苹果花序几何造型及可视化研究

重构出植物的三维形态是数字植物研究的重要内容之一.为了实现对苹果花及花序三维形态结构的交互设计、几何建模和真实感显示,提出了精确描述苹果花序三维形态结构的数学模型及可视化方法.通过对苹果花及花序形态结构的观测分析,分别提出了描述花柄、花托、花萼、花瓣、雄蕊和雌蕊三维形态结构的数学模型,并提取了模型的控制参数;进一步整合苹果花及花序的拓扑结构信息,实现了苹果花及花序的三维重建.为了增强花的真实感,提出了花柄、花托和花萼上绒毛的生成方法.结果表明,该方法可控性强,易于操作,可以精确重构出苹果花和花序的三维形态,并可实现开花过程的可视化模拟、具有较强的真实感.     

基于数据约束的黄瓜叶片参数化建模

提出一种基于数据约束的黄瓜叶片参数化建模方法。该方法首先通过对真实叶片形态数据的统计分析获得叶脉分布以及叶缘特征两类形态特征参数,用来约束叶片整体形状并分区域描述叶缘形态细节,再根据参数值计算出叶片轮廓特征点的三维坐标,利用轮廓中轴骨架建模方法生成叶片的三维网格,最后采用纹理贴图技术增加真实感。试验结果表明,采用该方法可以快速、灵活地构建出黄瓜叶片的三维形态,具有较强的真实感效果。     

植物叶片萎蔫过程的物理表示方法

为定量化描述植物叶片萎蔫的动态过程,提出一种基于物理模型的描述方法。首先基于植物叶片的三维模型构造体素结构用以抽象植物的细胞结构,在此基础上利用质点弹簧模型表示细胞之间的受力关系,然后根据欧拉-拉格朗日方程描述细胞的运动过程,最后采用隐式纽马克积分法对方程求解进而得到细胞的三维位置变化。以萎蔫状态下叶尖在几何空间的变化轨迹作为参考属性进行数据验证,模拟的叶尖运动方向与实测值相差19°,实测的叶尖三维空间位置与模拟结果的距离差值在0.68 cm至3.0 cm之间,数据表明所提算法得到的叶尖变化轨迹与真实叶尖变化轨迹接近;其次,从视觉角度评价,也可逼真地模拟萎蔫状态下叶片三维形态的变化过程。     

果树冠层形态特征测量与分析研究进展

冠层是果树最先接触外界环境与光照的部位,是果树光合作用和呼吸作用的直接通道。果树冠层的形态特征不仅直接塑造了果树丰富的外观造型,同时也间接反映了果树的生长状况和产量潜力。综述了国内外研究者提出的针对果树冠层形态特征的多种测量技术和分析方法,并对今后果树冠层形态特征分析的主要研究目标进行展望,以期为相关人员进一步开展果树冠层形态特征研究和应用提供有益的参考。     

幼苗期油菜几何造型研究

[目的]研究幼苗期油菜的几何造型。[方法]通过对幼苗期油菜的形态结构和生长过程的观测分析,提出了基于形态结构特征参数的幼苗期油菜三维形态数学模型及其可视化方法。根据油菜各器官的形态结构特征提取了不同的控制参数,并利用3次Bézier曲面生成大小各异的油菜叶片与叶柄模型,同时采用上下底面积不同的圆柱体作为主茎模型,最后通过旋转、缩放、拼接等操作实现了幼苗期整株油菜的三维重建。[结果]该方法具有一定的可控性,简单方便,可快速构建幼苗期油菜几何模型。[结论]为油菜形态模型研究提供了参考。     

植物三维点云模型的处理应用

阐述了一种植物三维点云模型数据处理的方法,简述植物逆向工程的相关概念,提出植物逆向工程数据的获取及处理技术,阐述应用软件实现对黄瓜叶片、烟草叶片的三维点云模型的数据简化、三角网格生成、模型优化等操作,探索了面向植物三维点云模型的数据处理技术应用。     

农业园虚拟现实创意展示系统研究

虚拟现实技术作为一门综合了众多科学技术而发展起来的实用性技术,已经广泛应用于多种领域,但是适用于农业领域的虚拟现实技术研究还较少。通过构建农业三维模型资源库、虚拟漫游互动组件,研发了农业园虚拟现实创意展示系统,实现农业园的规划设计、全景鸟瞰、新产品新设备推介以及互动漫游功能,旨在为农业科技的可视化宣传展示、虚拟互动体验和操作培训提供创新的技术手段,推动虚拟现实技术在农业领域的应用发展。     

基于参数化的玉米叶片三维模型主脉提取

提取玉米叶片三维点云模型主脉对于建立真实玉米叶片模型具有指导意义。本文利用计算机图形学中的相关算法,包括离散网格的平均曲率计算、网格曲面的参数化以及点云数据的骨骼提取等,对扫描得到的玉米叶片三维点云模型进行主脉曲线提取。整个算法分为3步:不完整主脉三维点集提取、完整主脉点集提取和三维主脉重建。通过对不同种类玉米叶片三维扫描数据进行实验证明,该算法可以快速、准确地得到玉米叶片的主脉曲线。     

番茄植株三维形态精确重构研究

为实现番茄形态的数字化设计与可视化模拟,通过对番茄进行长期的观察测量与分析,提出了对实测数据统计分析的基础上进行器官模板分类的几何建模方法.对叶片和侧枝进行了分类,每种分类都建立模板库.依据番茄器官的主要形态特征,提取器官几何模型的主控参数.结合模板技术实现了番茄主要器官和植株三维形态结构的交互式设计软件.所提出的基于番茄器官几何模型的植株结构交互式设计方法所构建的模型呈现多态性,并且对模型和对应的真实植株的垂直投影叶面积与总叶面积的比值进行了计算,分别为0.478 8和0.483 2,其误差为0.91％,具有较高的真实感效果.该设计方法易于结合农学知识,且满足番茄形态多样化的数字化设计要求,对形态结构复杂的园艺作物几何建模具有一定的参考价值.     

苹果果实几何造型及可视化研究

提出了一种苹果果实几何造型的方法。采用Bézier曲线拟合苹果果实的轮廓,通过加入表征品种特征的扰动函数来控制果实表面的果棱。模型可控参数少且具有明确的生物学意义,易于与农业知识结合。针对苹果果实品种繁多、表面颜色丰富的特点,除了采用纹理映射方法绘制苹果表面外,还提出了基于颜色表的表面颜色随机填充法。实验结果表明该方法能够模拟多种苹果品种果实的外观特征,具有较好的真实感效果。