基于自由曲面和L-system的红掌生长模型

针对红掌花卉生长可视化中参数难以确定的问题进行研究,提出推导控制点的方法,建立红掌器官模型:采用Bezier曲线结合扫描成型的方法来构造叶柄模型,采用双三次NURBS曲线对佛焰苞进行建模;运用红掌的相关表型数据拟合生长函数,提出基于红掌生长规律的微分L-system,可有效模拟红掌的拓扑结构和生长过程;通过虚拟器官表示红掌器官的几何属性,降低微分L-system的复杂度。试验验证提出的方法对红掌各项生长指标拟合度可达0.89以上,并可对每个生长阶段的红掌进行模拟,能有效地对红掌的生长过程进行建模。

基于生长方程的虚拟大豆拓扑结构建模方法的研究

通过对大豆拓扑结构数据的采集及分析,提出了基于生长方程的虚拟大豆拓扑结构建模方法,建立了生长模型,并简单地实现了虚拟大豆的可视化。利用这种方法建立的模型可克服三维重建方法连续模拟方面的不足,符合植物体连续生长特点,具有一定生理学特征,对指导实际生产有重大意义。

技术标准对我国农产品出口的制约及对策研究——基于中日农产品贸易实践

在标准主导国际竞争的当今,我国农产品出口遭遇的技术标准限制愈加频繁。落后的经营模式、标准约束较弱、技术质量意识淡漠以及贸易自由化进程滞缓、国际组织机构助推、消费偏好的变化等分别是我国农产品出口陷入国外标准壁垒困扰的内外部原因。基于中国对日本农产品出口贸易实践,通过构建虚拟增长函数证实了日本《肯定列表》对我国农产品出口所产生的负面影响。为此,我国尚需在农业标准化体系的建设、标准的推广与规范以及经营方式的转变等方面加大力度、加快步伐。

白掌组培苗育苗期可视化建模研究

为给花卉种苗自动化生产装备开发提供形态设计参数,为普通育苗户提供育苗过程中各时间点育苗质量评价依据,研究白掌组培苗在标准生长环境下的三维动态仿真模型。针对白掌组培苗育苗阶段,采用机器视觉测量法对育苗过程跟踪测量,分析苗的主要外形参数与生长时间的关系,得到各主要外形参数生长曲线。结果表明:白掌苗各外形参数均与时间呈现二次多项式函数关系,且相关性皆在0. 85以上。根据其外形参数曲线及函数关系,结合参数L系统生成白掌育苗期动态仿真模型,通过与标准生长环境下的苗状态对比,其生长状态基本一致。研究结果可为其他观叶类花卉种苗的动态测量和建模提供参考。

植物生长的形态与生理并行仿真模型

基于L-系统,构建植物形态结构与生理并行仿真模型。模型以L-系统字符重写迭代机制为基础。定义规则字符F所代表的枝条节间为基本生长单元对象,将植物体抽象映射为基本生长单元链表集合。链表中F字符寻找其直接前继字符进行生长状态标定,使抽象链表成为植物生长状态链。在植物生长周期内,将生物量生成分配模型同L-系统生长的拓扑模型耦合,实现植物生长的结构—功能模型互反馈仿真。以幼龄杉木植株为实验对象,在VC++编程平台下进行结构-功能模型耦合程序实现,在Open GL图形渲染环境中完成结果可视化。提出的模型对于忠实于植物基本生理活动规律的植物形态仿真具有一定的刻画能力。

生理过程模糊神经推理的虚拟植物

提出一种基于模糊神经生理过程推理系统的植物生长模型。该模型基于机器学习理论,从测量的数据中自动学习拟合植物器官生长函数,提取植物生长规律。在植物生长发育过程中,源库器官根据其生长函数响应虚拟环境,并进行生产、分配、利用同化物。同时器官功能部分的变化反馈到结构部分,对表示植物结构信息的L文法字符串进行修改。当生长环境变化时,模型自动调整生长函数的参数和L文法,在环境中进行优化选择,最终形成适应当前虚拟环境的植物。基于辣椒实验仿真表明,该方法能够准确提取植物生长函数和结构规律,逼真地展现植物对生长环境的响应和适应。

龙眼幼苗的虚拟植物生长发育模拟模型

提出了一种可实现植物幼苗的生长发育模拟的结构—功能模型。首先,根据幼龄植株的结构特点简化定义结构模型,根据光合作用模型和生物量分配模型构建虚拟植物功能模型;然后,以功能模型中计算的生物量作为中间变量与结构模型耦合,而结构模型再把植物器官结构形态变化数据反馈给功能模型,至此形成互反馈的结构—功能模型。利用该虚拟植物结构—功能模型,以VC++和OpenGL开发了VirtualPlant软件用以研究虚拟植物的生长规律,并以龙眼幼苗为实验对象,实现其生长发育模拟。

基于时控L系统的虚拟植物生长三维结构模型

表现出植物生长过程的连续性,有效地描述植物根与冠两者间在生长速度上的关系,对虚拟植物生长模型研究有重要意义。为此,用时控L系统来描述植物的拓扑结构以及生长连续性的条件,依据异速生长模型和植物生长函数描述植物根与冠的生长关系,构建了基于时控L系统的虚拟植物生长三维结构模型。同时,通过对PlantVR平台的植物生长构建规则进行改进,实现了该模型在此平台上的仿真。仿真实验表明:该模型能够清晰地表现植物生长过程的连续性,有效地描述植物根与冠两者间在生长速度上的关系,并对植物生长可视化有一定的借鉴意义。

基于模糊神经网络的植物生长建模

提出一种基于模糊神经网络的植物建模方法,将测量的植物生理数据作为模糊神经网络的输入,自动学习拟合植物器官生长函数,提取生长规则。由同化物驱动植物生长发育,对虚拟器官的属性进行修改,将生理部分的变化反馈到结构部分。当虚拟环境变化时,模型响应环境变化,自动调整生长函数的参数和生长规则,使植物趋向于有利生长环境。实验结果表明,该方法能够准确提取植物生长函数和生长规则,对植物生长进行逼真的模拟。

棉花生长发育模型及其在我国的研究和应用进展

棉花是一种重要的经济作物,棉花优质高产高效生产对于我国具有战略意义。棉花生长发育模拟模型从棉花的内部生理过程、外部形态结构及其与生长环境的动态交互出发,实现作物生长发育和产量品质形成过程的动态描述和精确模拟,为棉田生产管理措施的优化决策提供了极大的帮助和便利。本文在综合介绍棉花生理生态过程模型、棉花形态结构模型和棉花功能-结构模型的技术原理、组成结构和功能特点的基础上,深入探讨了棉花生长发育模拟模型在国内外研究进展,对棉花生长发育模型在我国棉花生长发育和产量形成、灌溉优化、施肥决策、病虫害管理及棉花生产区域系统评估方面的应用现状进行了系统介绍。根据我国棉花生产的实际情况,结合我国农业信息化发展方向,从模型的本地化研究、尺度提升及其推广示范方面为我国棉花生长发育模拟模型研究、发展和应用提出了建议,以期进一步推动我国棉花产业的现代化发展。

系统可靠性增长模型

根据系统在研制期间可靠性的变化规律,考虑维修、改进对系统可靠性的影响,引入改进效果系数,建立了一种基于虚拟工作时间的可修系统可靠性增长模型,可用于完全维修、不完全维修、最小维修和恶化维修。给出了故障强度函数和累积故障次数的表达式,以及模型参数的极大似然估计。算例表明:该模型分析结果与AM-SAA模型一致,且符合工程实际,其参数意义更明确。

协同虚拟环境下的自适应分区方法

协同虚拟环境是一个为多用户提供协同操作的共享虚拟空间,为了满足大量用户同时参与系统进行协同并发操作,使协同虚拟环境具有可伸缩性的特点,通常采用基于混合模式的多服务器体系结构,将虚拟环境中的所有计算负载平均分配到多个服务器中,并使服务器之间的通信量最小化。文中定义了基于系统响应特性的分区评价函数,并提出了一种自适应分区方法,将虚拟环境划分成单元格,并给出聚合度的定义,通过选择聚合度大的单元格作为区域种子,使用区域生长法对虚拟环境中的用户进行划分。实验证明,该方法具有较好的执行效率,且分区评价函数值低于其它算法,更接近于最优分区策略。