基于L-系统的分形植物模拟研究

鉴于动态植物模拟生动逼真的要求,致力于为植物动态模拟领域提供更加广阔的图形选择空间,文中以分形理论为基础,首先介绍了L-系统文法的基本原理,详细阐述了L-系统文法对植物的生成规则,并在VC＋＋6.0环境下用字符串替换算法对植物进行模拟,给出了具体的分形图形模拟步骤,进而对生成流程做出分析。通过连续改变字符串内部参数,模拟植物在风中摇曳的姿态,从而产生逼真的动态效果,避免出现建模方法下生成的植物呆板、不自然的现象。实验结果表明,通过连续改变生成角度以实现植物的动态模拟效果,实现了比较好的动态视觉效果,从而逼真模拟自然界中的动态植物,满足了实验要求。     

植物形态的L-系统基因建模

从遗传学的角度,人们常把｛基本串,分枝模型,单位长度,单位角度｝称为植物的基因结构。本文作者提出了关于植物形态的L-系统基因建模的概念,在此基础上对植物的计算机模拟大大简化了传统的植物模拟过程。本文分别对乔木、灌木、花卉、松柏等植物进行了L-系统基因建模,并在此基础上实现了它们的计算机模拟。     

植物形态的L-系统基因建模

从遗传学的角度,人们常把{基本串,分枝模型,单位长度,单位角度}称为植物的基因结构.本文作者提出了关于植物形态的L-系统基因建模的概念,在此基础上对植物的计算机模拟大大简化了传统的植物模拟过程.本文分别对乔木、灌木、花卉、松柏等植物进行了L-系统基因建模,并在此基础上实现了它们的计算机模拟.     

二维L-系统的推广及在植物模拟中的应用

弯曲枝条的模拟是植物模拟的重要组成部分,L-系统是植物模拟的重要方法之一。如果用L-系统模拟弯曲的枝条,则需要大量的产生式。通过在产生式中增加弯曲符号以及描述弯曲程度的曲率函数得到了函数L-系统。利用函数L-系统模拟植物,在不改变产生式个数的情况下,通过调整曲率函数能够绘制出相同拓扑结构,但整体形态差异较大的植物;利用函数L-系统模拟具有弯曲枝条的植物,产生式简洁,同时在编程时,容易控制枝条的长度。     

基于L系统的植物生长方程应用研究

以基本的L系统模拟植物生长过程为基础,根据植物生长的特性,将Logistics生长方程运用到植物的节间生长过程,并结合参数L系统与随机L系统的虚拟植物模拟特点,更好地体现植物的真实性生长。最后,利用VC6.0环境模拟实现了L系统的植物生长过程。     

植物真实感建模方法研究

1 引言许多植物的建模方法往往只注重模拟植物的生长,如L-系统主要是通过一系列产生规则模拟植物的生长过程,A-系统和忠实于植物真实结构和生长的系统同样也是着重于植物生长的模拟,由于没有植物的真实的三维表达模型,这些方法中植物的建模和真实感处理往往是脱节的,导致无法综合采用对植物的多种建模方法。而有些方法则注重于对植物的真实感表示,如对枫树的真实感处理方法,其应用的局限性也是显而易见的。     

基于L-系统的分形植物形态建模方法研究

植物生长过程中所表现出来的分形特征是虚拟植物形态发生的重要研究内容,而L-系统在表达具有分形特征的虚拟植物形态上具有明显的不可控特点,严重影响了L-系统的广泛应用。为了更好地研究自然界植物的分形特征,以植物分枝结构和几何形态的量化为前提,建立植物分形特征和L-系统的映射关系,应用改进的L-系统拟合分形植物的生长过程,并结合B-样条曲线动态控制分形植物的弯曲,生成丰富多样的、具有逼真分形效果的虚拟植物形态。     

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。     

基于改进L-系统的植物形态建模方法研究

L-系统是表达植物拓扑形态结构的重要方法之一。然而传统的L-系统表达植物枝条弯曲的方法复杂,产生式难以提炼,生成的枝条结构生硬。为了更好地模拟植物枝条弯曲的形态结构,对传统的L-系统进行改进。改进的L-系统将B-样条曲线的数学表达式转化为L-系统的规则产生式,以生长节点为中心,结合B-样条曲线表达,灵活控制枝干的弯曲性,并且采用生长节点的动态数据结构设计,最终实现植物枝条形态的逼真模拟效果。     

交互式植物建模系统

植物建模是研究植物的形态结构及其生长发生过程的重要手段,也是计算机图形学的研究热点之一.文中设计出一套满足用户需要的、可以生成各种不同的植物形态结构的交互式植物建模系统.根据植物枝干的形态特征,在建模过程中首先采用迭代的方法生成若干不同的分枝,然后根据全局算法将不同的分枝组合成植物的整体分枝结构.用户可以通过系统提供的交互式界面调整参数,控制每一步的生成结果;在叶片建模过程中,结合植物形态学知识可提供大量的叶片模型以及叶序排列模式,用户选择相应的叶片模型或根据需要添加新的叶片模型.实验结果表明,该系统操作简单方便,生成的植物真实感较强.     

三维嵌套L系统及其在植物模拟中的应用

随着分形理论研究的不断发展,虚拟植物已经成为计算机图形学研究的热点问题之一。其中,L系统以其定义的简洁性和高度的结构化特点,成为植物形态模拟中最常用的方法之一。在简要介绍其表达机制的基础上,利用计算机对植物的形态进行了模拟,提出了一种嵌套L系统,它采用过程化形式控制树木的形态,避开了去寻找L系统生成规则的难点,构造了椰子树的模型,从实验模拟结果看,嵌套L系统可以更逼真地反映植物的形态。     

一种基于图像的植物器官重建

该文提出了一种基于植物器官图像的器官重建方法,系统实现步骤包括:图像预处理、轮廓的提取、二值化、细线化、矢量化、三角剖分,从而实现器官的重建。文章以叶为例,实现了叶可视化重建。系统考虑叶图像的特点,设计了优化的轮廓提取算法;并对Hilditch细线算法进行改进,提出了一种快速细线化算法。文章提出的器官重建方法可用于多种植物模型(如L系统)的器官外观建模;由于采用基于图像的技术,系统具有逼真的外观效果,实现了植物器官快速可视化重建。     

利用L-系统和Bezier曲面的植物花朵模拟模型

文章提出了一种模拟植物花朵的模型。在用L-系统描述花朵的拓扑结构的基础上,利用Bezier曲面表现花朵的几何结构,将花朵的拓扑结构和几何结构结合起来,给出了植物花朵的图形生成算法,并生成了苹果花朵具体实例。该算法简单直观,生成的图形形象逼真,真实感较强,再现了自然美,适合于娱乐和教育等应用领域。     

3Gmap L-systems: an application to the modelling of wood

In this paper an extension of L-systems is proposed, based on three-dimensional (3D) generalized maps that allow an easier control of the internal structure of 3D objects. A first and original application of this extension is also proposed: wood modelling by growth simulation. Numerous other applications of our work are possible, in the area of computer graphics, as well as in botanical science.     

开放式环境下基于多Agent角色协作的虚拟植物建模方法

在计算机中模拟植物生长发育情况在农学、林学、遥感和生态学上都有很广泛的应用.静态环境下的模拟工作已做得很好,但在动态环境下模拟工作由于难度较大而成果较少.基于多智能体角色协作机制,提出一种在开放式环境下虚拟植物的建模方法.模型考虑了角色分配、角色回收、基于L_系统的树形模型算法、各种随机因素影响、剪枝算法和光照影响算法.对于Agent技术在虚拟植物建模上的研究提出了一些应用方法和技术路线.     

Design and Implementation of the L+C Modeling Language

L-systems are parallel grammars that provide a theoretical foundation for a class of programs used in the simulation of plant development and procedural image synthesis. In particular, the formalism of L-systems guides the construction of declarative languages for specifying input to these programs. We outline key factors that have motivated the development of L-system-based languages in the past, and introduce a new language, L+C, that addresses the shortcomings of its predecessors. We also describe a simulation program, lpfg, which makes it possible to execute models specified in L+C. To this end, L+C programs are translated into C++, compiled into a DLL, and linked with lpfg at runtime. The use of this strategy simplifies the implementation of the modeling system.     

Database Technologies for L-System Simulations in Virtual Plant Applications on Bioinformatics

One of the most important advantages of database systems is that the underlying mathematics is rich enough to specify very complex operations with a small number of statements in the database language. This research covers an aspect of biological informatics that is the marriage of information technology and biology, involving the study of real-world phenomena using virtual plants derived from L-systems simulation. L-systems were introduced by Aristid Lindenmayer as a mathematical model of multicellular organisms. Not much consideration has been given to the problem of persistent storage for these simulations. Current procedures for querying data generated by L-systems for scientific experiments, simulations and measurements are also inadequate. To address these problems the research in this paper presents a generic process for data-modeling tools (L-DBM) between L-systems and database systems. This paper shows how L-system productions can be generically and automatically represented in database schemas and how a database can be populated from the L-system strings. This paper further describes the idea of pre-computing recursive structures in the data into derived attributes using compiler generation. A method to allow a correspondence between biologists' terms and compiler-generated terms in a biologist computing environment is supplied. Once the L-DBM gets any specific L-systems productions and its declarations, it can generate the specific schema for both simple correspondence terminology and also complex recursive structure data attributes and relationships.     

植物形态结构的计算机模拟

本文介绍应用计算机图形学进行植物形态结构研究的意义，讨论了植物形态结构的计算机模拟及其基本方法，并在植物模拟的进一步研究提出几点建议。     

基于L系统的虚拟植物仿真研究

虚拟植物仿真是指利用计算机在三维空间中模拟植物的具体形态.主要介绍在采用目前比较流行的L系统对二叉树的描述的基础上,结合利用OpenGL对树木进行仿真的过程,针对改进模拟树木的视觉效果所进行的一些工作.