基于光環(huán)境的虛擬玉米生長模擬研究.pdf

1、玉米作為我國主要農(nóng)產(chǎn)作物之一，然而玉米種植的農(nóng)業(yè)科技轉(zhuǎn)化率并不高。玉米的生長周期較長，過程也較為復(fù)雜。玉米的生長除了受內(nèi)部生理機(jī)制影響外，還跟它的生長環(huán)境有很大的影響聯(lián)系，特別是光照環(huán)境，這也是一個(gè)重要的前沿課題，具有很高的學(xué)術(shù)意義。在生長過程中，玉米與光環(huán)境之間的交互作用時(shí)刻進(jìn)行著。但是，玉米的光分布很難進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)定和模擬研究，如果在計(jì)算機(jī)上建立三維的玉米模型，模擬光線在玉米間的傳輸、反射等，就能精確直觀地對(duì)其進(jìn)行研究。
　　近

2、年來，隨著互聯(lián)信息和計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的進(jìn)步，虛擬植物技術(shù)已逐漸成為一個(gè)集合計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、植物生長學(xué)、農(nóng)學(xué)、數(shù)學(xué)等多學(xué)科研究的活躍領(lǐng)域，吸引了各學(xué)科專家學(xué)者的廣泛關(guān)注。然而，困擾虛擬植物領(lǐng)域眾多學(xué)者的難點(diǎn)之一就是如何在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)環(huán)境因素影響下的植物模擬，其困難之處主要是因?yàn)橹参锱c外部環(huán)境的交互是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過程，并且涉及較多因素的影響，想要找到一個(gè)普適的數(shù)學(xué)模型來描述之并不容易。
　　本文主要研究的是外部環(huán)境因素中對(duì)玉米的生長產(chǎn)生

3、主要影響作用的光照環(huán)境，重點(diǎn)探討和研究光環(huán)境對(duì)玉米生長過程的形態(tài)變化及生理影響，建立了一種玉米與環(huán)境交互的光照模型，提出了一種光影響下的玉米生長模擬方法，并利用計(jì)算機(jī)技術(shù)動(dòng)態(tài)模擬虛擬玉米與光照之間的交互過程，主要工作如下:
　　(1)首先，結(jié)合我國的玉米種植背景，提出了進(jìn)行基于光環(huán)境的玉米生長模擬研究的意義以及研究光環(huán)境下虛擬玉米生長模擬的必要性;然后，介紹了光環(huán)境下虛擬玉米生長模擬的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，分析各種生長模型的特點(diǎn)，從虛擬

4、植物技術(shù)的產(chǎn)生、起源到后來的飛速發(fā)展，以及目前的研究重點(diǎn)和將來的研究方向;最后將全文的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)單的闡述。
　　(2)其次，主要介紹了光照模塊所要采用的光線跟蹤算法的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，從經(jīng)典的光線跟蹤算法，到光線跟蹤算法的改進(jìn)以及內(nèi)包圍盒技術(shù)的介紹。
　　(3)為了構(gòu)建逼真有效的玉米生長的光環(huán)境，提出了一種基于二分內(nèi)包圍盒的逆光線跟蹤算法。首先，在玉米表面建立了二分內(nèi)包圍盒進(jìn)行預(yù)處理，剔除與光線不相交的冗余面，減少光