结合虚拟样本生成的油菜花期集成学习预测模型

针对统计和线性回归模型难以完全揭示花期影响因子与花期之间的复杂非线性关系及油菜花期样本稀少的问题,提出了一种结合虚拟样本生成的集成学习算法来实现油菜花期的预测。该研究利用浙江省衢州市龙游县1999—2023年油菜盛花期与1998—2023年气象数据,通过基于高斯混合模型的虚拟样本生成(GMM-based virtual sample generation,GMM-VSG)算法与三次样条插值法(cubic spline interpolation)分别对原始样本进行扩充,采用8种机器学习算法建模并基于贝叶斯优化器进行超参数优化,最后通过Stacking集成学习方法,对8种算法进行不同的组合,建立了油菜花期预测模型。研究结果表明:相较于原始数据集,通过三次样条插值法与高斯混合模型生成的两个扩展数据集在各种机器学习算法中的性能显著提升,其中通过三次样条插值法生成的数据集表现最为优异。通过Stacking思想能提升模型的精度,其中以核岭回归(kernel ridge regression,KRR)、支持向量回归(support vector regression,SVR)、极端梯度提升树(extreme gradient boosting,XGBoost)这3种算法作为基模型,线性回归作为元模型的SRX_L模型表现最优,其平均绝对误差、均方根误差和决定系数,分别为0.1056 d、0.1227 d和0.9997。该研究结果可为油菜花期的准确预测提供有效方法。

虚拟仿真和3D打印技术在苗族花带设计中的应用

新时代背景下,结合我国苗族花带设计特点,应用虚拟仿真和3D打印技术,有利于增强苗族花带设计艺术表现力,提升我国服饰设计发展水平。然而,在我国苗族花带设计现状中,仍存在多种问题,如设计观念陈旧、应用方式单一等。基于此,我国设计人员应紧扣当代消费者需求,开展虚拟仿真人体建模,实现服装面料虚拟仿真,创新花带色彩呈现,优化花带表现手法,以此增强苗族花带设计效果。

中国绘画艺术意境中虚实相生之美

虚实相生是中国绘画的重要艺术理论之一,也是中国绘画的重要特征之一。在中国绘画中无一例外都存在着虚实关系,画面中的对立统一也都需运用“虚实相生”。留白在中国画中体现了对意境的追求,花鸟、山水和人物画都会运用留白为观者留出足够的空间去进行想象。本文从虚实相生的理念发展入手,分析写意画、工笔画中的虚实相生对艺术意境的影响,探讨虚实相生带来的国画美感。

花卉植物形态与生长可视化仿真研究

花卉植物形态结构复杂,叶片、花瓣等组织器官的可视化建模和生长仿真成为虚拟花卉的研究瓶颈。基于花卉图像和植物生态学,提出一种通用的草本花卉形态结构建模和生长可视化仿真算法。结合花卉图像信息和双三次Bezier曲面模拟组织器官的形态,利用定义的花卉植物拓扑结构建立单株花卉。为了忠于植物生长特性,采用Logistic方程模拟叶片和花瓣的生长过程。通过郁金香、石竹、茉莉等多种代表性草本花卉植物验证了算法的有效性,模拟的花卉逼真自然。

基于OpenGL的虚拟吊兰建模与可视化研究

为实现虚拟吊兰的可视化仿真,综合运用实地测量、理论数据参考、微距拍摄等方法获取了吊兰叶片、花瓣和走茎的几何建模数据和纹理图片,运用Bezier曲面实现了吊兰花瓣和叶片的建模,结合OpenGL拾取技术对特征控制点进行交互式微调,模拟出不同的弯曲形态,设计了基于正弦函数曲线拟合的弯曲柱体生成算法,通过改变参数调整弯曲度生成了花茎和花梗模型,花朵建模中引入随机控制函数,构建的模型真实自然。仿真结果表明,构建的虚拟吊兰模型逼真地展现了吊兰的形态特征,真实感较好,为虚拟花卉的模拟提供了技术参考。

基于参数L-系统的油菜花朵与花序生长可视化研究

为奠定油菜品种株型设计仿真基础,应用参数L-系统的原理,提出了甘蓝型油菜花朵和花序可视化生长的L-系统模型框架。通过对田间试验测量数据统计分析和归一化处理,用Sigmoid5参数函数拟合花轴节间长度和直径的生长,用Weibull4参数函数拟合花柄长度、直径的生长。采用L-系统和预定义Bezier曲面建模方法构建油菜花朵仿真模型。根据Bezier曲面的算法,构建了油菜花朵花瓣和萼片及其曲面模型。最后以L-Studio4.0为平台、结合VC++实现油菜花朵和花序的可视化生长模拟。结果表明,该方法可以真实生成油菜花朵和花序,真实感基本达到要求。

面向VR应用的花卉植物物理渲染技术研究与实现

花卉植物高真实感的仿真交互是目前虚拟植物可视化研究的一个重要方向。随着虚拟现实(VR)技术的普及,越来越多的应用采用了VR头戴设备的呈现方式。VR系统需要高度真实的沉浸感画面,通用的植物建模和图形引擎渲染功能已不能满足该需求。该文通过分析光照原理并融合基于物理的渲染技术,提出基于双向散射分布函数BSDF的花卉植物高度真实感的物理渲染算法,利用Shader Lab,对几种盆栽花卉植物在光照下进行仿真,并对融合算法做优化处理。针对VR头盔设备HTC Vive的成像效果,对图像进行扭曲变形优化,使画面更符合人眼双目立体视觉成像效果,增强系统沉浸感。最后基于该方法设计并实现了一个头盔式VR花卉植物仿真模拟系统,获得了逼真的场景漫游体验效果。

回转曲面及变形在花朵造型中的应用

花朵各部分的形状大多接近于回转曲面;提出了通过回转曲面变形获得所需曲面。对回转曲面的变形,主要是通过对其母线和轴线加变形函数实现;这种方法构造曲面参数方程较为简单,易于实现且执行速度快,是花朵造型的一种实用方法。

虚拟花卉植物在可变风场中的运动行为仿真

花卉植物茎、枝、叶和花瓣结构复杂,运动行为仿真成为目前虚拟植物的研究热点之一。该文基于花卉植株的高精度的建模,将动力学理论和弹簧-质点模型应用到虚拟花卉植物跟风力的交互运动仿真中,提出一种实时模拟花卉植物与风场交互的方法。运用多层次反向动力学原理和布料模拟系统原理分别实现了单株花卉植物在风场中自身运动和群落花卉在风场中的整体运动的模拟。可以模拟在球形风场和平面风场中,随风力和风速实时变化的单株或群落花卉植物的运动行为特征,模拟效果逼真自然,具有较强的真实感。该研究可为虚拟植物运动仿真提供参考。

基于虚拟样机技术的一种智能花卉设计

传统的城市景观主要以仿真花和景观灯为载体,功能单一、人景交互性不足。为满足市场需求设计了一款智能花卉,在普通仿真花的基础上增加发光装置、传感器装置、运动装置、控制单元等模块,实现仿真花的仿生运动和自动控制。设计过程中采用CATIA数字样机技术和3D打印技术,缩短了设计周期。通过组合机构运动装置实现花卉的“开花”过程,并通过系统仿真得出机构运动参数以及之间的关系。

基于改进花朵授粉算法的管路舾装单元装配序列规化

船舶舾装装配作业是船舶生产设计中重要的一个环节,现有造船模式下的舾装装配工作仍存在效率低等问题,其原因在于最优装配顺序的规划和舾装托盘资源配置的浪费。针对以上问题,以提高舾装装配效率为目的,建立了相应舾装装配约束的数学模型,研究了基于花朵授粉算法(FPA)的管路舾装单元装配序列规划问题,并结合现实中船舶舾装装配存在的两点问题,对原始花朵授粉算法加以改进,以最小化舾装装配资源分配为目标函数,旨在解决装配序列的多模态化问题,经过改进后的算法运算获得多个唯一最优装配序列,并将其结果与遗传算法(GA)和蚁群优化算法(ACO)进行比较,验证了此改进算法在装配序列多模态化问题上的优越性。

植物花朵开放虚拟研究

针对植物花朵开放过程的三维模拟,提出基于骨架驱动的花朵开放可视化方法。通过平面变形构建出描述花朵形状特征的数学模型,基于该模型生成花瓣骨架模型,通过驱动骨架模型发生形变,并根据变形后的花瓣骨架实现花瓣曲面变形;通过对圆柱参数方程进行位移扰动,模拟了花蕊的弯曲变形;最终,结合参数—L系统实现了百合花的动态开放模拟。实验结果表明,该方法可以灵活地控制花瓣曲面的弯曲变形,生成的花朵形象逼真,能较为真实地模拟花朵动态开放过程。

基于改进的花授粉算法的虚拟机分配策略

构造绿色云数据中心的两个主要目标是低能量消耗与物理资源利用效率的充分利用,为此需要采用虚拟机分配策略来完成优化。本文提出了基于改进花授粉算法的虚拟机分配策略(Flower pollination algorithm based virtual machine allocation,FPA-VMA)。FPA?VMA中一朵花或一个配子就对应于虚拟机映射到物理主机分配优化问题中的一个解;并且描述了云数据中心云客户端的资源请求模型和多维物理资源的能量消耗模型。FPA?VMA在花授粉的动态切换概率阶段的策略可以平衡全局最优解搜索和局部最优解搜索之间的切换,同时改善资源分配的全局收敛能力。真实的虚拟机数据的访问测试结果标明:FPA?VMA比常见的虚拟机分配优化策略有更低的能量消耗和更高的物理资源利用效率。

基于控制曲线的花朵开放过程仿真

研究植物器官的真实感和花朵开放过程,对虚拟植物的研究和应用具有重要作用。花朵是植物最典型的器官之一,花朵建模是虚拟植物建模的重要组成部分。为了真实仿真花朵的开放动态过程,提出了一种花朵开放造型方法,采用平面变形思想构建花瓣2D网格,利用改进的圆台参数化方程和椭球方程仿真花蕊,应用L规则构建花朵,并利用控制曲线控制网格实现了花朵的开放过程。实验结果表明,改进方法生成的花朵形象逼真,可以较好地仿真花朵的动态开放过程。

广义虚拟经济视角下非物质文化遗产湖南花鼓戏的传承发展研究

湖南花鼓戏本身融聚了地域文化、民俗文化、音乐文化、舞台文化等多元一体化的虚拟价值,能在满足人们心理需求和精神需求的同时容介其他要素信息,达到互利双赢的业态。在不断发展变迁的过程中,它早已渗透品牌、服务、体验和文化消费等元素,衍生出非物质形式的虚拟经济。本文基于此,从广义虚拟经济视角探讨与湖南花鼓戏的相关性,提出非物质文化遗产的保护不能完全脱离社会经济的轨道,应将两者结合寻求打造组合拳的创新发展模式。

虚拟现实技术在花境设计中的应用研究

数字及信息技术在风景园林学科各领域中的应用越来越广泛,其中园林植物景观形态与配置设计方面的虚拟仿真一直是备受关注的课题。本文介绍虚拟现实技术(Virtual Reality)在风景园林植物景观设计中的应用特点及现状问题,基于光辉城市(Mars)平台,从定性分析与定量设计2个层面,通过花境植物素材还原度验证、生长参数模拟、动态变化模拟等手段,结合花境设计实例,探讨虚拟现实技术在花境设计中的应用过程,试图为虚拟现实技术在植物景观设计理论研究及设计实践的应用提供创新研究视角及思路。

虚拟花卉景观可视化建模和交互技术应用研究

虚拟景观是虚拟现实近年来的研究热点之一,虚拟花卉作为虚拟景观中重要的研究对象,由于其形态结构复杂、变化多样,因此虚拟仿真难度较高。本文根据可视化建模的相关方法,提出一套系统的、专门用于虚拟花卉景观的可视化建模方法,并通过实验证明了该方法具有建模效率高、模型逼真自然的特点。此外,本文还介绍了如何基于VRPlatform平台,快速实现花卉景观交互式漫游系统开发的方法。本文对虚拟花卉景观建模和漫游系统开发有一定指导作用和价值。

探索常见园林技术的应用

近年来,随着我国城市化进程的不断加快,园林艺术景观在城市化建设中的应用也越来越广泛。通过分析边坡绿化技术在城市化建设中的实际应用,阐述了园林花卉技术在景观建设中的应用,并针对当前园林计算机虚拟现实技术的应用进行了研究,提出在运用园林技术时,要控制园林绿化工程的施工质量,并指出在实践中应充分利用观赏植物资源。通过此次研究,希望能实现园林技术的推广和深入研究,不断提高园林技术的整体水平和应用效果。

《簪花仕女图》仕女服饰复原研究

《簪花仕女图》是周昉绘制的仕女画,对研究唐代服饰有重要的参考价值。然而,目前学者们对《簪花仕女图》的研究集中在服饰文化、历史学、服装美学等角度。本文从服装工程的角度,对仕女服饰的款式、尺寸、结构等进行研究。基于虚拟试衣技术,对仕女的服饰进行2D结构复原和3D建模,探索一种中国古服饰复原与展示新手法。研究表明:《簪花仕女图》具有写实性,画中的服饰具有可信度;利用虚拟试衣技术将唐朝服饰数字化,建立虚拟模特、进行样板绘制、虚拟缝合、虚拟展示,对唐朝服饰的传承和保护具有重要意义;通过比例分析来探索服饰尺寸关系是可行的,为其他图像服饰的研究提供了理论基础和实验方法。

基于虚拟现实技术的潮州通花瓷造型设计实现

以增强通花瓷造型设计可视化效果为目的,提出基于虚拟现实技术的潮州通花瓷造型设计方法。在Rhion软件平台中利用Nurbs曲面构建基本的通花瓷三维模型;在UE4引擎中渲染通花瓷瓷面效果、基于Suggestive Contours法渲染通花瓷彩绘特效、利用植物基本“构造模型”渲染瓷花造型;借助VR-Platform三维视景仿真平台创建通花瓷造型设计可视化仿真环境并创建用户功能。研究表明:该方法设计的通花瓷造型逼真、可视化效果突出、设计效率优,获得了较高的用户满意度;瓶身、耳部、镂空部位立体感评价均在95分及以上,瓷花造型最低得分达到94分,说明通花瓷造型设计的立体感整体较优。可见,基于虚拟现实的通花瓷造型设计方法能够满足造型设计需求,具有一定的推广应用价值。