MATLAB环境下基于三维L系统的树木形态模拟

分形L系统利用植物的自相似性对植物结构进行建模,在虚拟植物和景观设计等研究中有着重要应用。将多规则随机L系统引入三维植物建模中,针对常见的灌木、单轴乔木和合轴乔木,给出了L系统设计的要点,并在MATLAB环境下实现了具体的L系统建模案例。模拟结果表明所设计的三维L系统能较好地模拟不同类型植物的结构形态。

参数和开放式L系统的植物模拟研究与实现

在L系统的理论基础上进一步研究了参数L系统和开放式L系统的数学模型和计算机上的实现过程.参数L系统通过改变系统中的输入参数值可以使同一个表达式在计算机上模拟出不同类型和分枝的植物.开放式L系统能够模拟植物与周围环境间的信息交互过程.在开放式L系统中引入了?E(x1,…,xm)这个信息模块作为提问模块,以参变量x1,…,xm接受和发送环境传递的信息,解决了传统L系统在理论上封闭、不能实现和周围环境进行信息交互的缺陷,可以模拟植物的最优生长环境.论文中同时给出了两类系统的仿真实验.

基于三维参数随机L系统的虚拟植物生成算法

提出了一种基于三维参数随机L系统的虚拟植物生成算法.针对简单L系统生成植物形状单一的缺点,采用曲线论的Frenet标架作为三维基本框架,在对植物产生字符串进行递推迭代的同时,对其规则加入随机概率,使生成的字符串在具有随机性的同时又保留了自相似性.此外,对转角与步长均加入了随机扰动,使生成的植物形态在保持生物性状稳定性的同时又兼具了个体差异性,提高了生成植物的真实感.

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。

基于L系统的织物分形组织设计方法

为探索一条与传统方法不同的织物组织设计新途径,基于L系统理论,以4枚破斜纹、5枚缎纹等组织为例,尝试提出一种新的织物组织设计方法。该方法运用L系统的链式语言生成规则与计算机图形技术,生成具有自相似性特征与相互嵌套、多层次结构的分形组织,并通过选择合适的填充组织,构造出实用且与传统形式不同的织物分形组织。在此基础上,借助电子提花机进行了织物成型实验,由此对分形织物组织所产生的织物效果进行了初步的探讨。

基于分形L系统的纺织品图案的自动生成

根据分形L系统的构图原理,运用VB语言编写了用来生成典型的分形曲线——Von Koch曲线和Peano-Hilbert曲线的程序。利用程序,通过改变参数,产生出各种变化的适用于纺织品的艺术图案。

GeS_2-Ga_2S_3-KCl系统玻璃的拉曼光谱研究

对GeS2Ga2S3KCl准三元系统玻璃3个系列样品的室温拉曼谱进行了系统的探测和分析。根据准二元系统GeS2KCl和Ga2S3KCl的熔融淬冷产物的观察和拉曼谱的分析,得出了在GeS2Ga2S3KCl系统玻璃中仅Ga2S3和KCl发生了化学反应并产生了新结构单元GaS32Cl的结论。根据系列Ⅰ和Ⅲ拉曼谱的演变证实了引入的K+离子是以氯原子为最近邻配位且仅形成单壳层结构。根据K+离子对结构单元GaS32Cl和亚结构单元Ga2S4Cl2影响的分析,成功地解释了GeS2Ga2S3KCl准三元系统玻璃中的拉曼谱演变。

基于L系统的3×3平纹分形组织设计应用方法

为探讨分形组织在织物设计中的具体运用途径,根据3×3平纹变化组织点分布简单、均衡与对称等特点,运用L系统的链式语言生成规则与计算机图形方法,生成具有4级自相似结构的分形组织,并在此基础上讨论其分形组织的主要变化形式及其设计应用方法。重点研究通过填充组织的变化,配合分形组织获得一类新型的组织结构,进而探索设计产生新的织物表面饰纹与肌理的基本途径。同时,借助电子提花机技术进行织造实验,从而为运用分形组织开发设计新型纺织面料进行初步尝试。

基于Open-L系统的植物结构功能模型研究

为了真实地模拟植物生长发育过程,引入了Open-L系统建模理论。在植物形态发生模型的基础上,根据植物生长时其形态与生理特性及环境之间的相互作用,构建了综合考虑植物结构与功能的虚拟植物模型,再根据该模型有效组织了植物生长过程中的数据信息,并建立植物生长的可视化流程。最后,开发一个原型系统验证了该模型的可行性和有效性。

基于L系统和三维Morphing的器官生长建模

为解决植物器官生长过程中的变形问题,提出一种基于L系统和三维Morphing的器官生长建模方法。该方法以L系统描述植物的拓扑结构,以三维Morphing模拟植物叶片和果实的变形过程,并根据花的特殊结构引入一种模块化建模方法以实现花的开放过程。以辣椒为例展示建模过程,实验结果表明,该算法能解决植物器官变形问题,提高建模效率。

L系统理论在植物根系生长模拟中的应用研究

根据植物根系生长的几何特征,探讨了L系统理论在植物根系生长模拟中的具体应用。把括号L系统、参数L系统、随机L系统和时变L系统等结合起来,建立了描述植物根系生长的产生式集,实现了直根系植物根系生长的三维可视化,表达了根系生长的随机性特征和图形随时间变化的连续性。

基于L系统的植物叶脉模拟的研究

近年来,随着计算机软硬件技术水平的不断提高,虚拟植物的研究得到了迅猛的发展。为此,针对网状叶脉的特征,以大豆为例,研究了其自相似性。在可视化模拟过程中,设计了描述网状叶脉形态的L系统,并使其在采自真实叶片的轮廓内生长,解决了传统的叶脉模拟方法中的叶缘不吻合问题,基本实现了对网状叶脉的较为形象的模拟。

基于分形L系统的水稻根系建模方法研究

【目的】根系建模是虚拟水稻可视化模型中重要的组成部分,是认知以及研究水稻根系形态结构的重要方法,并为精确农业提供依据,本研究旨在构建仿真效果较好的水稻根系模型。【方法】利用水培法开展试验,测定水稻根系各类形态参数。【结果】构建了基于分形L系统的水稻根系模型,包括不定根模型、分枝根模型、旋转角度等信息。首先根据水稻根系形态特征解析出分形L系统的产生式,然后借助MATLAB软件实现了根系的形态模拟,最后根据模拟效果图进一步优化了分形L系统的产生式,提高了模型精度。【结论】构建完成的模型能够较好地模拟水稻根系的生长过程,在智慧农业发展过程中,具有一定的参考价值。

基于微分L系统理论的植物根系生长模拟的算法

根据植物根系的几何特征,利用微分L系统理论设计生成植物根系连续生长的算法。产生式用于表达植物根系分枝的产生,生长函数用于控制内节点的长度(根段随时间的延长)、分枝根的长度和分枝角的增加。植物根系的生长函数呈S形,用三次多项式表示。

基于随机L系统的三维分形树算法和实现

基于随机L系统理论,采用三种基本节点符和相应的几种产生式规则,通过记录当前代数和每个节点的生成代数,用它们的比值来控制树干粗细和相应节点符对应的产生式规则的选择,达到逼真地模拟自然界植物生长过程的随机性和规律性。用户通过调整这一比值,可以得到表现不同特征的目标树。该算法生成的三维分形树结构性强,能很好地被解释和编辑。

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。

扩展的L系统与三维自然景物图形

介绍扩展的Ｌｓｙｓｔｅｍ 和它的三维图形系统，以及植物设计和显示。首先说明Ｌｓｙｓｔｅｍ 的定义，Ｌｓｙｓｔｅｍ 与植被和分形图形的生成；并简述Ｌｓｙｓｔｅｍ 的实现；然后是ＥＬＳＹＳ 语言和程序设计；最后用树和小麦三维景物作为本Ｌｓｙｓｔｅｍ 三维图形系统的应用实例。

三维嵌套L系统及其在植物模拟中的应用

随着分形理论研究的不断发展,虚拟植物已经成为计算机图形学研究的热点问题之一。其中,L系统以其定义的简洁性和高度的结构化特点,成为植物形态模拟中最常用的方法之一。在简要介绍其表达机制的基础上,利用计算机对植物的形态进行了模拟,提出了一种嵌套L系统,它采用过程化形式控制树木的形态,避开了去寻找L系统生成规则的难点,构造了椰子树的模型,从实验模拟结果看,嵌套L系统可以更逼真地反映植物的形态。

基于分形三维L系统的真实树木摇曳动态模拟

如何真实且快速地模拟树在风中的自然摇曳是计算机图形学中一个非常具有挑战性的问题。针对树在风中的摇曳变形,提出了一种将分形技术和物理力学变形技术相结合的方法。该方法首先利用分形技术建立了树木模型,然后根据风力级数的强弱模拟风场,并结合树的层次结构特点,给出了风力模型,在此基础上根据物理力学原理进一步模拟了树的摇曳变形。实验表明,用该算法模拟树在风中的摇曳,可以简便快速地得到效果较好的动画系列画面,生成的树木逼真且多姿多态。

一种L系统与IFS相互融合的植物模拟方法

提出了一种L系统与IFS相互融合的植物形态模拟新方法。利用L系统进行植物生长规律和拓扑结构的控制和模拟,由IFS方法模拟植物具有纹理的各组成部分,由此将两种方法的优点结合在一起。此外,为便于该融合方法的具体实现,还对传统L系统的实现算法进行了改进。模拟实验结果表明:提出的方法可以方便、自由地模拟各种植物的形态,且具有更加自然与逼真的效果。