樹木花卉形態(tài)建模研究.pdf

1、植物是自然景觀的重要組成部分，其種類繁多，形態(tài)各異，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且具有很強的特征性。對自然界中植物形態(tài)及生長發(fā)育進行建模，已成為計算機圖形學(xué)一個重要的應(yīng)用研究領(lǐng)域。本文主要取得以下四個方面的研究成果。
　　 1．設(shè)計出一套植物形態(tài)建模系統(tǒng)，提出了植物的分枝生長空間(The BranchGrowth Field)和整體生長空間(The Plant Whole Growth Field)，并據(jù)此將植物的分枝結(jié)構(gòu)分兩部分完成，首先采用

2、迭代的方法生成若干不同的分枝，然后根據(jù)整體生長空間構(gòu)造全局算法將不同的分枝組合成植物的整體分枝結(jié)構(gòu)。用戶可以通過系統(tǒng)提供的交互式界面，調(diào)整參數(shù)控制每一步的生成結(jié)果。在葉片建模過程中結(jié)合植物形態(tài)學(xué)知識，提供大量的葉片模型以及葉序排列模式，用戶可選擇相應(yīng)的葉片模型，也可以根據(jù)需要添加新的葉片模型．實驗結(jié)果表明，該系統(tǒng)操作簡單方便，生成的植物真實感較強。
　　 2．根據(jù)植物形態(tài)學(xué)原理和圖形學(xué)技術(shù)，對三維花卉進行建模。采用三角網(wǎng)格來構(gòu)造

3、花瓣和花葉的模型，采用多邊形棱臺構(gòu)造花蕊和花枝模型。并根據(jù)植物學(xué)中花序和花瓣排列方式理論，構(gòu)造花枝建模算法和花瓣建模算法。使系統(tǒng)不僅可以完成單層和雙層花瓣的建模，也可以完成結(jié)構(gòu)復(fù)雜的多層花瓣建模，并且真實感效果較好。
　　 3．自然景觀由于自身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜，對其進行模擬具有一定的難度。為了解決該問題，本文將自然景觀的模擬過程分步驟完成：植物建模、地形建模、植株分布和場景渲染。每一步驟相對獨立又相互聯(lián)系，利于在建模過程中動態(tài)修改，并

4、且降低了整體構(gòu)建的復(fù)雜度．在地形的生成中文中加入了分形噪聲函數(shù)，并提出一個新的算法描述自然界中同類植物的集聚現(xiàn)象，并利用兩個高效的交互式植物和地形編輯器，可以根據(jù)不同用戶的需求，生成所需要的場景。為了提高實時渲染的速度，我們將計算機圖形和圖像技術(shù)結(jié)合起來，用戶可以實時的漫游，真實感較強。
　　 4．將黃金分割理論引入植物建模中。植物的種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并在實際的生長過程中，根據(jù)周圍的環(huán)境不斷調(diào)整自身的形態(tài)結(jié)構(gòu)，但還是可以從中發(fā)