基于物理约束的玉米叶片建模方法

植物真实感建模与仿真不仅是现代农业科学与植物学领域面临的难点问题之一,也是计算机应用与虚拟现实技术领域的研究热点.而玉米是我国乃至世界范围内重要粮食作物,玉米叶片建模是现代农业虚拟植物领域中面临的重要问题.本文提出一种基于物理约束的玉米叶片三维建模方法,主要针对玉米叶片褶皱特征,建立基于质点弹簧系统的物理约束模型,并提取特征参数建立一种自适应物理约束机制,生成具有复杂形态的玉米叶片模型,并且通过一系列特征参数调控和特征点约束实现一种交互式玉米叶片建模机制,最后基于偏微分方程曲面建模方法构建真实感玉米叶片三维模型,并集成开发相应软件原型系统.结果表明,本文方法以一种自适应机制有效、高效生成具有一定真实感效果的玉米叶片模型,少量参数控制的建模方式使自动化生成大规模玉米三维群体模型成为可能,为虚拟植物领域建模应用提供可用的技术参考和方法工具.     

基于八叉树三维农作物叶片的体建模算法

为了实现在三维虚拟环境中对农作物叶片的形态建模与精确控制,根据体图形学理论与八叉树的特点,提出了一种针对三维农作物叶片的八叉树体建模算法,由于叶片模型内部实体属性变化的不均匀性,并且三维叶片纹理、叶片旋转角度、颜色密度分布等复杂属性的变化不规则性,算法选取不规则的八叉树体元作为形态建模的主元素,进而更加充分的表示叶片内部的细节,整体形态建模效果表明,文中算法能够充分表达农作物叶片的内部属性,建模效果真实感强,并且易于控制。     

基于行为树的指挥控制流程建模框架

为了减少人为因素对仿真结果的影响,经济、客观的实现仿真目标,建立智能、真实、可靠地指挥控制流程模型是作战仿真系统开发的重要研究内容。通过对系统工程方法的研究结合行为树技术,提出了一种基于行为树技术的指挥控制建模框架。对框架结构和应用流程进行了介绍,并对行为树建模常见的问题和解决优化方法进行了阐述。     

MFC框架下3DS模型接口的研究与实现

通过三维建模软件3DS Max可以进行快速三维建模,但用户的实时交互式是三维建模软件的最大缺陷.本文分析了3DS数据文件格式,以其内部的树状结构为基础,采用Visual C++的MFC框架为编程环境,开发了MFC与3DS模型的接口系统.读入3DS模型后,基于透视、消隐等原理构建了三维网格模型,基于真实感光照模型渲染了三维表面模型,既提高了在MFC中进行三维模型的开发效率,又实现了对三维模型的交互控制.     

时延小世界网络的霍普分叉控制

对具有时延的小世界网络模型进行了分析,研究了网络模型平衡点的局部稳定性,把时延看作分岔参数,推导出了霍普分叉产生的参数条件.当系统存在霍普分叉时,系统会产生振荡、失稳等现象,为了稳定该网络模型,提出了一种脉冲控制霍普分叉的方法.分析了脉冲控制系统全局渐近稳定的充分条件,通过数值仿真验证了此控制方法的有效性.     

基于L系统的树木建模与仿真

基于L系统的建模方法是虚拟树木仿真的一种常用方法。针对传统L系统方法绘制的树木可交互性不强,造型呆板,绘制速度较慢的缺点,对L系统绘制流程进行改进以减少不必要的字符串重写次数和分形计算量;通过对重写规则引入概率因子来获得更好的随机性,进一步提高真实感;通过文中提出的SCA算法(Slices-Compression Algorithm)减少绘制树木分枝需要的矩形数量,提高绘制速度。实验结果表明,该方法绘制的树木具有较好的真实感,可交互性强,且绘制速度较快。     

基于激光点云的树木三维几何建模系统的设计与实现

根据树木的几何拓扑原理,直接利用地面激光扫描仪扫描获得的活立木点云数据,提出了一种基于点云数据的树木三维高精度、真实感的快速重建技术,重点解决了树木骨架点的提取、枝条系统分级重建、模型交互式编辑等关键技术.应用结果表明,基于点云的树木三维几何建模系统能够克服传统树木建模精度低、效率低、形态逼真度差等不足,依据点云数据能快速高效地重建出忠实于现实树木形态结构的三维真实感模型.系统具有良好、灵活的交互性以及较强的实用性,可广泛应用于森林资源管理、精准农业、古树名木管理、园林规划设计等领域.     

基于EM算法的随机动态系统建模

提出一种在噪声统计信息未知的情况下,对随机动态系统模型进行建模的方法.采用状态空间模型描述随机动态系统,模型的参数通过EM算法进行估计,通过改进该算法中的Kalman滤波,实现了对噪声协方差矩阵的估计.基于改进的Kalman滤波,EM算法可以用于噪声统计信息未知的动态系统建模.     

基于数据的多模型分数阶PID控制方法

针对复杂非线性系统,将多模型建模与分数阶PID控制相结合,设计了一种完全基于输入-输出数据的多模型在线建模控制方法.首先,利用输入-输出数据对非线性系统进行在线多模型建模;然后,针对所建立的多个局部模型,基于加权控制方式设计分数阶PID控制器.该方法将对系统的建模与控制器的设计包含在一个控制系统设计框架以内,对系统模型的不确定性具有更好的鲁棒性,仿真实验的结果表明了该方法的有效性.     

基于认知机理的三维人脸建模及应用研究

人类天生具备从单张平面照片进行三维信息恢复的能力,模拟人类的这一认知过程,研究基于单张平面图像的人脸三维建模技术,是当前认知计算中的一个重要问题.以统计学为工具,在建立人脸统计模型的基础上提出一个两步人脸形状建模方案,利用人脸结构先验知识对建模过程进行约束,能够生成真实感强的三维人脸模型.将三维人脸模型应用到光照和姿态估计问题上,取得了较好的效果.     

基于力学模型的植物枝条弯曲模拟的研究

自然界中遍布着千姿百态的植物,多年来,植物模拟技术作为不规则物体建模领域的一个重要分支,一直被众多的科学家所关注.植物枝条弯曲形状的模拟是植物模拟的重要内容.针对枝条弯曲形状的模拟,分析了植物枝条的生物力学模型,将材料力学中弹性杆件的简易受力模型与基于L系统的植物模拟算法相结合,模拟了重力和趋向性对于枝条弯曲形状的作用,有效地生成了自然逼真的植物枝条弯曲形状.     

基于参数L-系统的树木分支模式可视化模拟

对L-系统进行了简要介绍,具体分析了参数L-系统与随机L-系统.根据各自的优缺点笔者采用参数随机相结合的L-系统,对植物的分支模式进行了分析研究.分支是植物重要的生长形式不同种类的植物、同一植物的不同部分,具有不同的分支模式.一般的研究都是基于两个分支的植物进行的,然而现实中的植物并非只有两个分支,针对这一点再结合合轴模式的特点与达芬奇定律构造了随机参数L-系统来表达植物的分支模式,从而生成的图形更贴近自然,在可视化模拟过程中,增加了旋转函数,可以对生成的图形进行旋转,从而可以清晰地看到图形的各个分支.     

基于Flash的分形树生成及其动画效果的实现

探讨了在Flash中实现迭代函数系统、图形迭代系统和L系统的思路和方法.重点研究了基于Flash的分形树生成方法,通过把迭代函数系统与Flash中的影片剪辑技术相结合来构造分形树.在此基础上探究了Flash中生成分形动画的两种方法.通过添加鼠标交互、影片运动录制和回放功能以及通过修改参数,实现了"舞动的树".     

基于Flash的分形图形和动画生成技术研究

探讨了在Flash中实现迭代函数系统、图形迭代系统、L系统的思路和方法．重点研究了基于Flash的分形树生成方法，通过把迭代函数系统与Flash中的影片剪辑技术相结合来构造分形树．在此基础上探究了Flash中生成分形动画的两种方法．通过添加鼠标交互、影片运动录制和回放功能以及通过修改参数，实现了舞动的树．     

自然树木风吹效果的分形模拟

为了使生成的植物图像更加形象逼真,文章给出了在分形的递归过程中,调用随机函数来模拟自然界中树木的方法和用Turbo C编写源程序。并能通过改变每根树枝负重的大小来偏离原方向一角度(负重越大,偏角越小)来实现树木的风吹效果。论文中还将随机性引入L系统,并给出了生成随机数的算法。     

基于L-系统实现植物模拟的关键技术研究

在L-系统理论基础之上,利用三维龟形解释方法,实现了一个植物模拟系统.为了避免模拟结果呆板、不真实的现象,该系统利用几何造型技术及OpenGL强大的三维建模、光照处理、纹理映射等功能,并考虑了影响植物生长的自然因素,使生成的模拟图像自然、逼真.     

基于参数L系统的三维树木仿真

研究利用参数L-系统对树木进行快速高效三维仿真的方法.首先对树木的抽象模型及参数L-系统进行简要分析,然后利用参数L-系统构建树木的初始骨架,并通过Hermite曲线拟合获取树木的优化骨架,在优化骨架与参数L-系统生成的树枝半径的约束下,利用Frenet标架与相关的三维几何理论重构树木的三维网格模型,同时结合树叶的简化模型完成整个树木三维模型的仿真,最后通过实验验证文中所提方法的可行性.实验证明,所提出的三维树木的仿真方法不仅有效地减少了模型的数据量,且能灵活地模拟各种形态的树木.     

基于地面激光点云数据的单木三维重建方法

目的 使用地面三维点云数据,提出一种单株树木三维网格模型重建方法,为精准获取测树因子提供技术支撑。 方法 对获取的点云进行预处理,使用k-d树构建近邻关系图,用Dijkstra算法求算出子图的根。检测出有效路径后,使用探测半径计算关键路径。计算树枝骨架,然后对初始骨架进行Bezier曲线半径平滑,得到平滑的骨架,再将骨架连接,使用半径平滑和圆柱拟合减少点云密度小造成的拟合不足的情况,能够最大限度保留树枝的细节。结果 使用3株落叶松点云数据构建了树枝树干表面网格模型,重建了树木三维结构。将树干、树枝的三维网格模型与点云匹配后,效果较好;所构建的模型能够进行细小枝条的重建,而不是模拟细枝,通过观察重建结果,一级枝的重建效果非常好,大的二级枝也能得到很好的展示;整套算法计算快速,计算时间与枝条的复杂程度、连接关系有关。结论 基于关键路径探测的方法能够很好地构建树木的三维网格模型,可以用于单株树木测树因子的精确提取。     

虚拟场景中三维树的建模与仿真

树木是构建虚拟场景不可或缺的元素.针对传统的树木分形生成算法耗时长,计算复杂、不适合在构建实时动态的场景中使用的缺点,提出了一种通过构建树木的枝干模型,采用递归算法和OpenGL纹理映射的方法来渲染具有真实感的三维树木,并且可以利用各种成熟的诸如光照等技术做进一步的处理以适应各种需要.同时,为了从任意角度观察模型,通过构建OpenGL摄像机类,实现了三维树木不同视角下的三维漫游.试验结果表明,所述的原理方法稳定可行,所实现的效果符合三维可视化的要求.     

基于BSP算法的L-系统在植物模拟中的应用

本文通过对自然景物的计算机模拟算法的研究,提出植物的基于BSP算法的L-系统绘制思想和算法,增强生成植物图形的逼真度和立体感.