基于手繪的交互式花卉建模研究.pdf

1、隨著虛擬技術(shù)的飛速發(fā)展,虛擬植物的研究與應(yīng)用得到了人們越來越多的關(guān)注,其研究成果主要用于農(nóng)林業(yè)和非農(nóng)林業(yè)的發(fā)展。花卉建模是植物建模的一個重要分支,目前關(guān)于花卉建模的主要方法有圖形方法、圖像方法以及交互式建模方法。但大多數(shù)建模方法都操作復(fù)雜,且用戶需要掌握植物形態(tài)學(xué)方面的理論知識。為了滿足用戶能自由創(chuàng)建理想花卉的需求,本文結(jié)合交互式建模思想,提出基于手繪的交互式花卉形態(tài)建模方法。具體內(nèi)容如下:
　　 (1)提出一種基于多邊形網(wǎng)格的

2、交互式花瓣建模方法。首先根據(jù)用戶手繪花瓣的輪廓提取二維型值點,然后利用數(shù)學(xué)方法將二維型值點三維化,再將三維型值點連接成多邊形網(wǎng)格,形成初始三維花瓣模型。在此基礎(chǔ)上,計算每個頂點的法向量,對模型進(jìn)行平滑著色、添加光照等真實感處理,最終生成三維花瓣模型。該方法操作簡單,用戶只需簡單的幾筆手繪,即可得到理想的結(jié)果。
　　 (2)提出一種基于NURBS曲面的交互式花瓣建模方法。首先利用NURBS曲面生成一個初始的花瓣曲面,并將曲面邊緣控

3、制點顯示在修改平臺上;調(diào)整平臺上的控制點并觀察曲面的變化,逐步形成理想的花瓣外形。該方法中,將NURBS曲面控制點中的邊緣點與內(nèi)部點建立了關(guān)聯(lián),因此在對邊緣控制點調(diào)整的過程中帶動了內(nèi)部控制點的調(diào)整,使得用戶只需調(diào)整邊緣控制點即可完成曲面外形的修改。該方法繪制的花瓣邊緣更加光滑,花瓣的紋理添加也更加方便,效果更加逼真。
　　 (3)采用分形方法生成花朵與枝干。花朵與枝干看似結(jié)構(gòu)復(fù)雜,但卻存在局部與整體的自相似性,滿足分形理論,因此

4、分別以單個花瓣和分枝段為分形元,在仿射變換的相關(guān)參數(shù)控制下,通過迭代,可得到結(jié)構(gòu)復(fù)雜的花朵與枝干。該方法足典型的植物建模方法,從簡單的分形元出發(fā)即可構(gòu)建復(fù)雜的幾何模型,得到的結(jié)果形象逼真,貼近自然。
　　 (4)結(jié)合計算機(jī)圖形學(xué)、植物形態(tài)學(xué)、數(shù)學(xué)建模等理論知識,采用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計思想設(shè)計了基于手繪的交互式花卉形態(tài)建模系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括基于手繪的花瓣建模子系統(tǒng)、基于分形的花朵、花枝生成子系統(tǒng)以及整株花卉生成子系統(tǒng)等功能模塊。在花