小麥根系三維可視化模擬關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬植物越來(lái)越受到研究人員的廣泛關(guān)注。虛擬植物是利用虛擬現(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(guò)程，它以植物個(gè)體為研究對(duì)象，具有三維效果和可視化的功能，在農(nóng)學(xué)、生態(tài)學(xué)、植物學(xué)、林學(xué)、虛擬教學(xué)等眾多領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景。根據(jù)研究的側(cè)重點(diǎn)不同，虛擬植物的研究又分為地上部分研究和根系研究。由于根系環(huán)境的不可見(jiàn)性和復(fù)雜性，以及測(cè)量技術(shù)和理論方法的局限性，目前虛擬植物的研究主要集中在地上部分，對(duì)于根系部分的

2、研究報(bào)道較少。本文選定小麥根系為研究對(duì)象，在參考國(guó)內(nèi)外對(duì)植物根系模擬研究的基礎(chǔ)上，建立了小麥根系的生長(zhǎng)模型。小麥根系模型基于小麥根系的生理生態(tài)過(guò)程，對(duì)小麥根系的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程、根系中各根個(gè)體的空間分布進(jìn)行模擬，最后實(shí)現(xiàn)了小麥根系的三維可視化模擬。本文的主要研究工作如下： (1)以“小麥根系生長(zhǎng)規(guī)律研究”試驗(yàn)數(shù)據(jù)為依據(jù)，經(jīng)觀察、分析給出了影響小麥根系生長(zhǎng)的幾個(gè)基本參數(shù)，提出了基于生長(zhǎng)方程理論和L系統(tǒng)結(jié)合的虛擬小麥根系可視化模擬方法。

3、 (2)基于生長(zhǎng)方程理論建立了小麥根系數(shù)學(xué)模型，并在水培狀況下采集大量的根系數(shù)據(jù)，利用Matlab軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，建立了相應(yīng)的生長(zhǎng)方程。 (3)在分析L系統(tǒng)理論的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了二維L系統(tǒng)到三維L系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化；分析了特定植株小麥根系的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提取其L系統(tǒng)規(guī)則。 (4)結(jié)合生長(zhǎng)方程和L系統(tǒng)規(guī)則建立小麥根系模型，在VC++6.0的MFC構(gòu)架下利用OpenGL技術(shù)，依據(jù)小麥根系生長(zhǎng)規(guī)律，使用生長(zhǎng)天數(shù)與L系統(tǒng)迭代規(guī)