基于动态生长模型的植物根系模拟研究

围绕基于动态生长模型的植物根系模拟技术展开研究与讨论,在分析了冬小麦根系动态生长模型的基础上,提出了一种利用改进型L系统规则结合动态数据结构的冬小麦根系模拟方法并予以实现.引入了植物根系的"管道模型",使系统在模拟根系生长的同时,能完成对根系各生长参数的计算,最后能生成根系图形并计算出根系研究所需要的根长、根重、根体积等重要参数,实现了根系生长发育模型和形态发生模型的有机结合.     

基于动态生长模型的植物根系模拟研究

围绕基于动态生长模型的植物根系模拟技术展开研究与讨论,在分析了冬小麦根系动态生长模型的基础上,提出了一种利用改进型L系统规则结合动态数据结构的冬小麦根系模拟方法并予以实现。引入了植物根系的“管道模型”,使系统在模拟根系生长的同时,能完成对根系各生长参数的计算,最后能生成根系图形并计算出根系研究所需要的根长、根重、根体积等重要参数,实现了根系生长发育模型和形态发生模型的有机结合。     

利用相似理论实现植物根系参数的动态预测

应用特殊设计的营养袋纸培系统试验方法,对大豆根系的生长过程进行了研究。结果表明,大豆根系在营养袋纸培系统中的生长曲线呈S形;该方法在一定程度上可模拟植物根系的实际生长过程。此外,利用相似理论获得了实际根系生长过程中的各根构型参数。     

虚拟间作植物根系竞争生长的可视化系统研究

基于模拟根系形态结构的Simroot系统的几何建模理论,结合计算机图形学方法建立了虚拟间作植物根系竞争生长过程的三维可视化模拟系统。将间作大豆—玉米根系的生长参数输入模拟系统中进行模拟。结果表明,该系统能够形象逼真地显现间作植物根系竞争生长过程中的形态结构和生物特性。     

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。     

基于参数L系统的水稻根系生长可视化研究

采用"根箱法"分析水稻根系在土壤中的分布形态,并应用三维球形海龟几何解释,结合参数L系统推导出产生式规则;采用二次B样条插值函数的方法,设计了水稻根系参数L系统,并使用Visual C++和Open GL标准图形库,实现水稻根系生长的可视化。对该模型进行实验验证,获得的标准误差趋近0,一致性指数趋近1,参数L系统模型可以有效模拟水稻根系的生长。     

分析模拟土壤压实对陆稻根系生长的影响

为研究土壤压实对陆稻根系生长的胁迫作用,关键是确定土壤中陆稻根系生长的参数变化。制作水─土分层装置便于统计根系穿出土壤层的时间,从而比较出土壤压实对根系轴向生长速度的影响。基于Visual C++6.0开发环境和Open G L图形库对土壤压实下,陆稻根系进行可视化模拟,为研究不同土壤压实对植物根系生长的影响提供了一种新方法。     

植物根系分泌物的分类和作用

简要介绍了根系分泌物的定义和种类;从基因、环境、物种综合论述了植物基因型、外界环境和植物年龄对根系分泌物的影响;阐述了根系分泌物对植物生长的化感作用,即影响植物种子萌发和幼苗的生长、植物养分吸收利用及土壤微生态环境;讨论了根系分泌物研究方法的准确性和科学性。     

土壤-根系统养分迁移和吸收的数值模拟 Ⅰ.植物根系吸收养分的稳态模型

根据养分在土壤-根系统中运移和吸收机制,同时考虑植物的根系生长、根系水分吸收以及土壤养分浓度的变化等特点,通过时段的控制,实现根际环境中稳态的养分剖面,在此基础上建立了根系吸收养分的稳态模型。根据实测的土壤、植物养分运移和吸收参数,用逐步迭代的方法计算植物根系的吸收养分总量,该模型具有计算简单,模拟条件灵活变化的特点。     

植物形态的模拟

植物结构、植物形态以及植物生长过程的仿真与模拟, 一直是人们关心的问题, 深受农林工作者的重视。基于L 系统的基本思想, 讨论分形的计算机生成技术在植物的结构和形态的仿真模拟方面的应用, 所做的主要工作为:将Lindenmayer 方法应用于植物形态的模拟,同时利用Turbo C ++语言编程实现。图5 参5     

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。     

基于林氏系统语言的树木枝条分形特征模拟1

基于树木分枝的分形特征,在简要介绍林氏系统语言基本概念和海龟解释基础上,应用L-studio软件编写林氏系统语言程序对不同枝条的分枝类型进行生长模拟,并通过引入随机性因子使得应用林氏系统生成的树木分枝图形更加丰富多彩和形象逼真。林氏系统可对树木枝条仿真和树冠动态生长可视化模拟提供参考。     

Model Construction and Visualization Simulation of Soybean Root System

This paper mainly focused on the growth law, model construction and visualization of a soybean root. A pot experiment was conducted in the laboratory to collect root system data and measure soybean root’s length, diameter and number by excavating in different periods. On the basis of an in-depth analysis of root structure geometry, we analyzed the collected experimental data with logistic equations, and got the growth of soybean root equation, according to its morphological structure characteristics of self-similarity, and discussed the virtual modeling method on the soybean root based on L-system and in Visual c++ Using OpenGL technology to achieve a soybean root system topology model and visualization simulation.     

基于子结构的稻穗L系统模型模拟研究

由于稻穗形态结构较为复杂,为了降低其模型复杂度,快速实现稻穗形态结构模拟,提出了一种基于子结构算法的交互式L-系统稻穗建模方法。通过对稻穗形态结构分析,在建立稻穗小穗、枝梗、穗轴几何结构模型的基础上,利用子结构算法对模型中的相似结构进行优化,并结合L-系统建模机制构建交互式L-系统稻穗模型,实现了对稻穗几何形态结构的模拟。仿真结果表明,该方法能较为快速、真实地模拟稻穗形态,对其他作物的建模具有较好的参考价值。     

基于子结构的稻穗L系统模型模拟研究

通过对稻穗形态结构分析,在建立稻穗小穗、枝梗、穗轴几何结构模型的基础上,利用子结构算法对模型中的相似结构进行了优化,并结合L-系统建模机制构建了交互式L系-统稻穗模型,从而实现了对稻穗几何形态结构的模拟。仿真结果表明,该方法能较为快速、真实地模拟稻穗形态。     

L-偏序集上闭包算子和内部算子的等价刻画

给出L-偏序集上LK-闭包L-系统和LK-内部L-系统的概念. 结果表明, 在L-偏序集上, LK-闭包L-系统(LK-内部L-系统)和LK-闭包算子(LK-内部算子)之间存在一一对应关系.     

基于参数L-系统的温室番茄植株的三维重建

研究利用参数L-系统对温室番茄植株的生长过程进行快速高效的三维可视化仿真的方法。首先根据番茄植株的生长特点从图像中提取植株骨架,分析其拓扑结构,总结出番茄植株生长的参数L-系统公式集,然后利用图像与计算机图形学相结合的方法,对公式集进行图形符号解释,模拟再现番茄植株的生长过程。为了保证真实性,重建的虚拟番茄植株的茎干骨架利用来自Kinect数字化结果的真实番茄植株的茎干样本进行绘制;叶片采用了基于图像与图形相结合的方法重建,花和果实用纯图形学方法进行模拟。在VC++平台上,结合OpenGL图形库实现了可视化仿真过程。研究中所提出的方法能够较好地模拟温室番茄植株动态生长的过程,同时具备快速性与真实性。     

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。     

基于自由曲面和L–system的红掌生长模型

针对红掌花卉生长可视化中参数难以确定的问题进行研究,提出推导控制点的方法,建立红掌器官模型：采用Bezier曲线结合扫描成型的方法来构造叶柄模型,采用双三次NURBS曲线对佛焰苞进行建模;运用红掌的相关表型数据拟合生长函数,提出基于红掌生长规律的微分L–system,可有效模拟红掌的拓扑结构和生长过程;通过虚拟器官表示红掌器官的几何属性,降低微分L–system的复杂度。试验验证提出的方法对红掌各项生长指标拟合度可达0.89以上,并可对每个生长阶段的红掌进行模拟,能有效地对红掌的生长过程进行建模。