虚拟植物生长机模型构建技术研究

针对虚拟植物在农林业中的应用，提出了基于双尺度自动机的“生长机”模型构建技术，对生理生态模型和形态发生模型的接口进行了定义，并兼顾生长机模型构建的普适性，采用模块化设计，减少了由于专用模型修改带来的大量代码改动，该技术经过验证取得了预期效果。     

虚拟植物建模及其软件开发进展

虚拟植物是随着信息技术进步而迅速发展起来的新兴研究领域,已成为计算机领域的研究热点之一.虚拟植物就是在计算机上模拟植物的连续生长过程.本文介绍了若干种常见的虚拟植物建模方法(如L系统、粒子系统、分形方法、IFS等)和生成软件(如AMAP、Xfrog、Plant Studio等),分析比较了它们的特点.并对该领域的研究现况及发展前景作了简述.     

虚拟植物生长模型

该文提出了一个“基于状态空间的虚拟植物结构生长模型”。较之L-系统,该模型既能够反映植物并行生长,也能够连续、动态地模拟这一过程;不仅可以调节与控制,而且易于理解;拓展了状态空间理论的应用领域,为虚拟农林提供了具有实际应用价值的研究方法。     

虚拟矿山井下环境系统分析及其模型构建技术研究

虚拟矿山井下环境系统是利用虚拟现实技术及其软硬件设备,根据煤矿井下巷道数据应用计算机模拟出煤矿井下环境三维空间,该系统可使相关人员自然地与煤矿井下各种虚拟设施进行交互。该文将虚拟现实技术与煤矿开采相结合,对虚拟矿山井下环境系统进行了研究,对虚拟矿山井下环境系统结构、井下环境模型及其数学模型构建方法、井下环境地形结构及实体模型构建方法和井下环境运动实体模型构建方法进行了分析,为促进虚拟现实技术在我国煤矿开采中全面应用打下了基础。     

基于图像的虚拟植物形态数据获取方法研究

在虚拟植物技术研究中,植物原始几何形态数据的获取是非常重要的,而传统的人工测量方法不但费时费力,且测量精度也不能满足后续建模的需要.为准确提取测量数据,从植物叶片入手,探讨了一种将数字图像处理与矢量化技术相结合的方法,首先将植物叶片栅格图像转换为矢量化的形态特征图像,并且以DXF矢量图形文件的格式输出,然后由Auto-CAD读取并获得叶片几何形态数据的方法.实验证明方法测量精度较高、效率高、费用低,具有较强的实用性.     

基于DLA的虚拟植物根系模拟方法研究

传统的根系研究模型注重于根系外观形态的模拟,而将根系的生理生态结合起来的模拟方法则较少。对于农业信息技术而言,根系生理生态的研究模型能更好地服务于农林业领域。文中在研究了DLA模型的特点及其应用的基础上,分析了基本DLA模型的不足并提出了一种改进的DLA模型,用于植物须根系的向水性模拟。该模型结合参数可控方法体现了植物须根系向水性的动态生长过程,一定程度上符合实际植物的生长机理,并在VC＋＋6.0上给出了模拟效果图。模拟结果显示,改进的模型能够逼真、细腻地模拟须根系的向水性生长形态。最后指出了改进DLA算法关于根系建模进一步的研究方向。     

基于碳动力学模型的虚拟拟南芥植物生长模拟

具有植物生理特征的花卉植物功能结构模拟是目前虚拟植物的研究热点。基于反映植物生长机理的碳动力学模型和L-systems的形态结构表达,提出了一种功能结构相统一的高度真实的虚拟植物生长模拟算法。利用L-systems的形态构造方法对拟南芥植物组织器官的动态生长规则进行了表达;植物生长基元（茎节间、叶、花）的分枝生长考虑了碳汇生物量在基元的传输和分配,并定义生长曲线函数描述叶片和节间在不同生长发育阶段的动态生长演替过程。实例证明该算法能较准确地模拟拟南芥的动态生长过程,模拟生长曲线跟实际生长曲线相吻合,验证了算法有效性。     

虚拟植物枝条生长与形态生成模型研究

文章提出了一个新的植物形态生长的动态模拟方法,该方法基于状态空间理论,将植物的生长视为三维状态空间中状态矢量的运动过程,并综合考虑了趋光作用与分枝自重对植物形态的影响。该模型既能连续、动态地模拟植物并行生长,又能反映植物形态结构与生长机理的关系,模型直观,易于理解,为虚拟农林以及计算机动画等提供了具有实际应用价值的研究方法。     

GreenLab模型下的虚拟植物器官造型工具软件

GreenLab模型是一个忠实于植物学原理、侧重于农林学应用的虚拟植物模型.为了快速地进行虚拟植物器官造型,介绍了一种植物器官造型工具GreenLab-Organ,并重点介绍了叶的造型,同时提供了包括手动、半自动、自动在内的多种实际有效的3D叶片造型方法,正特别讨论了LOD技术,并给出若干准则.对于从2D到3D的投影则使用了椭球面、马鞍面和Bezier曲面,从而丰富了变形种类,并提供了更为灵活的空间点编辑手段.对于果实和茎的造型则提供了初步满足模拟需求的器官,另外,还对所有器官的规定几何属性进行了归一化处理.该软件编辑手段灵活,界面友好.     

由物体线框模型构建表面模型研究综述

三维重建过程中线框模型往往作为中间模型出现,由于线框模型的二义性以及过 于简单的信息制约了它的应用,通常都要将其转换为表面模型或实体模型。该文主要围绕三维 重建中线框模型的表面构建问题,分析其中所面临的难点。根据三维重建源对象的不同,对直 接从线框模型提取特征构建表面模型、面向线框模型从单幅线图构建表面模型以及基于多面投 影图构建表面模型三个方面,综述了当前对线框模型进行表面构建的方法。在此基础上指出研 究中尚存在的问题并展望未来的发展趋势。     

基于三维模型转换器的虚拟植物可视化

提出了一个基于三维器官模型转换器来实现虚拟植物生长可视化的方法。该转换器的主要功能是在虚拟植物生长可视化系统内导入由三维建模软件所构造的具有表面细节的植物器官模型,之后结合L系统,实现由植物生长规律指导下的虚拟植物生长过程的实时模拟。实验结果表明,该方法改善了原有的一些虚拟植物生长可视化系统只考虑对器官进行几何建模,而忽略器官表面细节导致的展现效果真实感显著差异的缺陷。     

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。     

基于生长模型的温室虚拟黄瓜构建研究*

在温室内对黄瓜植株生长进行实验观测,以生育期内累积生长度日为参数分别建立黄瓜的形态发生与生理功能模型.采用类封装技术对植株生长单元及器官类进行定义,建立植株拓扑结构与器官形态变化的规则化描述模型,通过信息融合与重构处理构建植株生长的虚拟模型.实验表明该方法在虚拟植株生长方面具有一定的可行性和有效性,为动态掌握和预测适宜...     

基于三层植物模型的大规模植物模拟方法*

针对在大规模植物模拟中基于三维几何网格模型的植物模拟方法内存消耗大,以及基于二维平面模型的植物模拟方法近视点模糊缺陷问题,提出了一种基于三层植物模型的大规模植物模拟方法。该方法将大规模植物分为三层：精度高的几何网格模型层、精度适中的Impostor模型层和精度低的Billboard模型层。根据植物到视点的距离,动态加载相应层中的模型,即当植物距视点较近时,加载精度高的几何网格模型层中的模型;当植物距视点较远时,加载精度适中的Impostor模型层中的模型;当植物距视点很远时,加载精度低的Billboard模型层中的模型。最后,利用Ogre图形引擎对三种植物模拟方法进行了渲染效果对比实验。由实验结果可知,该方法可以在低内存消耗情况下,取得与基于三维几何网格模型的植物模拟方法一样的逼真感,取得与基于二维平面模型的植物模拟方法相近的渲染速度。     

一种虚拟社区信任机制模型的构建方法

虚拟社区是网络社会化的重要产物,在众多网络应用中发展极为迅速.虚拟社区以现实社区为原型,社区成员间的交互行为很大程度上依赖于信任关系,稳定良好的信任环境对于虚拟社区的健康发展十分重要.通过分析虚拟社区的特性,结合现有实现机制的相关经验,在课题信任模型研究的基础上提出了一种基于结构化P2P网络环境的虚拟社区的信任模型构建方法.通过分析现实社会社区与虚拟社区的层次关系和映射关系,结合结构化P2P网络环境的特点和优势,使得社区构建更为真实合理,从而有效地提高了虚拟社区的运作性能.     

虚拟维修模型的校验方法研究

介绍了虚拟雏修与建模仿真的关系,分析了虚拟维修模型校验的特点,研究了虚拟维修模型校验的方法,分别应用置信区间法、假设检验法、Bayes法、TIC法、频谱分析法从静态性能和动态性能两个方面对模型实施校验,从而为虚拟维修模型准确性、实时性提供了较为可靠的验证方法.为虚拟维修模型的校验提供一套系统的理论和方法,有利于虚拟维修模型得到更好应用.     

基于虚拟表示模型的Web页面模块化设计方法

在虚拟网页技术基础上,借鉴模块化程序设计思想,提出了Web页面模块化设计方法。将虚拟网页技术与模块化相结合,可显著改变信息的组织与存储方式,具有支持模块级的网页设计复用、快速重组、扩展与更新等显著特点。     

基于虚拟模型的自适应解耦抗扰控制

针对一类多变量非线性耦合系统,提出了一种基于虚拟模型的非线性自适应控制器.首先将非线性系统线性化处理并将其作为虚拟模型,对该模型设计线性自适应控制律.然后将线性控制律分别应用在虚拟系统和受控的实际非线性系统上,根据两者的输出误差设计补偿控制律,以达到对实际被控对象进行自适应解耦抗扰的目的.利用李雅普诺夫稳定理论给出了控制系统稳定性条件.实验仿真验证了控制算法的有效性.     

一种用于在线搭建的虚拟展览馆拆分及检索方法*

以“2010年中国上海网上世博会”为研究背景,针对网页中用户在线拖动搭建虚拟展览馆的动态生成和个性化定制要求,从虚拟展览馆的组件特征、数据构成和应用网络方面进行了分析,提出了以具像特征体描述为原则的组件化拆分方法,建立了基于基因特征的展览馆组件编码规则和B/S架构下的二次检索机制,由实验导出了组件传输时间和场景构建响应速度的关系及优化方法。通过应用于网上博览会在线拖动搭建系统,证明了该方法有效解决了网页中动态构建虚拟展览馆的元素组合和重构问题。     

基于视频特征提取的虚拟植物动态仿真研究*

植物生长信息的提取与重构是在计算机上实现植物生长动态仿真的基础和关键。以树的生长为对象,将包含植物生长信息的视频图像转换为若干关键帧数据,提取反映植株拓扑结构与器官形态变化的特征信息,采用枝条拼接算法对植株拓扑变化过程进行重构。通过3DMAX开发平台对植株生长过程进行重建,结果表明该方法既能有效构建植株生长的数字化模型,又能较好地虚拟植物生长和形态演变过程。