虚拟小麦的研究进展
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一
ｌ 一 ６
江 苏农 业 科 学
２１ ０ ０年第 ５ 期
苏 芳 蕊 ， 新 明 ， 明 鹏 ， ．虚 拟小 麦 的研 究进 展 ［ ］ 马 韩 等 Ｊ ．江苏 农 业科 学 ，００ ５ ：６—１ ２１（ ）１ ９
虚 拟小麦 的研 究进 展
苏芳蕊。 马新 明 韩 明鹏 ， ， ，张建华
（． １河南农业大学信息与管理科学学院 ， 河南郑州 ４ ０ ０ ； ． ５ ０ ２ ２ 河南农业大学牧医工程学院 ， 河南郑州 ４ ０ ０ ） ５ ０ ２
虚拟 植 物 的动 态 模 型是 基 于植 物 生 长过 程 中几何 形 态变 化 和 拓扑 结 构 演变 规 律研 究 ， 取 植 物 的生 长规 则 而 建立 的。 提 该 模 型可 以反 映植 物 整 个 生 长 过 程 的 规 律 ， 虚拟 植 物 模 型 是 的 主要 发 展 方 向。 主 要 研 究 有 ， 拿 大 卡 尔 加 里 大 学 的 加
开始 研 究 植物 模 型 ， ｄ ｔ 立 的 Ｅ Ｃ Ｏ 模 型 ， ｅｌ 如 ｅＷｉ建 ＬＲ Ｓ Ｋｕｎ ｅ
物结构的基本模型， 再对植物结构进行定量分析及描述， 最终
得 到 植物 模 型 ， 好 地 描述 植 物静 态 结 构 变化 。 能很
建 立 的 Ｂ Ｃ Ｏ 模 型 ； ｉ ｈｅ领 导 建 立 的 Ｃ Ｒ Ｓ 模 ＡＲＳ Ｒｔ ｉ ｃ ＥＥ
关键词 ： 虚拟植物 ； 虚拟小麦 ； 模型
中 图分 类 号 ： １６ Ｓ ２ 文献 标 志 码 ： Ａ 文章 编 号 ：０２—１０ （００ ０ ０ １ ０ １０ ３２ ２ １ ）５～ ０ ６— ３
１ ２ 动 态 模 型 ．
虚 拟植 物 就是 利 用 虚拟 现 实技 术 在计 算 机 上模 拟 植 物在
虚 拟 植物 静 态模 型 是 应用 三 维 数字 化 方 法测 定植 物 的 形
态 结构 数 据后 ， 接 建 立 的模 型 。如 Ｓ ｉ 直 ｍｔ 用 红 外 线 经 纬 ｈ等
仪测得猕猴桃藤蔓的空间坐标 ， 借助 ＭＡ Ｉ ＰＴ软件实现猕猴桃
果 实与 藤 架形 态结 构 三 维重 建 。Ｉ ｎｖ 人 建 立 能 从 任 意 ｖ ｏ等 ａ 角度 观 测 玉米 冠 层 、 析 其 结 构 特 征 的三 维 模 型 。 法 国 分 ＣＲ ＩＡＤ采用 自动 机模 型 ， 以轴 作 为 生 长 单 元 开 发 的 、 名 虚 著 拟 植 物 软件 Ａ Ａ ， 现 实 中先 对 植物 进 行 定性 分 析 ， Ｍ Ｐ在 确定 植
摘要 ： 虚拟植物是当今虚拟现实领域研究的热点之一 ， 虚拟小 麦是虚拟植物 的一 个研 究分支。在介绍虚拟植物
模型、 研究 成 果 及 其 优 缺点 的基 础 上 ， 小麦 的生 理 生 态模 型 、 态 结 构 模 型 和生 长 模 型等 方 面 ， 合 叙 述 虚拟 小 麦 的 从 形 综 研 究 现状 ， 归纳 总 结 了 目前 虚 拟 小 麦存 在 的主要 问题 及 解 决方 法 。
分 析 提取 植 物 的生 长 规则 。
１ ３wk.baidu.com生 理 生 态模 型 ．
物群体光合作用模拟 进行研究。到 目前为止 ， 基于大量 的
植 物 图形 生 成方 法 和植 物科 学研 究成 果 ， 学 家 们 研 究 出许 科 多 虚 拟植 物 模 型 ， 主要 包 括 以下 几种 。
１ １ 静 态模 型 ．
生 理 生态 模 型 包 括许 多具 体 的 生 长 机 理模 型 ， 对 植 物 是 生 长过 程 进行 研 究 的模 型 ， 虚 拟植 物 模 型 的起 点 。从 ２ 是 ０世 纪 ６ 代 中期开 始 ， 次 提 出 的农 作物 模 拟模 型 ， ２ 纪 ０年 首 到 ０世 ８ 代 开 始 向综 合 化 与 应 用 化 方 向发 展 。荷 兰 学 者 很 早 就 ０年
者的关注。建立小麦模型并动态模拟小麦生长 、 死亡 等生命
活动， 已成 为 当今 虚 拟现 实 领域 的研 究热 点 之 一 。 １ 虚 拟 植 物模 型 的研 究 进 展
但因提取结构复杂植物 的 Ｌ系统规则困难 ， ｌ Ｖａ ｂ系统在模拟
一
些 较 高 大 的植物 时还 不 够理 想 。 雷蕾 等 利用 双 尺 度 自动 机
早在 １６ ９ ５年 ， 算 机 发展 初 期 ， 物 学 家 ｄ ｔ 对 作 计 植 ｅＷｉ就
对 黄 瓜进 行 建 模 ， 出 黄瓜 各个 器 官 的 几何 构 造算 法 ， 拟 黄 提 模 瓜 果 实 、 的 动态 生 长 过 程 。 马新 明 等建 立 烟 草 根 系形 态 花 发 育 的数 学 模 型 ， 好地 模 拟 了根 系 形态 特 征 动态 变化 。 较 动态 模 型 的优 点 在 于 ， 只要 改 变模 型 的参数 ， 可 以得 到 就 该植 物 的多种 形 态 结 构 ； 足之 处 是 ， 测 量 大 量 的数 据来 不 需要
三维空 间中生长发育过程 ， 以植 物个体或群体 为研 究对象。
生 成 的虚 拟 植物 能 反 映现 实 植物 形 态结 构 ， 有 真 实感 ， 能 具 并 获 得 植 物 生 理 生 态 过 程 和 形 态 结 构 并 行 过 程 的 共 同 结 果 ” 。虚拟 植 物在 农 学 、 学 、 林 生态 学 、 感 等 领 域 有 广 阔 遥 的 应用 前 景 。它 的 广泛 兴 起使 传 统农 业 迎 来新 挑 战 和发 展 机 遇， 开始向现代农业转变 ， 其中虚拟小麦研究也受到 了广大学
Ｐｕｉｋ ｗｃ 等 以 Ｌ系 统 为 植 物 形 态 结 构 描 述 框 架 ， 发 ｒｓ ｉ ｉ ｎｅ ｚ 开
Ｖａ 虚拟植物系统 ， ｌ ｂ 该系统 能模拟不 同类 型的植物 、 相邻 植株之间以及 同一植株不 同器官 之间的生 长竞 争、 周围环境
对植 物 生 长影 响 以及 植 株 剪 裁 等 简单 的植 物 三 维结 构模 型 ，
ｌ 一 ６
江 苏农 业 科 学
２１ ０ ０年第 ５ 期
苏 芳 蕊 ， 新 明 ， 明 鹏 ， ．虚 拟小 麦 的研 究进 展 ［ ］ 马 韩 等 Ｊ ．江苏 农 业科 学 ，００ ５ ：６—１ ２１（ ）１ ９
虚 拟小麦 的研 究进 展
苏芳蕊。 马新 明 韩 明鹏 ， ， ，张建华
（． １河南农业大学信息与管理科学学院 ， 河南郑州 ４ ０ ０ ； ． ５ ０ ２ ２ 河南农业大学牧医工程学院 ， 河南郑州 ４ ０ ０ ） ５ ０ ２
虚拟 植 物 的动 态 模 型是 基 于植 物 生 长过 程 中几何 形 态变 化 和 拓扑 结 构 演变 规 律研 究 ， 取 植 物 的生 长规 则 而 建立 的。 提 该 模 型可 以反 映植 物 整 个 生 长 过 程 的 规 律 ， 虚拟 植 物 模 型 是 的 主要 发 展 方 向。 主 要 研 究 有 ， 拿 大 卡 尔 加 里 大 学 的 加
开始 研 究 植物 模 型 ， ｄ ｔ 立 的 Ｅ Ｃ Ｏ 模 型 ， ｅｌ 如 ｅＷｉ建 ＬＲ Ｓ Ｋｕｎ ｅ
物结构的基本模型， 再对植物结构进行定量分析及描述， 最终
得 到 植物 模 型 ， 好 地 描述 植 物静 态 结 构 变化 。 能很
建 立 的 Ｂ Ｃ Ｏ 模 型 ； ｉ ｈｅ领 导 建 立 的 Ｃ Ｒ Ｓ 模 ＡＲＳ Ｒｔ ｉ ｃ ＥＥ
关键词 ： 虚拟植物 ； 虚拟小麦 ； 模型
中 图分 类 号 ： １６ Ｓ ２ 文献 标 志 码 ： Ａ 文章 编 号 ：０２—１０ （００ ０ ０ １ ０ １０ ３２ ２ １ ）５～ ０ ６— ３
１ ２ 动 态 模 型 ．
虚 拟植 物 就是 利 用 虚拟 现 实技 术 在计 算 机 上模 拟 植 物在
虚 拟 植物 静 态模 型 是 应用 三 维 数字 化 方 法测 定植 物 的 形
态 结构 数 据后 ， 接 建 立 的模 型 。如 Ｓ ｉ 直 ｍｔ 用 红 外 线 经 纬 ｈ等
仪测得猕猴桃藤蔓的空间坐标 ， 借助 ＭＡ Ｉ ＰＴ软件实现猕猴桃
果 实与 藤 架形 态结 构 三 维重 建 。Ｉ ｎｖ 人 建 立 能 从 任 意 ｖ ｏ等 ａ 角度 观 测 玉米 冠 层 、 析 其 结 构 特 征 的三 维 模 型 。 法 国 分 ＣＲ ＩＡＤ采用 自动 机模 型 ， 以轴 作 为 生 长 单 元 开 发 的 、 名 虚 著 拟 植 物 软件 Ａ Ａ ， 现 实 中先 对 植物 进 行 定性 分 析 ， Ｍ Ｐ在 确定 植
摘要 ： 虚拟植物是当今虚拟现实领域研究的热点之一 ， 虚拟小 麦是虚拟植物 的一 个研 究分支。在介绍虚拟植物
模型、 研究 成 果 及 其 优 缺点 的基 础 上 ， 小麦 的生 理 生 态模 型 、 态 结 构 模 型 和生 长 模 型等 方 面 ， 合 叙 述 虚拟 小 麦 的 从 形 综 研 究 现状 ， 归纳 总 结 了 目前 虚 拟 小 麦存 在 的主要 问题 及 解 决方 法 。
分 析 提取 植 物 的生 长 规则 。
１ ３wk.baidu.com生 理 生 态模 型 ．
物群体光合作用模拟 进行研究。到 目前为止 ， 基于大量 的
植 物 图形 生 成方 法 和植 物科 学研 究成 果 ， 学 家 们 研 究 出许 科 多 虚 拟植 物 模 型 ， 主要 包 括 以下 几种 。
１ １ 静 态模 型 ．
生 理 生态 模 型 包 括许 多具 体 的 生 长 机 理模 型 ， 对 植 物 是 生 长过 程 进行 研 究 的模 型 ， 虚 拟植 物 模 型 的起 点 。从 ２ 是 ０世 纪 ６ 代 中期开 始 ， 次 提 出 的农 作物 模 拟模 型 ， ２ 纪 ０年 首 到 ０世 ８ 代 开 始 向综 合 化 与 应 用 化 方 向发 展 。荷 兰 学 者 很 早 就 ０年
者的关注。建立小麦模型并动态模拟小麦生长 、 死亡 等生命
活动， 已成 为 当今 虚 拟现 实 领域 的研 究热 点 之 一 。 １ 虚 拟 植 物模 型 的研 究 进 展
但因提取结构复杂植物 的 Ｌ系统规则困难 ， ｌ Ｖａ ｂ系统在模拟
一
些 较 高 大 的植物 时还 不 够理 想 。 雷蕾 等 利用 双 尺 度 自动 机
早在 １６ ９ ５年 ， 算 机 发展 初 期 ， 物 学 家 ｄ ｔ 对 作 计 植 ｅＷｉ就
对 黄 瓜进 行 建 模 ， 出 黄瓜 各个 器 官 的 几何 构 造算 法 ， 拟 黄 提 模 瓜 果 实 、 的 动态 生 长 过 程 。 马新 明 等建 立 烟 草 根 系形 态 花 发 育 的数 学 模 型 ， 好地 模 拟 了根 系 形态 特 征 动态 变化 。 较 动态 模 型 的优 点 在 于 ， 只要 改 变模 型 的参数 ， 可 以得 到 就 该植 物 的多种 形 态 结 构 ； 足之 处 是 ， 测 量 大 量 的数 据来 不 需要
三维空 间中生长发育过程 ， 以植 物个体或群体 为研 究对象。
生 成 的虚 拟 植物 能 反 映现 实 植物 形 态结 构 ， 有 真 实感 ， 能 具 并 获 得 植 物 生 理 生 态 过 程 和 形 态 结 构 并 行 过 程 的 共 同 结 果 ” 。虚拟 植 物在 农 学 、 学 、 林 生态 学 、 感 等 领 域 有 广 阔 遥 的 应用 前 景 。它 的 广泛 兴 起使 传 统农 业 迎 来新 挑 战 和发 展 机 遇， 开始向现代农业转变 ， 其中虚拟小麦研究也受到 了广大学
Ｐｕｉｋ ｗｃ 等 以 Ｌ系 统 为 植 物 形 态 结 构 描 述 框 架 ， 发 ｒｓ ｉ ｉ ｎｅ ｚ 开
Ｖａ 虚拟植物系统 ， ｌ ｂ 该系统 能模拟不 同类 型的植物 、 相邻 植株之间以及 同一植株不 同器官 之间的生 长竞 争、 周围环境
对植 物 生 长影 响 以及 植 株 剪 裁 等 简单 的植 物 三 维结 构模 型 ，