图像处理技术与L系统相结合的虚拟植物叶片研究

为了快速、准确地模拟植物叶片,提出了一种基于图像处理与L系统相结合的虚拟植物叶片方法。该方法首先利用图像处理技术获取叶片边缘信息和叶脉信息,然后通过叶脉信息分析出叶脉走向规律,最后通过L系统模拟该叶片形态。实验表明,该方法能够精准地模拟出叶片形态,降低计算机虚拟叶片的复杂度。

虚拟植物生长的双尺度自动机模型

用来构造植物形态的计算机模型很多 ,但大部分模型用于自然景物的模拟 ,所研究的内容主要集中在计算机图形学方面 .该文从植物学的角度出发 ,提出了微状态和宏状态的双尺度概念 ,建立了虚拟植物生长的双尺度自动机模型 .该模型考虑了植物的生长机理 ,参数物理意义明确 ,结构简洁条理 ,形象直观 ,易于理解和编程实现 ,并且应用了符合植物顶芽和腋芽发育过程的概率模型 ,更适合模拟真实植物的生长过程 .通过与“L 系统”和“参考轴技术”这两种著名的植物生长模型的比较 ,以及给出了用该模型模拟植物学家提出的构造模型的例子 。

虚拟植物模型及其构建方法研究综述

针对近年来有关虚拟植物技术研究的发展状况进行了综述,并对虚拟植物模型进行了分类;通过介绍和总结虚拟植物模型的常见构建方法,对目前一些典型的虚拟植物模型构建方法进行了系统的分析和评论,并指出了现有虚拟植物模型构建中的不足之处;最后展望了该领域的进一步研究方向。

结合图像重建和L系统的虚拟植物原型系统设计

为模拟植物的生长或形态特性,探索提出了一种结合图像重建和L系统的虚拟植物可视化原型系统;植物主干采用L系统生成;植物细节对视觉效果影响较小,采用植物器官表面重建;采用规则建模来提高模型的可控性,基于图像重建得到更好的可视效果。试验表明该文方法能够降低建模复杂度,较好实现虚拟植物的可视化展现。

虚拟植物生长的研究现状与发展趋势

虚拟植物生长技术对作物产量预测、土地生产力评价、资源环境分析、作物栽培指导、作物生长机理研究以及调控作物生长发育及其对环境的反应研究都有着十分重要的意义。本文着重介绍了虚拟植物的研究现状、研究方法和国内外最新进展 ,对有待进一步研究的问题进行了讨论 ,对虚拟植物模型在农业领域中的发展趋势进行了展望。

利用BillBoard实现虚拟植物集群生长显示

介绍了利用动态纹理位图生成技术和BillBoard技术相结合, 实时显示虚拟植物群体生长的方法。利用这些技术有效减低了3D场景中的多边形数量，保证了实际应用中的显示效果和速度。

基于Open-L系统及递归表示的虚拟植物模型

构建符合植物学规律的虚拟植物模型是动态模拟植物生长发育的基础。为增强Open-L系统功能及克服其应用时的繁琐与不足,建立了植物与其生长环境的信息交互模型,并采用Open-L系统的递归表示来构建虚拟植物模型。通过实例验证表明,该模型能有效地模拟植物受外部环境作用下的生长过程。

基于Agent技术虚拟植物模型的研究与探索

该文简述了Agent技术基本原理及应用概况,并从基于Agent技术来解决农业系统问题的角度出发,针对农业系统复杂,系统内的各要素之间存在着很强的交互性和协作性等特点,以及目前虚拟植物模型构建方法可能带来的非结构化问题,提出了利用Agent技术构建虚拟植物模型的观点,给出了Agent植物体的结构模型,阐述了Agent技术在虚拟植物模型构建中的应用方法及技术路线。

一种基于图像的快速虚拟植物可视化重建

提出了一种视觉意义上快速植物三维重建方法,近似重构一株视觉上“相似植物”。该方法利用已有的植物结构信息,基于图像分割和三维重构技术,获取植物轮廓从而重构植物的骨架;结合植物真实图像修正生成的植物模型,最终生成视觉“真实”植物。该方法基于图像的三维重构技术,避开了植物复杂的形态结构规则提取,实现“快速意义”的重建,并采用真实图像验证技术,确保视觉上的近似,提高了对最终生成图像的控制度。

基于多尺度分析的虚拟植物分枝结构三维重建

提出一种基于多尺度分析的虚拟植物分枝结构三维自动重建方法。首先建立控制分枝结构生长的二维层次自动机模型。对同种植物不同植株生长单元和叶元两级组织的形态和几何数据进行采样,用隐马尔可夫树分析生长单元的统计特征及转移关系,隐状态标记具有不同统计特征的各类生长单元,并采用半马尔可夫链描述产生各类生长单元的叶元序列。多尺度分析结果作为二维层次自动机模型的参数,自动控制三维重建过程。仿真实验表明本方法能够较真实地自动重建同种植物分枝结构的三维模型,能满足虚拟农业实验室的植物建模需求。

虚拟植物的建模方法

介绍了虚拟植物及其研究意义;着重讨论了虚拟植物生长模型及建模方法,对不同的建模方法的特点进行了比较分析,总结了不同的建模方法的优缺点及其适用范围;探讨了该领域研究中存在的主要问题,并对虚拟植物建模方法的未来发展趋向及其前景进行了展望。

虚拟植物生长技术及其农业应用

近30年来,随着计算机软硬件的发展,虚拟植物的研究也取得很大进展,已成为现代精细农业技术的核心部分之一,在农业生产的智能化管理方面应用前景广阔。介绍了虚拟植物的3种研究方法:分形(Fractal)方法、L-系统和基于随机过程的数学方法(以AMAP方法为代表),探讨了虚拟植物在国内外农业领域的研究应用现状和若干策略问题,包括:建立植物拓扑结构的快速生成算法,植物生长可视化的进一步研究,软件开发及其应用,展望了虚拟植物在农业研究的发展趋势和应用前景,如建立虚拟实验室、虚拟农场进行农业教育和农技推广。

基于视频特征提取的虚拟植物动态仿真研究

植物生长信息的提取与重构是在计算机上实现植物生长动态仿真的基础和关键。以树的生长为对象,将包含植物生长信息的视频图像转换为若干关键帧数据,提取反映植株拓扑结构与器官形态变化的特征信息,采用枝条拼接算法对植株拓扑变化过程进行重构。通过3DMAX开发平台对植株生长过程进行重建,结果表明该方法既能有效构建植株生长的数字化模型,又能较好地虚拟植物生长和形态演变过程。

虚拟植物整体生长研究现状与展望

农林业信息化将成为21世纪的重要发展趋势,针对植物生长期长,解决问题要较长周期,通过计算机对植物生长进行建模与仿真,将为探索植物生命的奥秘和生长过程的规律,改善人类生存环境质量。为了节省人力资源,提出虚拟植物技术仿真研究,具有广泛的应用前景。简述了虚拟植物整体生长研究的意义,从根、冠关系和植物整体可视化方面阐述了目前虚拟植物整体生长的研究现状,并探讨了虚拟植物整体生长研究的难点,并对虚拟植物整体生长研究的应用前景作了简要的展望。

虚拟植物生长建模

精确农业的进一步发展需要基于作物生长规律的生长过程模拟的支持。近年来,由诸多学科交叉而迅速发展起来的虚拟植物模型,为作物生长模拟的发展开辟了新的道路。其中,植株拓扑结构发展过程的模拟是实现虚拟植物模型的关键技术之一。为了能够客观有效地模拟真实的植物生长过程,应用于精确农业研究,采用L系统方法,结合植物的生长机理,对植物生长过程中受到内、外因素的影响进行了模拟研究。

基于并行辐射度的虚拟植物冠层内光分布模拟

针对辐射度模型中形状因子计算量大,辐射能量计算效率低等问题,提出了基于CUDA(Compute Unified Device Architecture)的并行辐射度方法。该方法实现过程为:在虚拟三维场景中,加载植物精细模型;根据给定时刻及地理位置估算太阳高度角、太阳方位角和辐射强度,生成光源面板,并进行均匀三角剖分形成辐射源;进而在CUDA架构下,利用三维离散视角因子方法并行地计算形状因子,估算离散的光源和植物模型之间传递的辐射能量值。实验结果表明:在保证计算精度的同时,该算法比运行在CPU端的传统方法有20倍左右的加速比。

基于空间散列法的虚拟植物碰撞检测算法

根据虚拟植物模型复杂的特点,采用在精细的三角形网格模型上所创建的较粗糙的四面体网格模型,在虚拟植物模型上实现基于空间散列法的碰撞和自碰撞检测。该算法具有高效快速、无需复杂的数据结构等特点。实验结果表明,该算法能够有效地解决群体中植株的碰撞和自碰撞问题,并能够达到实时的处理要求。可同时适用于其它复杂的三维模型的碰撞检测问题。

基于L系统改进的虚拟植物原型系统设计

设计实现了基于L系统改进的虚拟植物可视化原型系统。该原型系统实现了微机平台上可视模拟植物生长,并取得了较好的试验效果。系统设计思想以植物可视外观展现为主要目的,结合了L系统和基于图像建模的优点,对植物器官的建模方法是基于能够反映植物器官主要特征的表面建模。其实现思路是在L系统所描述的植物拓扑结构的基础上,对预先定义好的植物器官网格面进行装配。与L系统相比较,有更好的外观效果和较低的时间复杂度。

虚拟植物系统模型耦合构建技术

在构建植物生长模型时考虑其形态结构与生理功能交互关系,建立了虚拟植物模拟模型,并基于图形技术建立了植物形态的可视化模型,通过模型耦合构建出虚拟植物系统。基于芦苇生长过程进行了模拟检验,结果表明本系统对植物生长发育具有较好的预测性和可行性。

基于虚拟植物的古树名木三维管理信息系统的设计与实现

古树名木管理的现代化和信息化,是衡量一个地区或城市市政公共资源管理水平的重要标准。利用虚拟植物和地理信息系统的集成技术,实现了基于虚拟植物的古树名木三维管理信息系统的设计和开发。在系统功能需求分析的基础上开展系统体系结构的设计,并基于Visual Studio 2008开发工具和OpenGL图形标准,实现了实用化系统。系统具有古树名木的档案管理、古树周边环境的三维重建、三维场景中单株木信息查询等功能。系统的推广应用,将大大促进古树名木管理与保护工作的规范化、信息化和可视化。