基于變形的三維植物葉片可視化造型研究.pdf

1、虛擬植物是植物學(xué)、農(nóng)學(xué)、生態(tài)學(xué)等眾多學(xué)科與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)交叉形成的一個(gè)近些年來(lái)非常熱門的研究課題。伴隨著虛擬植物研究的不斷發(fā)展與提高，人們不僅僅要求模擬構(gòu)建植物的整體幾何模型，也開始對(duì)植物器官的細(xì)節(jié)進(jìn)行研究與真實(shí)感模擬。植物葉片作為植物最重要的器官之一，無(wú)疑是研究的重點(diǎn)內(nèi)容。根據(jù)植物形態(tài)學(xué)的相關(guān)知識(shí)，植物葉片形狀與葉脈結(jié)構(gòu)可以作為判定植物種類的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。描述植物葉片形狀的三個(gè)重要特征是葉尖、葉基以及葉緣；葉脈結(jié)構(gòu)既復(fù)雜卻具有一定的規(guī)則

2、，葉脈通常呈現(xiàn)出層級(jí)結(jié)構(gòu)，分為主脈、側(cè)脈以及三級(jí)及以上細(xì)脈，而大多數(shù)植物的三級(jí)及以上細(xì)脈又表現(xiàn)出網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
　　本研究采用基于變形的植物葉片形狀的可視化建模造型方法，即用數(shù)學(xué)函數(shù)對(duì)矩形的參數(shù)方程進(jìn)行變形。具體對(duì)描述植物葉片形狀三個(gè)特征的葉尖、葉基和葉緣的典型形狀類型進(jìn)行了相應(yīng)的可視化建模研究，并詳細(xì)介紹葉片形狀可視化建模及三維造型的具體過(guò)程。該方法簡(jiǎn)單可行，易于控制。 植物葉脈的可視化建模造型，主要包括植物的一、二級(jí)脈和三級(jí)及以上

3、細(xì)脈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的可視化建模。根據(jù)一、二級(jí)脈是葉片的骨架結(jié)構(gòu)這一特征，本文采用基于變形思想，對(duì)圓錐體方程進(jìn)行變形，通過(guò)對(duì)變形的圓錐體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和平移，完成對(duì)一、二脈可視化建模造型，該方法對(duì)于葉脈骨架的模擬效果良好。對(duì)于復(fù)雜的三級(jí)及以上細(xì)脈的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，采用基于遞歸思想，調(diào)用改造和設(shè)計(jì)好的遞歸生成樹圖形函數(shù)，用隨機(jī)數(shù)方法尋找生長(zhǎng)點(diǎn)進(jìn)行隨機(jī)生長(zhǎng)，使用Z緩存器標(biāo)記方法確定其生長(zhǎng)范圍，完成復(fù)雜三級(jí)及以上網(wǎng)狀脈絡(luò)結(jié)構(gòu)的可視化造型，該方法能更好的模擬三級(jí)及