虚拟植物叶片的可视化建模技术研究
植物器官精细建模技术研究综述
福建电脑２０１０年第１期植物器官精细建模技术研究综述王伟斌（福建省空间信息工程研究中心福建福州３５０００２）【摘要】：本文在虚拟植物器官几何造型技术研究的基础上。
对植物体中器官尺度的精细建模技术进行重点研究．依据植物器官的不同特点，以植物体最重要的叶器官和果实器官为例。
综述了目前国内外主流的植物器官精细建模方法。
【关键词】：植物器官造型、自由曲线、精细建模１．引言目前，随着虚拟植物理论及技术研究的不断深人．虚拟植物应用领域的不断扩大，虚拟植物逐渐朝着两个重要的趋势发展．一是朔着大范围、高复杂度的大场景实时绘制方向发展．例如实时绘制复杂度高的森林场景．场景中涉及到的树木种类繁多．形态变化剧烈１１１．这对场景实时绘制效率和场景图形的层次细节模型（ＬＯＤ）显示都有很高的要求１２－３１。
另一个重要趋势就是组成植物体的器官尺度模型，例如植物的茎、叶、果实、花等器官的建立越来越朝着精准度高的方向发展ｆ蝴，即虚拟植物器官建模粒度越来越小．所建器官模型越来越精细．与植物的生理生态过程结合程度越来越高，能够越来越精确模拟植物的真实生理过程，然而．目前的虚拟植物研究中．涉及器官尺度的建模研究还处于起步阶段．困内外对植物器官进行有精确定义的儿何造型及形变的研究还不多见阐。
凶此．本文以植物器官精细建模技术为主要研究对象，针对目前研究力度不够深人的精细器官建模．展开研究。
以期能够减少外业实地测量的工作强度．缩短研究周期，节省人力物力，以实现农林业生产的可持续发展Ｆ＿哪．为将来制订合理的农林业技术措施，增加作物产量。
平衡周年供应，指导整形修剪等提供重要的可视化工具ｌ蜘１。
２．主要器官建模关键技术虚拟植物器官几何建模技术大致经历了三个主要的发展过程。
第一个阶段称之为传统的几何建模方法．即使用简单的几何图元模拟植物器官，例如使用棱柱模拟树干．球模拟果实等。
后来为了提高模拟精度，开始使用较为复杂的几何方法．例如多项式拟合、样条曲线、曲面等１９ｌ。
叶片三维造型方法
叶片三维造型方法嘿，朋友们！今天咱就来唠唠叶片三维造型方法。
你想想看，那叶片就像是大自然的艺术品，形态各异，美妙绝伦。
要把它们用三维的方式呈现出来，这可不是一件容易的事儿，但也超级有趣呀！咱先来说说传统的方法。
就好像是搭积木一样，一块一块地拼凑起来。
通过测量叶片的各种数据，比如长度、宽度、厚度啥的，然后在软件里一点一点地勾勒出形状。
这就像是在给叶片画像，得特别仔细，不能有一点儿差错。
还有一种方法呢，就像是给叶片拍了无数张照片，然后把这些照片里的信息整合起来，形成一个三维的模型。
这是不是很神奇？就好像我们有一双神奇的眼睛，能从各个角度看清叶片的模样。
那我们为啥要研究叶片三维造型方法呢？这用处可大了去啦！比如说在航空航天领域，飞机的机翼不就像是大大的叶片嘛。
要是能把叶片的造型研究得透透的，那设计出来的机翼就能飞得更高更远更稳啦！在能源领域，那些风力发电机的叶片，要是能通过更好的三维造型方法来设计，那就能发出更多的电呢！再想想，如果我们能把各种珍稀植物的叶片都用三维造型呈现出来，那不是相当于给它们做了一个永久的记录嘛。
以后的人们也能看到这些美丽的叶片，多棒呀！你说，这叶片三维造型方法是不是就像一把神奇的钥匙，能打开好多好多未知的大门呢？它让我们能更深入地了解叶片的世界，也能让我们利用这些知识创造出更多的奇迹。
咱普通人可能觉得这事儿离自己挺远，但其实不是呀！说不定哪天你就对植物感兴趣了，想自己动手做个叶片的三维模型呢。
到时候，你就会发现，哇，原来这么有意思呀！所以呀，不要小瞧这叶片三维造型方法，它里面的学问可大着呢！就像一个宝藏，等着我们去挖掘。
让我们一起走进这个神奇的世界，去探索、去发现、去创造吧！这难道不是一件超级酷的事情吗？相信我，一旦你深入了解了，你就会被它深深吸引，就像被那美丽的叶片吸引一样！。
虚拟树木生长建模及可视化研究综述
第42卷第11期2006年11月林业科学SCIE NTI A SI LVAE SI NIC AE V ol 142,N o 111N ov.,2006虚拟树木生长建模及可视化研究综述雷相东1 常 敏2 陆元昌1 赵天忠2(11中国林业科学研究院资源信息研究所 北京100091; 21北京林业大学信息学院 北京100083)摘 要: 虚拟树木,就是应用计算机模拟树木在三维空间中的生长发育状况,近年来已成为植物学、农林业、环境科学和计算机领域的研究热点。
生长模型和可视化技术是它的核心内容。
虚拟树木生长模型包括形态结构模型、功能模型和结构-功能模型等,其中结构-功能模型可以模拟树木与环境间的相互关系,其结果为树木的三维结构,因此它最为接近现实树木的生长,是虚拟树木生长模型的发展方向。
树木形态的复杂性与计算时间和空间的矛盾一直是可视化研究中的难点。
树木可视化还有不同于其他物体的特性,如多级分枝、枝条的弯曲、自相似、向光性、树木分枝间的光滑与非光滑连接等。
树木可视化软件可分为2类:纯图形学软件和基于结构-功能模型的软件,其应用已涉及娱乐、商业、计算机辅助景观设计、教育、科研和林业生产等方面;但在树木构筑型数据的采集和管理、结构-功能模型的建立、树木可视化技术的研究及面向林业生产等方面仍需要大量的工作。
关键词: 虚拟树木;生长模型;可视化中图分类号:S71;TP39118 文献标识码:A 文章编号:1001-7488(2006)11-0123-09收稿日期:2005-04-28。
基金项目:国家863计划项目(2003AA209020),国家自然科学基金项目(30371157)。
A R eview on G row th Modelling and Visualization for Virtual T reesLei X iangdong 1 Chang M in 2 Lu Y uanchang 1 Zhao T ianzhong 2(11Institute o f Forest Resources In formation Techniques ,C AF Beijing 100091;21College o f In formation ,Beijing Forestry Univer sity Beijing 100083)Abstract : Virtual trees are m odels that describe the grow th and development of a tree in 3D space by com puter simulation.The study of virtual plants has been m ore and m ore popular in botany ,agriculture ,forestry ,environmental sciences and com puter.G row th m odelling and visualization techniques are essential parts of virtual plants.G row th m odels of virtual trees include m orphological structural m odels ,functional m odels and functional 2structural m odels.Functional 2structural m odels may simulate the interaction between trees and its environment ,whose outputs are 3D structure of trees.Therefore ,functional 2structural m odels are m ore close to realistic tree grow th process and lead the trend of tree grow th m odelling.One of the major difficulties in tree visualization is the contradiction of between com puter time and mem ory occupation and tree m orphological structure com plexity.S pecific features different from normal objects for visualization cover self 2sim ilarity ,ram ification ,branch bending ,phototaxy ,sm oothly and un 2sm oothly blending branching etc.T ree visualization software is based on either pure graphics or functional 2structural m odels ,which has been applied in games ,commerce ,com puter 2assistant landscape design and forestry education ,research and practice.Further w ork should be done in the collection and management of tree architecture data ,the development of functional 2structural m odels ,the visualization techniques and forestry 2oriented application.K ey w ords : virtual trees ;grow th m odelling ;visualization森林是一个复杂的动态生态系统。
水稻叶片三维建模与叶色渲染
水稻叶片三维建模与叶色渲染汪丽萍;何火娇;杨红云【摘要】提出一种简单的水稻叶片三维建模与可视化方法.通过输入一张二维水稻叶片图像,提取叶片的基本轮廓,创建样条曲线并计算这些样条曲线的交点,然后将这些样条曲线相互连接构建水稻叶片分支脉络,从而建立叶片三维网格模型.利用纹理映射技术,将真实水稻叶片灰度纹理图像作为模型材质贴图,得到富含材质信息的叶片模型,结合前期建立的水稻叶色R、G、B三通道与SPAD的关系模型,实现了水稻叶色的实时渲染,得到的结果真实感强.%In this paper, a method to model rice leaves is proposed. The silhouette of the leaf is defined by inputting a grayscale which is converted from a scanned rice leaf image. By creating many spline curves and calculate the intersec-tions of them, and rice leaf veins are constructed by sweeping these generating curves along these intersections, then the rice leaf three-dimensional grid model is established. After that, the rice leaf grayscale image as the texture map which provides texture information and material information for the leaf model is used with texture-mapping technology to gen-erate the three-dimensional leaf model with material information. Combined with the relationship model between the rice leaf color channel R、G、B and SPAD, it realizes the real-time rendering of rice leaf color, and achieves promising realis-tic rendering results.【期刊名称】《计算机工程与应用》【年(卷),期】2017(053)024【总页数】4页(P187-190)【关键词】水稻;叶片;植物建模;渲染;可视化【作者】汪丽萍;何火娇;杨红云【作者单位】江西农业大学信息中心,南昌 330045;江西农业大学江西省高等学校农业信息技术重点实验室,南昌 330045;江西农业大学软件学院,南昌 330045;江西农业大学江西省高等学校农业信息技术重点实验室,南昌 330045;江西农业大学软件学院,南昌 330045;江西农业大学江西省高等学校农业信息技术重点实验室,南昌330045【正文语种】中文【中图分类】TP391随着数字农业研究与应用的蓬勃发展，数字植物研究专题应运而生[1]，研究的主要内容在于对植物-环境的形态结构、物理属性、生理生态过程等进行定量化、可视化表达，通过结构-功能相互作用过程的并行模拟来解释农林植物-环境的关系。
一种上海青形态模型和可视化方法
一种上海青形态模型和可视化方法说实话一种上海青形态模型和可视化方法这事，我一开始也是瞎摸索。
我试过直接拿真的上海青去塑形，想着这不是最直观嘛。
可是上海青它是活的植物啊，叶片软趴趴的，根本立不起来，想要做出个稳定的形态模型简直是天方夜谭。
这算是我第一个失败的尝试，就是没有考虑到材料的特性。
后来我想啊，那就用软陶来试一下。
软陶可以捏成各种形状，而且烤干之后就能定型。
我就照着上海青的样子开始捏，一片一片叶子地做。
这里面也有讲究，它叶子不是平的嘛，那就要注意有个卷曲的感觉。
我一开始捏得像个大饼一样平，怎么看都不像。
后来我就一边回忆上海青叶子的样子，一边慢慢捏，捏出那种有点弯有点翘的样子，可费了我老半天劲。
但是用软陶做模型有个问题，就是可视化不太好。
软陶就是个实心的，不能看到内部结构啊，这和我们想要的可视化就差得远了。
再后来啊，我想到了用3D打印。
我先在网上找上海青的图片，从不同角度观察它的形状，然后用建模软件构建它的三维模型。
这个过程就像是盖房子，先搭个框架，再一块一块地添砖加瓦。
我一开始对建模软件也不太熟悉，好多功能都是乱点，结果模型乱七八糟的。
但是没办法啊，只能一点点摸索。
比如说做叶子的脉络，我刚开始不知道怎么把那些纹路做立体，在网上找了很多教程，看了好多遍才慢慢搞明白。
这里我有个心得就是，做这个模型之前啊，一定要对上海青有特别充分的观察，哪部分突出，哪部分凹进去，每个细节都要记好。
在建模的时候，尺寸比例也要把握好，不然做出来的模型就不像。
就像我之前做的一个模型，叶子做得太大了，茎又太细，整个看起来特别怪异。
不确定的地方也有，就是关于建模软件中的材质模拟。
我想模拟出上海青那种翠绿新鲜的质感，但一直没能达到特别满意的效果。
不过总体来说，通过不断尝试，现在这个用3D打印技术做上海青形态模型和可视化的方法是我目前能做到的比较可行的一种方法。
要是你们也想做的话，一定要多参考实物的样子，还有别舍不得在上面花时间去修改完善。
花卉植物形态与生长可视化仿真研究
摘
要： 花卉植物形 态结构 复杂， 片、 叶 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 ， 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 Ｂ ｚｅ 曲面模拟组 织器 提 ｅｉｒ 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 Ｌ ｇｓｃ ｏ ｉ ｉ方程模拟叶 片和花 瓣的生长 过 ｔ 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 ， 拟的花卉 逼真 自然。 模 关键词 ： 虚拟花卉； ｅｉｒ Ｂ ｚｅ 曲面； 生长模 型； 点缓存对 象 顶 ＤＯ ：０３ ７ ／ｉ ｎ１０ —３ １ ０ ２０ ．５ 文章编号 ：０ ２８ ３ （０ ２ ０ — １５０ 文献标识码 ： Ｉ １．７ ８ ．ｓ ． ２８ ３ ． １．８ ３ ｊｓ ０ ２ ０ １０ ．３ １ ２ １ ）８０ ８．４ Ａ 中图分 类号 ： Ｐ ９ Ｔ３１
ｐ ｏ ｏ ｙ ａ ｄ ｐ ａ ｔｇ ｏ ｈ ｓ ｈ ｌ ｇ ｎ ｌｎ ｒ ｗｔ ｉ ｌｔｏ ａ ｅ ｎ ｒ ａ ｏ ｒｉ ｇ ｎ ｌ ｎ ｃ ｌｇ ． ｓｎ ｅ ｆｏ ｒｐ ｃｕ ｅ ｎ ｉｃ ｂ ｃ Ｂｅ ｉ ｒ ｍｕ ａｉ ｎ ｂ ｓ ｄ ｏ ｅ ｌ ｗｅ ｍａ ｅ ａ ｄ ｐ ａ ｔｅ ｏ ｏ ｙ Ｂｙ ｕ ｉ ｇ ｔ ｗｅ ｉｔ ｒ ｓ ａ ｄ ｂ －ｕ ｉ ｚ ｅ ｌ ｆ ｈ ｌ
ｐｏ ｉｅ ｉ ｌ ｅ ｅｅ ｆ ｒｗ ｈａ ｄｆ ｗ ｒ ｌｏ ｎ ． ｕｉ，ａｍｉｅａｄｏ ｅ ｐｅｅ ｔ ｉｅｆ ｗｅｓ ｒ ｋ ｎａ ｘｍｐｅ ｓ ｒｖｄ ｄｔ ｓ ａ ａ ｏ ｔ ｎ ｏ ｅ ｏ ｍｉｇ Ｔ ｌ ｊｓ ｎ ｎ ｔ ｒｅ ｒｓｎａ ｖ ｏ ｒ ａｅｔ ｅ ｓ ａ ｌ ｔ ｔ ｔ ｏ ｍｕ ｔ ｔ ｌ ｇ ｈ ｌ ｂ ｐ ｈ ｒ ｔ ｌ ａFra bibliotekｅ ｓｏ ｅ
一种基于正反图像的叶片三维建模方法[发明专利]
![一种基于正反图像的叶片三维建模方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/72fa143d360cba1aa911da71.png)
专利名称：一种基于正反图像的叶片三维建模方法专利类型：发明专利
发明人：曾兰玲,李唱,杨洋
申请号：CN202010945021.6
申请日：20200910
公开号：CN112200904A
公开日：
20210108
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及植物可视化，具体涉及一种基于正反图像的叶片三维建模方法，包括以下几个步骤：首先采集植物叶片的正反面照片，再对采集到的叶片正反面照片进行背景去燥等预处理操作；接着，在得到的结果上对正反叶片的照片进行匹配操作；最后对于匹配好之后的结果打散成点云，进行3D建模。
本发明构建的立体模型对常见的多种植物叶片真实形态基本完全还原，可仿真模拟和实现植物叶片的可视化。
本研究对植物3D可视化研究具有积极意义。
申请人：江苏大学
地址：212013 江苏省镇江市学府路301号
国籍：CN
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基于虚拟现实技术的植物生长模拟与效果展示研究
基于虚拟现实技术的植物生长模拟与效果展示研究植物生长与发展是自然界中最为复杂和奇妙的过程之一。
随着人类对自然界的研究日益深入，对植物的生长模式和机理的研究也越发重要。
基于虚拟现实技术的植物生长模拟与效果展示是一种创新的研究方法，可以让我们更加深入地理解植物的生长过程，并通过虚拟场景展示出植物生长的效果。
虚拟现实技术是一种利用计算机和传感器等技术，将人们置身于虚构的环境中，并与之进行交互的技术手段。
植物生长模拟就利用了虚拟现实技术中的计算机图形学和交互技术，对植物的生长进行模拟和展示。
通过利用计算机图形学技术，可以模拟出植物在不同环境条件下的生长过程，包括植物的根系、茎、叶片等器官的形态变化和运动规律。
同时，通过交互技术，用户可以与虚拟植物进行互动，触发植物的生长过程，观察其生长的效果。
虚拟现实技术在植物生长模拟与效果展示研究中的应用有很多。
首先，它可以帮助科研人员更好地理解植物的生长机理。
通过模拟和展示不同环境条件下植物的生长过程，科研人员可以观察到植物在不同阶段的生长速率、形态变化及生理代谢等。
这对于研究植物的生长规律和机制非常有帮助，有助于揭示植物适应不同环境的生长策略和调控机制。
其次，虚拟现实技术可以在教育领域中起到重要的作用。
通过虚拟现实技术展示植物的生长过程，可以使学生更加直观地了解植物的结构和生长规律。
在传统的教学中，学生只能通过书本和图片来学习植物的生长，而使用虚拟现实技术可以使学生仿佛置身于植物世界中，身临其境地观察植物的生长过程。
这种互动式的学习方式可以激发学生的主动性和创造力，提高他们对植物科学的兴趣和理解。
此外，基于虚拟现实技术的植物生长模拟与效果展示还可以在景观设计和农业生产中发挥重要作用。
在景观设计中，设计师可以利用虚拟现实技术模拟和展示不同类型的植物在不同场景下的生长效果，以便更好地规划和设计景观。
在农业生产中，农民可以使用虚拟现实技术模拟和预测植物的生长情况，根据实际需求进行种植和管理，提高农作物的产量和质量。
植物叶片图像分析方法的研究与实现
南京理工大学硕士学位论文植物叶片图像分析方法的研究与实现姓名：苏玉梅申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：张功萱20070601２叶片图像的采集要进行叶片图像处理，首先需进行图像采集，获得叶片图像。
由于计算机只能处理数字图像，而自然界提供的图像却是其它形式的，所以图像采集在整个图像处理系统中具有很重要的作用。
它负责将现实中的物体图像通过输入设备采集下来，并进行一系列的处理，将图像的模拟信号转换成数字信号，最终输入计算机并在输出设备中显示出来。
２．１硬件条件植物叶片图像处理的硬件组成包括扫描仪和普通ＰＣ机，扫描仪完成图像采集和数字化工作，ＰＣ机负责图像的显示和处理。
如图２．１．１所示：接铷时Ｊ辛挥本扫描仪谤雾枫图２．１．１系统硬件组成示意图植物叶片样本经过扫描仪扫描，以“位ＢＭＰ彩色图像文件格式存入计算机，然后由图像处理软件读取ＢＭＰ文件，之后通过处理，输出处理结果。
扫描仪可以直接把图形（工程图纸）和图像（如照片、广告画）等扫描输入到计算机中，以像素信息进行存储。
扫描仪是由光结构、控制电缆、感测器传动机结构以及软件技术组合而成的产品。
扫描图像过程就是扫描光源通过待扫描材料，再经一组镜面反射到ＣＣＤ（电荷耦合器件），由ＣＣＤ转换产生图像数据，然后，传输给计算机主机，最后，经过适当的软件处理，以图像数据文件的形式存储或使用。
图像扫描的基本流程如图２．１．２所示：６ＴＷ＿ＥＶＥＮＴ变量；根据返回消息的不同，决定下一步操作，一般只需关注ＭＳＧＸＦＥＲＲＥＡＤＹ（传输就绪）和ＭＳＧＣＬＯＳＥＤＳＲＥＱ（关闭数据源）即可。
阶段⑥到⑦是获取图像的过程，相关参数是ＤＧ＿ＩＭＡＧＥ／ＤＡＴ＿ＩＭＡＧＥＮＡＴＩＶＥＸＦＥＲ／ＭＳＧ＿ＧＥＴ。
这一过程需要应用程序考虑的工作比较多，如果希望能够输出ｗｉｎｄ０Ｗｓ可识别的Ｂ肝图像文件，则需要构造ＢＭＰ文件头，然后和获取的图像数据一起存放到文件中。
２．２．２扫描叶片本系统利用ＴＷＡＩＮ连接扫描仪进行扫描叶片，获得叶片图像的过程如图２．２．２．１至图２．２．２．３所示：图２．２．２．１选择扫描操作图２．２．２．１是选择扫描新的叶片图像时所显示的界面，可以有三种选择：显示扫描界面形式、按照８．５＂１１（英寸）的固定尺寸扫描和按照８．５＂１４（英寸）的固定尺寸扫描。
虚拟农业技术现状研究
目录摘要 ....................................................................................................................................................1 文献综述.........................................................................................................................................1.1 国内研究现状.....................................................................................................................1.1.1 虚拟农业技术的国内研究概况.............................................................................1.1.2 虚拟植物的国内研究现状.....................................................................................1.2 国外研究现状.....................................................................................................................1.2.1 虚拟农业技术的国外研究概况.............................................................................1.2.2 虚拟植物的国外研究概况.....................................................................................1.3 研究目的与意义.................................................................................................................2 技术路线与关键技术.....................................................................................................................2.1 技术路线.............................................................................................................................2.1 关键技术方法.....................................................................................................................2.1.1 小麦植株点云数据预处理.....................................................................................2.1.2 虚拟场景的可视化处理.........................................................................................3 面向沉浸感的小麦三维形态可视化系统设计.............................................................................3.1系统设计原则......................................................................................................................3.2 系统结构设计.....................................................................................................................3.2.1 小麦植株生育期的点云重构.................................................................................3.2.1.1 小麦植株苗期的点云重构.........................................................................3.2.1.2 小麦植株冬前分蘖期的点云重构.............................................................3.2.1.3 小麦植株越冬期的点云重构.....................................................................3.2.1.4 小麦植株返青拔节期点云重构.................................................................3.2.2 小麦生长场景三维点云模型重构.........................................................................3.2.2.1 地面三维激光扫描点云数据.....................................................................3.2.2.2 生长场景的模型重构方法.........................................................................3.2.2.3 构建模型.....................................................................................................3.2.3 基于HTC·vive设备的沉浸与人机交互处理 .....................................................3.2.3.1 沉浸式环境下的处理.................................................................................3.2.3.2 交互设计的实现.........................................................................................3.2.3.3 小麦生长场景的漫游.................................................................................3.2.3.3 VR场景渲染技术........................................................................................3.3 系统功能设计.....................................................................................................................4 面向沉浸感的小麦三维形态可视化系统开发与实现.................................................................4.1 系统开发环境与工具.........................................................................................................4.2 系统实现及效果.................................................................................................................4.2.1 场景实现.................................................................................................................4.2.2 交互模块的实现.....................................................................................................4.2.3 系统测试与优化.....................................................................................................5 总结与展望.....................................................................................................................................5.1 总结.....................................................................................................................................5.2 展望..................................................................................................................................... 参考文献.............................................................................................................................................摘要当前，针对VR技术和农业信息化的研究有以下三种热门话题：小麦可视化三维形状重构、人机交互以及沉浸式虚拟场景构建。
植物生长模型的建立与仿真
植物生长模型的建立与仿真植物是地球上最为重要的生物之一，它们在维持生态平衡、提供食物和氧气等方面发挥着重要的作用。
为了更好地了解和研究植物的生长过程，科学家们发展出了植物生长模型与仿真技术。
本文将介绍植物生长模型的建立与仿真，以及其在农业、生态学和计算机图形学等领域的应用。
首先，我们来了解植物生长模型的基本原理。
植物生长模型是一种数学模型，通过模拟和描述植物在生长过程中的各种形态和结构变化，揭示植物生长的规律性和机制。
该模型基于植物的生物学特征和生理过程，结合数学和物理原理，通过计算机算法来模拟植物的生长过程。
在建立植物生长模型时，首先需要收集并分析植物的生物学数据和形态特征。
这些数据包括植物的种类、根系结构、茎干和叶片的形状、大小和生长速度等。
通过统计和分析这些数据，可以建立起植物生长过程中的数学模型。
一些常用的数学模型包括L-system、agent-based模型和有限元素模型等。
接着，科学家们将植物的生长规律转化为计算机算法，并通过编程实现这些算法。
这些算法包括植物的生长方向和速度、生长点的生成和变化、分支和枝叶的扩展等。
通过在计算机上运行这些算法，可以模拟和预测植物在不同环境条件下的生长过程。
植物生长模型的仿真是通过计算机图形学技术将植物的生长过程可视化。
利用三维建模和渲染技术，可以根据模型算法生成逼真的植物模型，并模拟植物生长的各个阶段。
通过调整模型参数和环境条件，可以观察和预测不同因素对植物生长过程的影响。
这对于农业科学家和生态学家来说，是一种重要的工具，可以帮助他们研究植物生长的规律、优化农作物的种植方式，以及改善生态环境。
植物生长模型与仿真技术在农业领域有着广泛的应用。
农业科学家通过建立植物生长模型，可以研究不同环境条件下农作物的生长规律和养分需求，优化种植方式，提高农作物的产量和质量。
同时，他们还可以通过模拟和预测灾害（如干旱、病虫害）对农作物的影响，及时采取措施保护农作物。
树木三维可视化论文：树木三维可视化 OpenGL 虚拟森林
树木三维可视化论文：树木三维可视化模拟研究与系统实现【中文摘要】数字林业飞速发展,采用可视化技术与虚拟技术模拟树木生长和森林经营管理有着非常重要的意义。
现有的可视化软件存在与树木生理学结合不紧密等不足,因此,需要开发一种基于实测数据的树木形体结构的可视化模拟软件。
本文以黑龙江省牡丹江市穆棱地区天然次生林中的红松为研究对象,于2008年设置了14块标准样地,通过树干解析、枝解析的方法获取了18株红松的树干和树枝变量因子的数据资料(包括树高、直径、着枝深度、枝长、方位角等)。
本文以VC++为编程语言,结合OpenGL开放式图形库,开发了三维树木可视化系统,实现了基于实测数据和生长模型的红松形态结构模拟、外部3DS树木模型导入和森林环境场景的构建。
本文是林业公益性行业科研专项—森林经营规划软件的一部分,主要详细研究内容如下：1、研究树木三维可视化模拟技术和建模方法的发展状况,分析树木三维可视化模拟过程中存在的不足和缺陷,提出基于实测数据和生长模型的形态几何建模方法。
通过定义树木相关变量因子的结构体、类、函数及变量,加载实测数据文件并读取相关字段到树木结构体中,在经过初始化和渲染完成树木形态结构的绘制,实现了红松静动态模拟。
这种方法得到了较好的树木可视化效果,为其...【英文摘要】Nowadays, with the rapid development of the figures forestry, using the visualization techniques and virtual technology to simulate the growth of tree and forestmanagement process is very important. But the obvious biologyis not so close to the structure of tree, it needs developmentsuch as a tree-dimensional visualization software which basedon data mapping. This study was performed in Korean pine (Pinus koraiensis Sieb) plantations in muling, mudanjiang,heilongjiang province. Based on stem and branch...【关键词】树木三维可视化 OpenGL 虚拟森林【英文关键词】Three-dimensional visualization OpenGLVirtual forest【索购全文】联系Q1：138113721 Q2：139938848 同时提供论文写作一对一辅导和论文发表服务.保过包发【目录】树木三维可视化模拟研究与系统实现摘要3-4Abstract4 1 绪论7-25 1.1 引言7-8 1.2 树木三维可视化研究概况8-22 1.2.1 树木可视化模拟技术8-10 1.2.2 树木三维可视化图形建模方法10-18 1.2.3 树木三维可视化常用软件18-22 1.2.4存在的问题和不足22 1.3 研究目标与研究内容22-25 1.3.1 研究目标22-23 1.3.2 研究内容23-24 1.3.3 技术路线24-25 2 树木生长模型和几何形态模型的建立25-35 2.1 数据收集与整理25-28 2.1.1 红松简介25 2.1.2 地理位置及地形地势25 2.1.3 森林资源及评价25 2.1.4 数据收集及整理25-28 2.2 树木生长模型28-31 2.2.1 树木生长理论方程28-30 2.2.2 树木生长经验方程30-31 2.3 红松部分生长模型的确定31-32 2.3.1 树高生长模型31-32 2.3.2 胸径生长模型32 2.4 红松几何形态建模与绘制方法32-34 2.4.1 树干模型与绘制方法32-33 2.4.2 枝条模型与绘制方法33-34 2.4.3 树叶模型与绘制方法34 2.5 本章小结34-35 3 树木三维可视化系统的设计35-42 3.1 系统设计原则35 3.2 系统需求分析35-36 3.3 系统可行性分析36 3.4 系统总体框架36-37 3.5 程序结构与功能37-38 3.6 系统开发平台的选择38-41 3.6.1 VC++6.0编程语言38 3.6.2 OpenGL图形函数库简介38-40 3.6.3 OpenGL在VC++6.0环境下的框架建立40-41 3.7 本章小结41-42 4 树木三维可视化系统的实现42-58 4.1 系统类结构42-43 4.2 程序结构与功能实现43-57 4.2.1 用户界面的设计43 4.2.2 地面场景的设置43-45 4.2.3 红松单木实测数据的读取45-46 4.2.4 单木静动态三维可视化模拟46-50 4.2.5 虚拟生长环境的模拟50-53 4.2.6 3DS树模型的导入53-56 4.2.7 简单虚拟森林场景的模拟56-57 4.3 本章小结57-58结论58-59参考文献59-64攻读学位期间发表的学术论文64-65致谢65-66。
植物叶建模研究现状和发展趋势
使之适合叶边缘 曲线。他们用 了四点 控制 的贝塞
作者简介 ：戴青玲 （９３ ，女 ， 江学院机械与材料 学院讲师 ，主要 从事测控 专业的教 学与研 究。 １７ 一） 九
２０ ０９年第 ６期
九江学 院学 报
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尔 曲线 。给 定 叶边 缘 的数 学 描 述 如 贝 塞 尔 曲 线 ， 就 可 以得 到 各 种 蔬 菜 不 同 生 长 时 期 的 叶 子 形 状 。 基 于 图像处 理 的 建 模 方 法从 植 物 真 实 叶 片 的 图 像 出发 ，经过 一 系 列 的图像 处理 应 用 重 建 技术 建 立
取 、基 于图像 的 叶重 建 、基 于 图像 和 Ｌ系 统 虚 拟
叶是植 物最 典 型 的器 官 之一 ，是 光 合 作 用 和 蒸腾作 用 的主 要 器 官 ，是 构 建 植 物器 官 图形 库 的 重要原 始信 息 。 叶器 官 的建 模 是基 于规 则 的虚 拟
植 物建模 的重要 组成 部 分 ，是 影 响视 觉 效 果 的 决
反 映植物 真 实 的生 长 过 程 ，也 不 能实 现 与 环 境 的
互动。
通 过不 同的方 法 在计 算 机 上 模 拟 出被 研 究 植 物 的 模 型 。近 年来 随 着 计算 机 技 术 的发 展 ，虚 拟植 物
的研究 逐步 成为 国 内外农业 研究 的重点 和热点 。
Ｉ２基于 图像处 理的作 物建 模 ． 该 方法应 用 图像 分 割 、 特 征 提 取 、器 官 重 建 的方法 建 立 反 映作 物 真 实 器 官 特 征 的作 物 模 型 。 图像处 理技 术 在 叶 片 信息 提 取 上应 用 较 多 。重 庆 大 学朱 云峰在 其 博 士 论 文 中 就 叶 图 像提 取 及 虚 拟 植 物 的可视 化 实 现 进行 研 究 ，主要 围绕 叶 图像 提
基于YOLOv5的复杂背景下植物叶片检测研究
基于YOLOv5的复杂背景下植物叶片检测研究在当今这个信息爆炸的时代，数据如同繁星般点缀在科技的天空中，而我们的任务就是从这片璀璨的星空中寻找到那些对我们有用的星辰。
正如航海者依靠北极星导航一般，科技专栏作家在探索知识的海洋时，也需要一个强有力的工具来指引方向。
今天，我们要探讨的就是这样一颗指引之星——基于YOLOv5的复杂背景下植物叶片检测研究。
首先，让我们想象一下，如果我们置身于一片茂密的丛林之中，试图寻找某一种稀有植物的叶片，这无异于大海捞针。
传统的植物叶片检测方法就像是用肉眼在茫茫林海中搜索，效率低下且容易出错。
然而，当我们有了YOLOv5这一强大的助手，情况就大不相同了。
YOLOv5就像是一部高倍率的望远镜，能够迅速锁定目标，即使在复杂的背景之下也能准确识别出所需的植物叶片。
接下来，我们必须认识到，在实际应用中，植物叶片的背景往往是多变且复杂的。
这就要求我们的检测系统不仅要有敏锐的“视力”，还需要具备强大的“大脑”。
幸运的是，YOLOv5正是这样一位智慧与力量并存的“超级侦探”。
它通过深度学习算法，能够在千变万化的背景中精准地定位到每一片叶子，这种能力无疑是对传统方法的一种颠覆性革新。
此外，我们还应该看到，这项技术的应用前景是无比广阔的。
它不仅能够帮助科研人员更快地收集数据，提高工作效率；还可以在农业领域发挥巨大作用，比如病虫害监测、作物生长分析等。
这就像是给农民朋友们配备了一副“透视眼”，让他们能够洞察田间地头的每一个细节。
然而，任何一项技术都不可能完美无缺。
在使用YOLOv5进行植物叶片检测的过程中，我们也会遇到一些挑战和问题。
例如，如何处理光照变化带来的影响、如何提高在不同环境下的检测稳定性等。
这些问题就像是前进道路上的荆棘，需要我们一一克服。
最后，我想说，基于YOLOv5的复杂背景下植物叶片检测研究就像是一场精彩的探险旅程。
它既有未知的挑战，也有发现的喜悦。
随着技术的不断进步和完善，我相信未来的某一天，我们会像拥有魔法一样，轻松地在复杂的环境中找到每一片叶子，揭开大自然的神秘面纱。
虚拟花卉景观可视化建模和交互技术应用研究
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研究进展：作物生长过程模拟模型与形态三维可视化技术
研究进展：作物生长过程模拟模型与形态三维可视化技术研究进展：作物生长过程模拟模型与形态三维可视化技术作物生长过程是一个涉及作物基因、生长环境、管理措施等诸多变化因素的复杂巨系统，作物生长过程模拟一直都是作物生长过程数字化研究的重点内容之一。
目前发达国家已经建立了比较完善的作物生长模拟模型，如美国的DSSAT模型、澳大利亚的APSIM模型、荷兰的SUCROS模型等。
我国的作物生长过程模拟研究虽然起步晚，但发展较快，并形成了一些具有代表性的模型。
曹宏鑫等、曹卫星等以及高亮之和金之庆主要以作物栽培学为主，从作物科学与信息技术相结合角度，探讨了数字化栽培的框架与技术体系；潘学标等结合中国棉花栽培研究成果研制了棉花生长发育模拟模型COTGROW；冯利平和韩学信建立了棉花的生长模拟模型COTSYS；孙忠富和陈人杰建立了以太阳辐射为基本驱动因子的温室番茄生长发育动态模型。
2005年，作者团队完成了小麦、玉米及连作模拟模型构建；赵春江院士团队、曹卫星团队、曹宏鑫团队还集成专家系统、决策支持系统等技术，构建了相应技术的作物模拟系统。
随着数字化技术的发展，作物生长过程模拟模型得到了越来越多的重视和科研投入，并且正在向实用化方向迈进。
现有的作物模拟技术都是针对各要素建立相应的模拟模块，并最终集成形成整体的作物生长模拟模型，在各个模拟模块的协同性和模型的可扩展性上均存在明显的不足。
出现于20世纪70年代末的智能体（Agent）技术是人工智能技术的一个重要分支，具有较强的自主性、协同性、响应性及智能性，能够有效地解决作物生长模拟模型在协同和扩展方面存在的问题，已经成为作物生长过程模拟研究的新手段。
随着理论和技术的不断成熟，Agent技术逐渐发展为多智能体系统（Multi-Agent System，MAS）。
国内外学者对Agent技术在农业领域的应用开展了一定的研究，Badjonski和Ivanovi 研制了一个遗传育种Multi-Agent专家系统，实现了模拟育种专家选择合适品种；Bentham在作物生产管理方面进行了尝试，构建了开放性的基于Agent技术的决策支持系统，可以为农场主提供决策支持；Berger提出了一个基于Multi-Agent的农业经济空间模型，该模型将经济和水文模块融合到同一个空间框架内，以便及时反馈灌溉带来的影响；作者团队将Agent技术融于现代农业经济管理决策支持系统的研究与开发中，设计了基于Agent的农业经济智能决策支持系统；王纪章针对温室作物生长模拟生理生态模型的特点，开展了基于Multi-Agent技术的温室作物模型自动集成机制研究，建立了温室作物模型库系统。
紫花苜蓿生长模拟模型及可视化研究
紫花苜蓿生长模拟模型及可视化研究紫花苜蓿生长模拟模型及可视化研究引言：农作物的生长状况对于农业生产至关重要。
如何准确预测紫花苜蓿的生长过程，对于农民合理种植以提高产量具有重要意义。
本文使用数学建模和可视化技术，研究紫花苜蓿的生长过程，并尝试构建生长模拟模型，为农业生产提供参考。
一、模型建立1.1 生物学基础紫花苜蓿是重要的牧草和蜜源植物，富含蛋白质和维生素，对于牛、绵羊等家畜的饲料需求极大。
因此，研究紫花苜蓿的生长规律具有重要的实际意义。
1.2 生长因素光照、温度和湿度等环境因素是影响紫花苜蓿生长的主要因素。
光照不足会影响光合作用，进而抑制紫花苜蓿的生长速度；温度过低或过高都会对生长产生不良影响；湿度对于紫花苜蓿的生长也有一定影响。
1.3 数据收集通过对不同生长环境下紫花苜蓿生长情况的观测和记录，收集了相关的生长数据。
这些数据包括光照、温度、湿度等环境因素以及紫花苜蓿的生长速度、高度、叶面积等指标。
1.4 模型构建基于收集到的数据，我们可以建立紫花苜蓿的生长模拟模型。
模型中包括了光照、温度、湿度等环境因素的参数，通过对这些参数的调整，模拟紫花苜蓿在不同环境下的生长情况。
通过与实际观测数据的对比，可以验证模型的准确性。
二、模型验证2.1 数据分析利用收集到的数据，对模型进行验证。
将模型模拟结果与实际观测数据进行比较，评估模型的准确性和可靠性。
2.2 结果分析通过对模型的验证，可以得出模型的准确性。
通过对比实际观测数据和模型模拟结果，可以得出模型的误差范围。
进一步分析模型中各个参数的敏感性，找出对紫花苜蓿生长影响最大的环境因素。
三、可视化研究3.1 可视化说明通过将模型模拟结果进行可视化处理，可以更加直观地展示紫花苜蓿的生长过程。
通过对模型模拟结果的可视化，可以方便农民了解紫花苜蓿的生长规律，以及各个环境因素对于生长的影响。
3.2 可视化技术利用计算机图形学和虚拟现实技术，可以对模型模拟结果进行三维可视化展示。
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摘 要： 植物叶片的真实感建模技术一直是虚拟植物仿真技术 的研 究热点和难点 。从 植物叶片 的形态 结构 和纹理特征 出发 ，
提 出一种基于图像 的树叶仿真方法。通过对一幅树叶图像进行边缘检测并配合 Ｍ ｒ ｉ ｑ ａ 算法 ， ａ ｈ ｇ ｕｒ ｃｎ Ｓ ｅ 实现对树叶复 杂轮廓 信息的准确提取 ； 利用 Ｄ ｌ ｎｙ ｅ ｕ ａ 三角剖分的优化算法对 叶片进行三角形 网格化处理 ， ａ 得到具有均匀三角形网格 的叶片模 型；
（ ｃｏｌ ｆ ｎｏ ｔ ｎ Ｂ ｉｎ ｏｅｔ ｎｖｒｔ， ｅｉｇ１０ ８ ，Ｃ ｉａ Ｓｈｏ ｏ ｆ ｍａｏ ， ｅ ｉ ＦｒｓｙＵ ｉ ｓｙ Ｂ ｉｎ ００ ３ ｈ ） Ｉ ｒ ｉ ｊｇ ｒ ｅｉ ｊ ｎ
ＡＢＳ ＴＲＡＣＴ ： ｅｒ ａ ｉ ｉ ｐａ ｔｌａ ｄ ｌ ｇ ｈ ｓｂ ｅ ｎ ｆ ｈ ｓ ｃ ａ ｌｎ ｉ ｇｐ ｏ ｌｍ ｎ ｖｒ ａ ｂ ｔｎ ｉ ｌ・ Ｔｈ ｅ ｌ ｔ ｌｎ ｆ ｓｃ ｅ ｍｏ ｅ ｉ ａ ｅ ｎ ｏ ｅ ｏ ｅｍｏ ｔ ｈ ｅ ｇｎ ｒｂ ｅ ｉ ｉ ｕ ｏａ ｙ ｓｍｕ ａ ｎ ｔ ｌ ｔｌ ｔ ｎ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ，ａ ｃ ｒ ｉｇ ｔ ｅ ｌ ａ ｈ ｐ ｔ ｃｕ ｅ ａ ｄ ｔｘｕ ｅ ｅ ｐ ｅ ｅ ｔ ｔｏ ｆｒ ａｉ ｉ ｅ ｆｍｏ ｅｉ ｇ ｉ ．Ｉ ｈ ｓｐ ｐ ｒ ｃ ｏ ｄ ｎ ｔ ｅ ｆｓ ａ ｅ ｓｒ ｔｒ ｎ ｅ ｔ ｒ ，ｗ ｒｓ ｎ ｍｅ ｄ ｏ ｅ ｓ ｃ ｌａ ｄ ｌ ｏ ｏｈ ｕ ａ ｈ ｌ ｔ ｎ
第２卷 第５ ７ 期
文 章 编 号 ：０６— ３ ８ ２ １ ）５—００ ０ １０ ９ ４ （０ ０ ０ ２４— ５
计
算
机
仿 真 植 物 叶 片 的 可 视 化 建 模 技 术 研 究
王立 臣， 淮永建 ， 杨 刚 ， 罗 岱
（ 北京林 业大学信息学院 ， 北京 １０ ８ ） ０ ０ ３
最后以叶脉作 为变形控制骨架 ， 采用基于 Ｌｐａｅ方程的迭代变形算法完成二维叶片 向三维变形 叶片的重建 ， ａｌｃ 以模拟 叶片表 面的自然弯曲变形效果 ， 增强叶片模 型的真实感。相比于 以往的树叶建模仿 真方法 ， 突出了叶脉在 网格划分及 树叶形变 中 所起的作用 ， 所建模型能更逼真地反 映真实植物叶片的形态特征 ， 提高了叶片 的真实感仿真程度 。 关键词 ： 虚拟植物仿真 ； 叶片形 态建模 ； 三角化 ； 叶片变形 中图分类号： Ｐ９ ． Ｔ ３ １４ 文献标识码 ： Ａ