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基于曲线参数方程的植物果实造型


□ 刘 骥 曾令秋 朱庆生

  (重庆大学 计算机学院, 重庆 400030)
  
  摘要:基于曲线参数方程的植物果实造型方法通过果实主轴线和截面曲线参数方程计算出果实表面的网格面以及各顶点的法线,从而实现了植物果实的造型;通过在曲线方程上叠加扰动函数解决了果实生长过程中的形变问题。实验证明该方法能够较逼真地模拟植物果实形态及其生长过程。
  关键词:植物果实造型;曲线参数方程;虚拟植物;果实生长
  中图分类号:TP3919文献标志码:A
  文章编号:1001-3695(2008)11-3474-03
  
  Plant fruit modeling based on curve parametric equations
  
  LIU Ji,ZENG Ling-qiu,ZHU Qing-sheng
  (College of Computer Science, Chongqing University, Chongqing 400030, China)
  Abstract:The plant fruit modeling method addressed the issue of plant fruit modeling using fruit axis and sectional curve parametric equations to compute meshes and normal of vertexes in fruit surface. Then added perturbation functions to curve parametric equations to solve the deformation of fruit growth. Experiment shows that this method can realistically simulate the shape of plant fruit and fruit growth.
  Key words:plant fruit modeling; curve parametric equation; virtual plant; fruit growth
  0引言
  虚拟植物就是应用三维可视化等计算机技术在计算机中模拟三维空间下植物的生长发育过程,它在计算机动画、电影制作、建筑设计、虚拟现实、计算机辅助教学、农林业和植物生态等方面都有重要的应用[1~4]。将虚拟植物技术与现代农业结合起来,对于拥有13亿人口的农业大国——中国,具有深远而重大的意义。为了能够真实地模拟植物的生长,对植物进行三维造型是必须解决的问题。目前虚拟植物的造型有许多方法,如针对植物的整体结构和植物在生长过程的造型方法(L系统、IFS方法、A-系统、粒子系统方法等)[5~8]以及针对植物叶子的多种造型方法[9~11],但是目前国内外针对植物果实的造型技术则相对较少。大多数植物果实造型方法主要通过观察特定植物果实的特点,然后利用Bezier曲面、NURBS曲面等空间曲面近似地对植物果实进行造型[12~15]。这些造型方法只针对特定的植物果实,无法对多种植物果实进行造型。陆玲等人[16]提出了基于曲面参数方程的果实造型方法,该方法使用凹凸纹理处理方式对椭圆球面参数方程进行变形,可以模拟多种不同形状的植物果实。但该方法假定各种植物果实均由椭圆球面参数方程变形得来,无法对植物果实进行精确的形态描述;另外现有的植物果实造型方法也没有考虑在植物生长过程中植物果实的形变问题。这些都不利于建立虚拟植物的可视化生长模型。 ......
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