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。

基于双尺度自动机模型的植物花序模拟

花序的模拟是“虚拟植物生长”的重要研究内容 .以往的研究主要集中在怎样应用“L系统”模拟植物花序 .但L系统用字符串表示的产生式具有难以理解和使用的缺点 ,特别是模拟花序的生长和开花顺序时 ,结构复杂且模型参数不易确定 .而“双尺度自动机模型”是一种基于植物生长机理的植物形态发生模型 .该模型结构简洁明了 ,形象直观 ,易于理解和编程实现 .该文以几种典型花序的模拟为例 ,探讨了应用双尺度自动机模型模拟花序的方法 .通过在双尺度自动机模型中引入“同步生长机制”和“重复生长机制” ,能够模拟所有植物学中给出的花序类型 .并通过应用“生长延时机制” ,实现了“向顶开花”和“向基开花”两种开花顺序的模拟 ,避免了L系统用成花信号控制的缺点 .最后通过与L系统的比较 。

数字植物及其技术体系探讨

数字植物是数字农业的基础,是利用数字化方法研究植物,并为植物生命系统和农业生产过程的数字化表达、生长建模、过程模拟、可视化计算分析、协同科研实验、成果共享及集成应用提供信息服务和技术支撑平台。探讨数字植物及其技术体系对数字农业有重要的意义。本文介绍了数字植物的概念和内涵,分析了数字植物的基本研究问题,在此基础上探讨了数字植物的科学内涵和技术支撑体系,并讨论了该技术体系建设的重点和应采取的对策方法,以期为数字植物的进一步发展提供有益参考。

基于虚拟生长模型的温室番茄栽培管理专家系统

为改进传统农业专家系统的决策性能,动态表达其决策结果,提出并实现了基于虚拟生长模型的温室番茄栽培管理专家系统。介绍了系统的总体框架与功能模块,分析了系统实现的若干关键技术,如开发工具、知识表示方法、知识库的构建、虚拟番茄生长模型等。系统综合运用推理、预测、可视化与解释等机制帮助用户设计栽培管理方案,可视化模拟和预测温室番茄的生长发育进程。基于虚拟生长模型的温室番茄栽培管理专家系统初步实现了积温模型、形态发生模型与专家系统知识模型的综合集成,更适合温室番茄栽培管理的实际需要。试验表明该系统具有较好的应用前景。

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。

一种新的植物枝条弯曲生成算法

枝条弯曲模拟对于形象地绘制植物图形很重要 .从计算机图形学的角度出发 ,提出了一种计算枝条弯曲形状的简易力学模型 ,实现了基于“双尺度自动机模型”的枝条弯曲算法 .该算法虽然所需参数少 ,但能有效地生成自然逼真的枝条弯曲形状 ,并且能反映植物在生长中枝条的动态弯曲过程 .

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。

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。

玉米虚拟生长研究综述

虚拟植物生长是农业信息技术和计算机图形学领域中主要的研究课题之一。虚拟植物生长就是在计算机上仿真模拟植物在三维空间的生长过程,它在农林业等领域有着广阔的应用前景。介绍了虚拟植物生长模型的分类和生成植物图形的方法,综述了玉米虚拟生长的研究现状。

果树单果生长建模方法研究

研究了果树单果生长过程的建模算法。首先针对Bézier曲面改进微分L-system,以加强其封装性;设计了一种单果生长过程建模的通用算法;以柑橘和苹果果实为例,采用该算法进行建模实验,结果表明该算法对果树单果生长过程的模拟能达到较好的效果。

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。

利用组件技术实现基于器官装配的虚拟作物

文章将组件技术引入虚拟作物的构建过程,给出了虚拟作物器官的组件模型以及构建基于该组件模型的组件装配工具的方法和步骤。同时给出了一种基于生长点的作物器官组件对象生长依赖关系建立方法,最终利用这一方法将作物器官组件对象装配成完整的虚拟作物。

虚拟植物技术的研究综述

虚拟植物技术是信息农业的一个重要方面,对预测和调控植物生长发育及其对环境的反应研究有着十分重要的意义。简要回顾并总结了国内外虚拟植物研究的历史和发展状况,着重分析了该领域当前存在的问题,指出了该领域未来一段时期的研究热点和发展方向。

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。

基于曲线参数方程的植物果实造型

基于曲线参数方程的植物果实造型方法通过果实主轴线和截面曲线参数方程计算出果实表面的网格面以及各顶点的法线,从而实现了植物果实的造型;通过在曲线方程上叠加扰动函数解决了果实生长过程中的形变问题。实验证明该方法能够较逼真地模拟植物果实形态及其生长过程。

基于环境敏感的虚拟植物生长仿真

仿真局部环境对植物生长的影响,特别是在剪枝条件下的植物生长状况,对数字农业的发展和虚拟园艺设计具有重要意义。已有的成果运用环境敏感L系统实现了二维植物在正方形边界内的剪枝生长仿真,但未能模拟真实植物生长受环境的影响。在此基础上,运用三维植物生长模型,实现了三维植物在剪枝条件下的生长过程仿真。实验结果表明,环境敏感L系统能够很好地模拟真实植物和外部包围盒之间的交互,为下一步研究植物同其他外界环境因素的交互打下了基础。

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。

一种基于环境变化的树木动态生长仿真模型

研究虚拟植物生长的仿真应用较广。针对数字娱乐领域中用于虚拟场景的植物形态-功能仿真的有限需求,为了提高真实性,提出了一种通用的基于环境变化的虚拟树木动态生长的仿真模型,来仿真各种树木的生长过程。采用L系统描述树木的拓扑结构,结合植物学相关知识,引入了环境因素对树木生长的影响,将树木的生物学特性进行抽象与加权处理,建立了树木生长与光照信息交换的简洁算法。仿真实验结果表明,该模型能较好地反映了环境因素变化对植物生长的影响,较真实地仿真再现了树木的动态生长过程。

基于L-系统的虚拟植物生长模型设计

现代农业发展需要植物生长模拟技术的支持,而迅速发展起来的虚拟植物模拟也成为研究作物生长领域的一个热点。为此,研究了L-系统方法用于描述虚拟植物生长的表达机制。基于植物形态的分形特征,采用L-系统方法,在虚拟植物生长方面,结合计算机图形学技术的有力支持,对植物生长过程进行了模拟研究。

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。