基于器官變形的植物生長建模研究.pdf

1、虛擬植物(Virtual Plant)是指利用虛擬現(xiàn)實技術在計算機上模擬植物在三維空間中的生長發(fā)育過程，它是以植物個體或群體為對象，生成具有三維效果和可視化功能的計算機模型。它可分為兩個方面的建模：生長(形態(tài))建模和生理(生態(tài))建模。其中生長建模主要模擬植物的形態(tài)結構即植物各個部分在三維空間的占據(jù)方式，一般將其為分為地上和地下兩個部分分別進行建模；生理建模則主要模擬環(huán)境(如光照、水分等)對植物生長的影響，由于環(huán)境對植物的影響相對較復雜，

2、因此生理建模的研究一般都是從單一環(huán)境因素開始。
　　 本文主要研究的是植物地上部分的生長建模，以植物器官果實和葉片的生長變形為主線，基于L系統(tǒng)模型，實現(xiàn)了一種開放式L系統(tǒng)的虛擬植物建模平臺，并提出一種基于L系統(tǒng)和三維Morphing的虛擬植物生長建模方法，在此基礎上，研究了L系統(tǒng)在植物生長建模中存在的問題，討論了面向?qū)ο蟮幕凇疤摂M器官”的植物生長建模模型。主要內(nèi)容包括：①分析了虛擬植物的研究背景及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。討論了當前流行

3、的各種植物生長建模方法，并對它們的優(yōu)缺點進行了闡述。重點討論了L系統(tǒng)及其在虛擬植物生長建模中的重要地位。②針對L系統(tǒng)在植物器官生長變形上的不足，提出了一種基于L系統(tǒng)和三維Morphing的植物生長建模方法：以L系統(tǒng)描述植物的拓撲結構，以三維Morphing模擬植物器官的生長變形，解決了植物器官的生長建模問題。③實現(xiàn)了一種基于開放式L系統(tǒng)的虛擬植物生長建模平臺Plant Lab 1.0。該系統(tǒng)實現(xiàn)了L-Studio的基本功能，并引入器官庫