虛擬植物果實(shí)的三維建模研究.pdf_第1頁(yè)
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1、虛擬植物是指利用虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境對(duì)植物的生長(zhǎng)過(guò)程進(jìn)行模擬的技術(shù)。虛擬植物是一個(gè)綜合性研究課題,涉及到應(yīng)用數(shù)學(xué),計(jì)算機(jī)科學(xué),農(nóng)林學(xué),生態(tài)學(xué)等學(xué)科理論,是當(dāng)前的一個(gè)研究熱點(diǎn)。虛擬植物具有一個(gè)良好的應(yīng)用前景,特別是在農(nóng)業(yè)試驗(yàn)方面,如對(duì)于長(zhǎng)期的觀察試驗(yàn),嫁接植株試驗(yàn),大面積種植試驗(yàn)等,虛擬植物都具備傳統(tǒng)方法無(wú)法匹敵的優(yōu)勢(shì)。除此外,在娛樂,教育,數(shù)字仿真等方面都具有很高的應(yīng)用價(jià)值。針對(duì)這些應(yīng)用,本文研究主要完成了以下的工作:
   (1)針對(duì)

2、當(dāng)前建模方法中真實(shí)感不足,耗時(shí)費(fèi)力等問題,改進(jìn)了基于圖像的建模方法,提出了更適用于植物果實(shí)模型的基于圖像的建模方法。該方法保留了當(dāng)前的方法優(yōu)點(diǎn),解決了其不足之處。該方法首先研究了射影幾何的基礎(chǔ)理論。接著結(jié)合果實(shí)的局部光滑連續(xù)的特性,運(yùn)用了匹配擴(kuò)散的概念,并生成了匹配點(diǎn)簇。這些點(diǎn)簇經(jīng)過(guò)平面單映射以后進(jìn)一步密集化匹配點(diǎn)?;谶@些密集匹配點(diǎn),實(shí)現(xiàn)點(diǎn)的三維建模。綜合所有的三維信息,利用三角剖分理論實(shí)現(xiàn)點(diǎn)云圖生成果實(shí)表面,最后用原始圖像對(duì)果實(shí)表面

3、進(jìn)行紋理渲染。試驗(yàn)結(jié)果表明根據(jù)本文方法得到的果實(shí)模型可以有效解決果實(shí)表面真實(shí)感不足的問題。
   (2)實(shí)現(xiàn)將3d植物器官導(dǎo)入到虛擬植物平臺(tái)中去。將植物器官模型以vrml格式表示,實(shí)現(xiàn)Plantlab系統(tǒng)與植物器官的轉(zhuǎn)化和通信,并能完成植物器官與Plantlab內(nèi)部表示形式的映射。并用已有的器官模型實(shí)現(xiàn)在虛擬植物平臺(tái)的展現(xiàn)。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證果實(shí)模型能夠得到重復(fù)利用。
   (3)基于已經(jīng)建模成功的果實(shí)模型,采用基于L系統(tǒng)的P

4、lantlab平臺(tái)對(duì)其生長(zhǎng)過(guò)程進(jìn)行模擬。L系統(tǒng)是將植物分解為單個(gè)器官的組合,隨著生長(zhǎng)階段的不同這種組合關(guān)系也在逐漸變化。L系統(tǒng)通過(guò)控制字符串的迭代變化實(shí)現(xiàn)對(duì)器官的組合。論文利用已經(jīng)存在的植物器官模型和本文研究得到的果實(shí)模型,根據(jù)植物生長(zhǎng)規(guī)律,實(shí)現(xiàn)植物生長(zhǎng)過(guò)程的模擬。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示利用已經(jīng)存在的植物生長(zhǎng)模型能夠真實(shí)模擬植物的生長(zhǎng)變化過(guò)程。
   此外,文章還探討了紋理渲染的主要方法。對(duì)于植物器官的表面細(xì)節(jié)也做了一定的研究。綜合上述知

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