越冬前期小麥生長(zhǎng)可視化技術(shù)研究.pdf

1、虛擬小麥?zhǔn)翘摂M植物的一個(gè)分支，如何從植物學(xué)角度忠實(shí)描述小麥生理生態(tài)和形態(tài)結(jié)構(gòu)又能從計(jì)算機(jī)圖形學(xué)角度快速真實(shí)渲染小麥生長(zhǎng)是該領(lǐng)域的難題。目前，多數(shù)研究集中在研究小麥生長(zhǎng)的生理生態(tài)模型和形態(tài)結(jié)構(gòu)模型上，而很少考慮小麥的可視化模型。本文以越冬前小麥為研究對(duì)象，在研究并建立越冬前期生長(zhǎng)機(jī)模型的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究小麥生長(zhǎng)的可視化模型及實(shí)時(shí)渲染技術(shù)。主要內(nèi)容和結(jié)論如下： (1)測(cè)量了小麥越冬前期各主要器官的生長(zhǎng)參數(shù)，利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以生長(zhǎng)度日為

2、自變量，研究了越冬前期小麥各主要生長(zhǎng)器官的發(fā)育生長(zhǎng)過(guò)程，結(jié)合相關(guān)領(lǐng)域研究的小麥生理生態(tài)模型，建立了特定小麥植株的生長(zhǎng)機(jī)模型。 (2)提出一種基于圖像的小麥葉片形態(tài)的三維重建方法和葉片扭曲及卷曲模型。該方法采用輪廓跟蹤法提取小麥葉片輪廓數(shù)據(jù)，根據(jù)小麥葉片生長(zhǎng)曲線(xiàn)將輪廓數(shù)據(jù)映射到三維空間，能夠在保持葉片形態(tài)的情況下實(shí)時(shí)控制葉片的變形。 (3)提出用樹(shù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)訪問(wèn)小麥各生長(zhǎng)器官，采用樹(shù)結(jié)構(gòu)中的孩子兄弟表示法，能夠體現(xiàn)小麥主莖與

3、各級(jí)分蘗之間的層次結(jié)構(gòu)，便于顯示控制各級(jí)分蘗，比L系統(tǒng)更容易理解。 (4)提出一種生長(zhǎng)期制約的葉片紋理混合技術(shù)，該方法有效表現(xiàn)了葉片不同生長(zhǎng)期葉色的變化情況；采用分段插值方法和關(guān)鍵幀技術(shù)實(shí)現(xiàn)了生長(zhǎng)曲線(xiàn)的動(dòng)態(tài)模擬；實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)陰影和光照技術(shù)，提高了小麥顯示的真實(shí)感。 (5)為提高小麥渲染的實(shí)時(shí)性，實(shí)驗(yàn)分析確定了系統(tǒng)在應(yīng)用程序階段、幾何階段和光柵階段的瓶頸位置，提出采用集中計(jì)算集中渲染、LOD和多級(jí)紋理貼圖、優(yōu)化的矩陣求逆運(yùn)算