基于参数L-系统的黄瓜苗期生长可视化研究

为真实模拟黄瓜苗期生长过程,提出生长数学模型和参数L-系统相结合的黄瓜苗期生长可视化方法.通过黄瓜生长实验建立黄瓜生长数学模型,分析黄瓜苗期形态结构变化规律,提出基于参数L-系统的黄瓜苗期生长模型,用图像处理技术提取叶片轮廓特征点,并基于特征点用三角面片法三维重建叶表面,利用3次Bezier曲线和螺旋线分别描述黄瓜叶柄中轴线与节间中轴线,采用五边形作为叶柄截面,四边形作为节间截面,用三角面片法三维重建叶柄与节间表面,在VC++6.0平台下调用OpenGL图形库函数,实现了黄瓜苗期生长的三维可视化模拟.该方法可真实反映黄瓜苗期连续生长情况,为同类农作物的真实虚拟提供了一种新的方法.     

基于形态参数的水稻根系三维建模及可视化

构建基于形态特征参数的水稻根系几何模型,实现不同生长条件下水稻根系生长动态的三维可视化。本文通过分析水稻根尖生长随生育进程的变化模式,构建了水稻单根三维显示模型,包括根节点初始位置和生长方向的确定以及根轴的空间模拟等;进一步结合水稻根系拓扑结构,以生长度日（GDD）为驱动因子,建立了水稻根系三维重构模型,包括不定根初始发生时间和位置、不定根初始伸展角度、不定根伸长速率、不定根空间分布模型等;然后在Visual C++环境下,结合可视化显示模块、场景控制模块、人机交互界面和数据库模块等,研制了水稻根系三维可     

盆栽番茄根系三维生长模型构建与实现

为探明负压地下灌溉条件下的盆栽番茄根系分布规律,通过试验测定不同生长时期的盆栽番茄根系三维空间坐标和生长参数.统计分析所测试验数据,明确了番茄各级根长生长函数、分根点分布及其侧生概率和侧生方向.基于番茄根系拓扑结构和实际生长规律,提出利用微分L系统构建番茄根系三维生长模型以描述盆栽番茄根系生长规律及其边界条件.文中以所构建的盆栽番茄根系三维生长模型为算法基础,利用OpenGL技术实现盆栽番茄根系三维生长可视化模拟系统,直观地再现了负压地下灌溉条件下盆栽番茄根系在不同生长时期的空间分布和生长情况.通过与试验数据对比分析,对于幼苗期的盆栽番茄根系分布平均模拟拟合度约为83%,而对于结果期的根系分布平均模拟拟合度约为91%.因此所建模型能够有效模拟盆栽番茄的根系生长情况.基于微分L系统的盆栽番茄根系三维生长模型可以表达不同生长时期番茄根系的形态特征和生长规律,为进一步研究土壤水分与根系生长的互作用奠定基础.     

植物根系竞争生长的三维可视化模拟

基于Simroot模拟系统的数学理论,结合Visual C++编程工具和OpenGL三维图形库技术,建立了一个虚拟植物根系竞争生长的三维可视化模拟系统.通过对作物大豆的根系竞争生长的模拟表明:本系统能够形象逼真地显现植物根系竞争生长的形态结构和生物特性,具有良好的通用性和适用性.     

基于L-系统的虚拟植物生长模型设计

现代农业发展需要植物生长模拟技术的支持,而迅速发展起来的虚拟植物模拟也成为研究作物生长领域的一个热点。为此,研究了L-系统方法用于描述虚拟植物生长的表达机制。基于植物形态的分形特征,采用L-系统方法,在虚拟植物生长方面,结合计算机图形学技术的有力支持,对植物生长过程进行了模拟研究。     

与环境交互的根系动态生长可视化算法

为结合环境因素进行植物根系三维建模,分析根系生长机理,提出了一种模拟根系与环境交互的动态生长可视化算法。该算法以根尖与环境的交互为主导,首先计算每个根尖吸收到的养分含量,再根据内部资源分配机制并采用环境影响的缩放函数调节根尖的伸长率与侧根密度,同时结合所受到的向性与障碍物的阻挡因素,实时调整生长方向。提供了根茎形状与根系整体形态的控制方法,包括编辑根茎形状的模板曲线、设定资源分配权重和向性权重等。对不同类型的根系,以及不同土壤环境下(包括各种养分分布、障碍物与盆壁影响)的根系进行了模拟实验。实验结果表明,所提出的算法具有为多类植物根系建模的泛化能力,并且能够合理地表现与环境的交互过程。     

水稻根系吸水模型的初步研究

以沈农9660号水稻品种为试材,随机选取一个蒸渗仪(面积为2.5m×2m)进行根系生长观测试验。采用水洗法,测定水稻根系重量根密度。运用非称重式钢筋混凝土蒸渗仪的蒸腾量观测结果,在总结国内外作物根系吸水模型研究的基础上,运用有限差分法对有根系吸水条件下的稻田土壤水分运动进行了模拟,导出了水稻根系吸水模型。     

基于XCT技术的原位根系三维可视化研究

为解决植物根系原位三维观测的技术难题,采用XCT层析成像技术获取原位根系的断层序列图像,然后利用计算机图像图形处理技术实现对植物根系的原位三维可视化.为了提高图像分割的精确性,提出一种利用根系几何形态特征的综合分割方法,有效清除了与根系密度极其近似的杂质体素,完成了对序列图像的三维分割.并利用VTK工具箱采用移动立方体算法(MC)实现了对分割后序列图像的三维重建.编程实验证实,本文提出的技术路线和方法能够有效地实现对生长在介质环境中原位根系的三维可视化观测.     

基于L系统的小麦根系可视化模拟研究

对小麦根系生长特征及模拟理论基础进行了分析,设计小麦生长实验,分析试验数据得到小麦根系生长的数学模型;对L系统进行了三维解释,通过观察分析小麦根系构型特征给出其三维L系统规则,同时考虑了根系生长过程中的随机因素.结合生长方程和L系统规则,以VC 6.0为平台,采用OPENGL开发,借助图形学知识实现了小麦根系生长的三维可视化模拟,利用这种方法可以很好地模拟小麦根系连续生长情况.     

基于图像特征提取与L-系统的植株模型重建研究

以水稻植株模型的重建为研究对象,为尽可能地保留植株原始形态特征,研究过程中充分运用图像处理技术对水稻植株叶片图像进行了特征信息提取,并应用于叶片器官模型重建;同时,结合L-系统建模方法在稻穗器官模型重建的基础上,将图像处理技术与L-系统建模机制相结合,较为形象、逼真地实现了对水稻植物模型的虚拟重建。实验仿真结果表明,该方法能够较好地保存植株原始形态特征,对相关领域研究具有一定的参考价值。     

基于L系统的大豆根系模拟研究

随着虚拟植物研究的不断深入,对于虚拟植物研究的重点也从地上部分转入地下部分.根系是植物最重要的器官之一,在植物整个生长发育、生理功能和物质代谢中发挥着重要作用,因此对植物根系进行虚拟研究具有重要意义.为此,以大豆为例,通过对大豆根系形态及生长特点的分析,探讨了使用L系统进行大豆根系虚拟建模的方法,并在Visual C 环境下进行了算法实现.     

基于L系统的大豆根系模型构建及可视化

深入分析了大豆根系形态特征与生长特性,根据大豆根系生长呈S形曲线的特点,基于逻辑斯蒂方程对采集的根系数据进行了回归分析,获取大豆根系的生长方程。根据大豆根系形态结构具有自相似性特点,设计了大豆根系L系统,并在VC++环境下利用OpenGL技术实现了大豆根系拓扑结构模型的构建及可视化模拟。     

A级乘用车流行悬架三维建模

以某A级乘用车流行悬架为对象,进行悬架系统的设计,前悬架选用麦弗逊式独立悬架,设计得到减震器阻尼系数、横向稳定杆设计刚度、抗侧倾力等;后悬架为扭力梁后悬架总成,设计分析得到减震器阻尼系数、减震器最大卸荷力、减震器工作缸径、壁厚、扭转横梁截面高度等参数.后悬架的弹簧设计为空气弹簧,选为1R8009空气弹簧.应用CATIA软件进行三维建模,分别得到前后悬架的零部件与整体图、包括刹车盘、横臂、横向稳定杆、轮毂、副车架、麦弗逊前悬架轴测图、扭力梁、空气弹簧、减震器、扭力梁悬架总成.     

种子内生细菌对黄华占水稻根系生长的影响

水稻种子内生细菌具有多样的生物学功能,可以影响根系的生长与发育。通过砂培法比较分析了3株内生细菌对黄华占水稻根系活力、酶活及鲜质量和干质量的影响。结果表明,3株内生细菌对黄华占根系鲜质量/干质量、根系活力、SOD/POD/CAT酶活性的影响不完全一致,但总体而言都具有积极的作用,其中菌株OH2的促生效果最好。      

基于CT的水泵叶轮三维重建

针对当前常用的逆向工程方法不能处理水泵零件内部结构的局限性,提出了利用医用多层螺旋CT对水泵叶轮进行透视扫描的方法,并在VC++ 6.0开发平台上,利用一系列数字化图像处理算法对获得的含有叶轮设计与内部构造信息的CT断面图像进行处理,通过预处理、二维图像处理、二维几何处理以及三维图像重建等实现了水泵叶轮的三维表面重建以及表面模型到实体模型的转换,为水泵叶轮的逆向工程提供了一种新的思路.     

基于计算机视觉的玉米果穗三维重建方法

提出了一种快速、准确、自动化的基于计算机视觉的玉米果穗三维重建方法。以一定角度间隔旋转果穗获取各视角下的图像,通过双目立体视觉技术重建各视角下的玉米果穗表面点云,计算重投影误差去除点云中的外点,寻找两相邻图像的对应匹配点,并由匹配点确定果穗表面点云中三维配准点的集合,计算两相邻视角下配准点的旋转矩阵与平移向量,采用RANSAC方法检验配准模型的一致性。依次对各视角下的点云配准拼接获得整个果穗表面点云,进行冗余点去除、网格简化、纹理贴图等后处理,获得最终果穗三维造型。实验结果表明:重建模型的体积与实测值不存在显著性差异,所述方法能够满足玉米果穗三维重建的需求。     

增氧灌溉对杂交水稻根系生长及产量的响应研究

为探索不同增氧灌溉对水稻根系生长和产量的响应机制,以杂交水稻深优9586为研究对象,采用盆栽实验,研究了杂交水稻根系生长特征和根系活力特性,并对根系各项指标与产量及其构成要素进行了相关性分析。结果表明,相比CK,增氧灌溉处理促进根系生长,有利于根系深扎,显著提高根系活力,增产5.5%~29.7%;在齐穗期,不管是白天增氧处理组还是夜间增氧处理组,根系活力都体现出随增氧处理的频率降低而降低,并且处理之间存在显著差异;在分蘖期,对相同增氧频率条件下,白天增氧处理有利于促进根系生长,夜间处理更有利于增强根系活力;根系活力与产量及产量构成因素绝大多数都成极显著正相关或显著正相关,因此,增氧灌溉处理能增强根系活力是提高产量的主要原因之一。     

不同灌溉和施肥方式对杂交稻生长和根际环境的影响

对杂交稻中优218不同灌溉方式和氮肥管理下水稻生长和根际环境的变化进行研究,结果表明,水稻好气灌溉条件下各施肥处理产量均高于传统灌溉处理,产量比淹水灌溉增产10.5%~11.3%,主要表现在每穗粒数增加而提高产量。好气灌溉与淹水灌溉比较各生育期地上部干物重和叶面积指数均增加,土壤氧化还原电位提高,放线菌数量显著增加。增加有机肥降低土壤氧化还原电位和提高放线菌数量,在好气灌溉条件下施相同氮素有机肥放线菌数多于化肥。