三维重建逐渐成为植物群体三维重建的主要途径,研究者正试图从激光三维扫描仪获取的植物群体三维点云中提取群体的形态参数并实现群体的三维重构。而在三维植物模型的真实感绘制方面,如何准确地测量各种植物器官的光学特性并建立相应的数学模型是当前的研究重点,虽然已有不少研究者提出了相应的解决方案,但这些方法在便捷性和普适性方面仍然难以令人满意,有待更多深入研究。笔者最后结合相关领域的技术进展对数字植物的进一步研究进行了展望。     

曲面建模方法在数字植物中的应用与展望

利用曲面建模方法实现植物形态结构的三维重构和真实感显示是数字植物研究的基础工作.本文对近年来曲面造型理论和技术的发展进行了介绍,着重阐述了参数曲面建模和隐式曲面建模技术在植物形态建模中的应用,分析了相关技术的各自优势,并对基于多边形网格的几何建模方法中一些新曲面造型技术在数字植物几何建模中的应用趋势进行了讨论,最后对曲面建模方法与数字植物研究的结合进行了展望.     

水稻稻穗可视化模拟研究及其实现

通过对水稻稻穗形态结构的观测分析,提出了基于稻穗形态特征参数的三维形态数学模型及其实现方法。水稻稻穗模型的建立过程包括穗轴造型、枝梗造型及小穗造型3个阶段,该模型具有较高的真实感,可控性强,能满足虚拟水稻数字化设计的需要。     

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。     

烟草地上部植株三维重构与可视化

【目的】实现烟草的数字化与可视化。【方法】本文采用模板技术对烟草植株进行三维重构,首先通过三维数字化仪对烟草器官进行测量和形态特征提取,然后基于形态结构特征分别建立了烟草叶片、花朵、果实和茎节等器官的参数化几何模型,保存为模板文件,最后调用相应的模板文件,结合图形变换方法拼接成完整植株几何模型。【结果】利用本文方法可方便构造烟草各主要时期的三维模型。【结论】所建立的烟草植株几何模型具有较高的真实感,为其三维形态交互设计和可视化模拟提供了技术支撑。     

基于光作用的虚拟植物生长模拟与可视化研究

虚拟植物生长模拟研究是数字林业的研究热点。为了在植物生长过程模拟中考虑植物的生理特征,真实地 反映不同光照条件对植物各组织器官形态结构及生长发育特征的影响。基于植物的光生长环境仿真,提出了一种 基于光照模型的植物器官形态结构动态演替生长算法。采用双三次Bezier 曲面构建植物叶片组织器官,并引入曲 面影响因子、植物光属性因子,对植物形态结构和叶序分布进行真实感建模。根据光照对植物叶片生长发育的影 响,提出了基于光作用的碳汇动力学仿真和植物分枝结构的动态演替方法。为了验证本算法的有效性,依据不同 光照条件下绿萝的生理特征数据,对该生长模型算法进行了有效验证,获得了较好的真实感效果。      

草莓灰霉病的识别与防治

1症状 该病为害叶、花、果柄和果实.叶片发病时,产生褐色或暗褐色病斑,在高湿条件下、叶背出现乳白色绒毛状菌丝团.开花后,先侵害花萼与花瓣的交界处,花萼呈褐色,然后侵染花托,最后沿果柄蔓延至花序,使整个花序干腐枯死.果实受侵,果面出现水渍状,淡褐色小斑点,后变暗褐色,组织软腐,在潮湿条件下,病部密生黑色霉状物.     

库尔勒香梨萼片脱落与宿存特性及其调控的初步研究

以10年生的库尔勒香梨为试材,初步研究了梨果实萼片脱落的时间,花序序位对萼片脱落与宿存的影响,及在初花期、盛花期、末花期喷施NAA（浓度分别为10,20,30 mg/L）、乙烯利（浓度分别为300,500,700 mg/L）、PBO（浓度分别为10,30,50 g/L）3种生长调节剂对萼片脱落及生长发育的调控效应。结果表明,梨果实萼片脱落有两次脱落高峰,第4花序果实萼片脱落率最高,达55.07%。初花期、盛花期PBO的3个浓度处理效果较为理想,不仅将果实脱萼率提高到90%以上,而且增加了果实单果重,提高了果实的品质。     

芝麻花序和花发育规律的初步研究

通过对芝麻花序及花的发育规律进行系统的解剖学研究结果表明：芝麻第一花序原基发生于第２叶展平，第３叶露心时。花序原基在叶腋形成后，两侧先分化出苞叶原基，接着顶端变为花原基，花序中成花的数目与花序原基的表面积呈正相关，原基表面积大，分化花的数目多，反之则少。花原基顶端变平加宽后由外向内依次分化出花萼、花瓣和雄蕊、雌蕊。整个花芽分化可以划分为花序原基形成期、苞叶分化期、花萼分化期、花冠和雄蕊分化期以及雌蕊分化期５个时期。     

韭菜花器官的组织培养

田间韭菜植株上花苞苞膜未涨开时的花茎(韭薹)、花盘、花柄、花蕾等组织器官,在附加不同种类和浓度植物生长调节剂的MS培养基中,脱分化诱导生成愈伤组织、再分化成不定芽的能力不同。其中花盘切块在供试培养基中均高频率实现出愈和芽分化并长出新叶,花蕾和花柄受培养基中添加的BA、NAA影响较大,花茎始终无一分化。     

苹果树冠不同区位果实产量和品质特征及其与枝叶空间分布关系的研究

以富士苹果为试材,调查了苹果树冠不同层次不同区位果实产量和品质特征及其与枝叶空间分布的关系。结果表明：树冠不同层次和部位花朵发育状况比较一致,随树冠高度的增加以及树冠由外向内,每花序花朵数、中心花和边花花冠直径均没有明显差异;果实产量主要分布在树冠第2层、第3层和第4层的次外层部位;单果重较大的层次主要是树冠第3层和第4层,单果重较大的部位主要是树冠中部,且在同一冠层内基本呈中部〉外围〉内膛的变化规律,果实着色指数基本呈上层〉下层、外围〉中部〉内膛的变化规律;果实光洁度指数随树冠高度的增加总体上呈先增大后减小的变化规律,以树冠第3层最高;果实梗洼、萼洼和胴部果锈在树冠各层次各区位均有分布,同一产量水平在树冠垂直方向和水平方向上,梗洼、萼洼和胴部果锈指数均无明显变化规律。但666.7m2产量2 000、3 000 kg的胴部果锈较轻,而4 000 kg的第2～4层各区位胴部果锈相对较重;同一产量水平树冠不同层次和部位果形指数？果肉硬度无明显变化规律,且差异不明显,但随产量的提高果肉硬度有增大的趋势;果实可溶性固形物含量在树冠垂直方向上,随树冠高度的增加,总体上呈上升趋势,在树冠水平方向上高产园无明显变化规律;新梢和叶片数量在树冠垂直方向上,随树冠高度的增加,先增加后减小,总体上以树冠第3层最大,在树冠水平方向上,呈外围〉中部〉内膛的变化规律;果实数量和产量与枝量和叶量呈极显著正相关;666.7m2产量2 000 kg的苹果可溶性固形物含量和3 000 kg的苹果单果重与枝量和叶量呈显著正相关。     

库尔勒香梨萼片脱落与宿存相关基因的差异表达分析

[目的]利用mRNA差异显示(mRNA differential display PCR,DDRT-PCR)技术,寻找、筛选并确定与库尔勒香梨萼片脱落和宿存相关基因的差异表达时期以及相关的差异基因.[方法]以新疆库尔勒香梨盛花前期、盛花期及其盛花后期三个时期同一花序的第2和第4朵花为试材,通过DDRT-PCR技术分离和克隆库尔勒香梨萼片脱落和宿存相关基因片段.[结果]分离得到42条差异片段,其中双引物片段有7条,在GenBank中同源性比较发现有2条与控制开花以及激素调节有密切关系的SPL和MYB类转录因子有很高的同源性,分别是78;和86.83;.[结论]实验为获得香梨萼片脱落与宿存差异表达基因建立的体系.为相关基因全长的克隆奠定基础,并为进一步验证其功能提供依据.     

基于条纹投影的苹果果梗/花萼识别方法

为避免苹果果梗/花萼区域对表面缺陷检测造成干扰,提出一种苹果果梗/花萼识别方法。首先,利用相移条纹投影技术,通过数学变换思想模拟多角度下参考平面的偏转相位,将苹果的绝对相位减去参考平面的偏转相位,获得多角度下苹果的相位高度图;然后,根据果梗/花萼区域的凹形特征,利用灰度形态学算法对相位高度图进行填充,获得相位填充图;最后,将相位填充图与相位高度图相减获得相位差值图,通过阈值分割操作便可准确定位到果梗/花萼区域。实验结果表明,所提方法能够有效地识别出不同位置的苹果果梗/花萼区域,具有良好的稳健性和适用性,识别率达到97.33%。     

Changes of Endogenous Hormone Contents in Fruit, Seeds and Their Effects on the Fruit Development of Rosa roxburghii

The fruit of cultivar Guinong5 (Rosa roxburghii Tratt. ) was used to investigate the regularity of its growth and development, and the changes of endogenous hormone contents during the period of the growth and development. The result showed that contents of GA1+3, IAA and ZRs in the flower receptacle of young fruit were high and then decreased, contents of GA1+3 and IAA in seeds increased with its development until maturity. The contents of ZRs and ABA in the flower receptacle of young fruits and seeds were high, and then had a tendency of descent with the development of fruits. The contents of GA1+3, IAA, ZRs and ABA in flower receptacle of young fruit with normal fertilization were much higher than those of in non-fertilization fruits. In the flower receptacle of malformed fruits, the contents of GA1+3, IAA and ZRs in normally developing flower receptacle were significantly higher than those in malformed fruits. The growth and development of fruits depended largely on the seeds, development because the seeds in the fruits with non-fertilization failed to be formed or even formed but irreproducible, which would lead to the decrease of GA1+3, IAA contents and the abnormal development of fruits. Therefore the fruits deformed and dropped inevitably.     

刺梨果实与种子内源激素含量变化及其与果实发育的关系

 以刺梨品种贵农5号为材料,对其果实生长发育规律及内源激素含量动态进行了观察测定,结果表明,刺梨幼果花托中GA1+3、IAA和ZRs含量高,随幼果发育,花托中GA1+3、IAA和ZRs含量下降;种子内GA1+3和IAA含量随种子发育而增加,至种子成熟后GA1+3和IAA含量下降。幼果花托和种子中的ZRs和ABA含量较高,随果实发育呈下降趋势。在正常授粉受精的幼果中,GA1+3、IAA、ZRs和ABA含量极显著高于未受精幼果;畸形果实正常发育一侧的花托中,GA1+3、IAA和ZRs含量明显高于畸形一侧的。刺梨果     

小桐子开花生物学习性

选择云南南部4个试验点,对不同光照及不同空间小桐子的开花习性、花序数量、雌雄比例与结实率进行观察。结果表明:小桐子在云南南部地区的单花花期2-3 d,一个花序花期10-25 d,一个居群的花期可长达半年。一般雄花比雌花晚开放2-3 d,但在同一个花序盛花时,雌花和雄花同时开放,不存在雄花与雌花花期不遇的情况,并认为雄花与雌花的空间隔离,加上传粉昆虫(蜂类、蝶类、蝇类)活动范围与活动频率较大,才是促进小桐子异交授粉的主要因素。在不同地域、不同光照条件及不同空间的花序数量、雌雄比例、结实率都存在明显的差异,说明小桐子是一种极向阳的植物,栽培时应尽量选择光照充足的土地,并进行适当修剪,促进分枝和顶生花序的数量、雌雄比例与结实率,提高种子产量。     

库尔勒香梨花序、序位和气温对座果率的影响

通过对库尔勒香梨（简称香梨）不同序数、同一花序不同序位以及花期气温对座果率影响的调查分析，发现香梨的同一花序随着序位的升高座果率逐渐下降。在对香梨疏花时，初果期的幼树留取花序基部1，2，3序位的花朵，结果盛期的成年树序数少的花序保留基部1，2，3序位的花朵，序数多的留取基部1～4序位或1～5序位的花朵为最佳留花位置。