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虚拟植物生长建模可视化技术研究

胡海清

  虚拟植物生长可视化技术忠实于植物生长机理,采用图像处理、虚拟现实、计算机仿真等技术来实现植物生长建模的可视化,具有重要的理论和实践意义。长期以来,人们对人造世界在计算机上的模拟显示有了充分的认识,并且趋于成熟。然而,如何在计算机上实现对植物的真实模拟是计算机图形学研究的一个难点,就目前的研究进展而言,无论是植物的生理模型或是形态模型上,人们都无法对自然植物进行准确数学建模。当前常见的植物建模的方法大都是基于分形的思想,通过描述植物整体和局部的自相似性的特点来对植物进行建模,其基本的方法有迭代函数、粒子系统和 L 系统等;每种方法都有一定的局限性和适用范围,只能满足某一方面的需求。 本文第一章分析了国外虚拟植物生长方面的研究现状和实现的方法,指出了现在的研究方法和解决方案的优缺点;并对主要方法进行了部分实验验证。 第二章深入分析了迭代函数、粒子系统和 L 系统三种植物的建模方法。迭代函数系统表达能力强,但其变换函数难以获取;粒子系统只适合“模糊”状态的物体,而 L 系统规则提取困难以及时间复杂度高。在分析了三种方法的优缺点后,提出了一种基于 L 系统和传统表面建模的植物建模方法----EasyL 系统。 第三章提出了一种植物器官建模简单可行的方法,基本思想是首先获取能够反映植物特征的图像,通过对图像的特征进行提取,生成图形符号,再对器官的图形符号进行变换来实现植物器官三维符号的建模。并用此方法对叶器官的建模进行了实验,给出了实验结果。 第四章在实现了器官建模的基础上,开发了基于 EasyL 系统的虚拟植物建模软件-VP1.0(Virtual Plant 1.0),该系统的输入是 EasyL系统的文法和植物器官的模型符号,输出是全三维模型的真实植物模型,并且允许用户设置摄像机和灯光等多个参数从不同的角度来对生成的植物进行观察。 最后,对全文的工作进行了总结,并对以后的工作进行了展望。……   
[关键词]:虚拟植物生长;三维重建;器官建模;L 系统;迭代函数;粒子系统
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:重庆大学2004年
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