基于器官變形的植物生長(zhǎng)建模研究.pdf

1、虛擬植物(Virtual Plant)是指利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在計(jì)算機(jī)上模擬植物在三維空間中的生長(zhǎng)發(fā)育過程，它是以植物個(gè)體或群體為對(duì)象，生成具有三維效果和可視化功能的計(jì)算機(jī)模型。它可分為兩個(gè)方面的建模：生長(zhǎng)(形態(tài))建模和生理(生態(tài))建模。其中生長(zhǎng)建模主要模擬植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)即植物各個(gè)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(gè)部分分別進(jìn)行建模；生理建模則主要模擬環(huán)境(如光照、水分等)對(duì)植物生長(zhǎng)的影響，由于環(huán)境對(duì)植物的影響相對(duì)較復(fù)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(zhǎng)建模，以植物器官果實(shí)和葉片的生長(zhǎng)變形為主線，基于L系統(tǒng)模型，實(shí)現(xiàn)了一種開放式L系統(tǒng)的虛擬植物建模平臺(tái)，并提出一種基于L系統(tǒng)和三維Morphing的虛擬植物生長(zhǎng)建模方法，在此基礎(chǔ)上，研究了L系統(tǒng)在植物生長(zhǎng)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(zhǎng)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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。討論了當(dāng)前流行

3、的各種植物生長(zhǎng)建模方法，并對(duì)它們的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了闡述。重點(diǎn)討論了L系統(tǒng)及其在虛擬植物生長(zhǎng)建模中的重要地位。②針對(duì)L系統(tǒng)在植物器官生長(zhǎng)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(zhǎng)建模方法：以L系統(tǒng)描述植物的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以三維Morphing模擬植物器官的生長(zhǎng)變形，解決了植物器官的生長(zhǎng)建模問題。③實(shí)現(xiàn)了一種基于開放式L系統(tǒng)的虛擬植物生長(zhǎng)建模平臺(tái)Plant Lab 1.0。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了L-Studio的基本功能，并引入器官庫