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L-系统的幼龄杉木形态建模

依据幼龄杉木的野外观测数据和林业专家知识,提取建模约束规则并得出L-系统规则集.利用自主开发的L-系统单树建模工具软件解析规则生成杉木三维结构模型,并将L-系统中的不同迭代步长数同幼龄杉木的不同生长发育阶段相映射,模拟杉木的动态生长,分别得到幼龄杉木随时间(如1～3a)变化的形态结构模型.结果表明,基于L-系统并结合实测数据的几何建模方法可以较好地刻画幼龄杉木形态结构,所提L-系统的迭代步长法能直观地表达实际生长过程中杉木形态结构变化.     

L-系统在植物模拟中的应用

简要介绍了Ｌ系统的概念及其文法规则，并以它为理论基础，结合计算机图形学，模拟出植物的造型，如树、叶、花等．     

基于L系统的植物图像计算机模拟

根据分形L系统理论，用VB语言开发了L系统演示程序，实现了对自然界中植物树木的模拟，效果逼真。     

分形L系统理论与植物图像的计算机模拟

应用分形Ｌ系统理论,根据植物图像的结构特征和生成规则,提出了建立植物的数学模型的方法,并对植物图像的计算机模拟进行了较为系统的研究,为了使生成的植物图像更加生动逼真,又将随机性引入Ｌ系统,并给出了生成随机数的算法,为提高建筑物的配置,动画制作和视景仿真的逼真性提供了有效手段。     

迭代函数系统和文法系统混合模拟植物形态

为了更真实地模拟植物形态,在分析、借鉴前人研究的LS(文法系统)、IFS(迭代函数系统)经典算法的基础上,将二者有机地结合起来,提出一种混合算法思想。以MATLAB作为仿真平台,在分别实现LS和IFS算法模拟树的结构和叶片的基础上,实现了混合算法的模拟。     

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.     

三维迭代函数系统植物模拟

为实现对自然界树木的逼真模拟,以迭代函数系统为基础,定义了三维空间上的变换矩阵,建立了三维植物生成模型,以一组压缩仿射变换生成的图像为例,通过调整已有IFS码的比例系数,可实现树木生长过程的模拟;通过调整IFS码的参数来控制树枝旋转角度,可模拟出树枝受到风力影响时的形态;通过对已有图像变换观察角度,可获得同一树木不同视点生成的图像.研究结果表明:针对性地调整IFS码,可完成自然界树木的逼真模拟.     

基于分形几何学的植物图像计算机模拟

根据分形几何学理论,从计算机图形学的角度讨论了植物模拟的几种方法,如迭代函数系统、L-Sys-tem文法和递归方法.给出了实现植物图像模拟的计算机程序算法,在算法中加入随机参数,并显示了程序运行生成的逼真图形.     

基于BSP算法的植物分形模拟研究

提出了一种将分形递归算法与BSP算法相结合的编程思路。通过为植物各部器官建模和忠实于真实植物生长机制的程序处理,可生成多种自然逼真、立体感较强的植物形态图像。     

分形在植物形态模拟中的应用

主要讨论了３种用于植物形态模拟的分形几何算法：迭代函数系、Ｌ－系统及有限制的扩散凝聚模型方法，给出了相应的算法步骤及算例、图示，并提供了一个植物形态的分形模拟软件的实现过程，该软件以ＴｕｒｂｏＣ编程，在ＰＣ４８６上运行通过，效果良好     

Matlab分形植物模拟

研究了利用Matlab软件,采用L系统与迭代函数系统(IFS)分形绘制方法,通过数学实验的形式绘制分形植物,模拟的分形植物细节丰富,形态生动逼真,体现了分形学在描述自然景物的独特优势.     

基于IFS的真实感分形植物仿真与实现

在vc＋＋中运用迭代函数系统实现了四川（川东）几种常见树木的真实感形态模拟,并给出了IFS码,通过改变仿射变换的系数,降低了运算量,为植物仿真提供了方法和思路．     

模拟植物生长算法的结构优化新机制

作为一种新型启发式智能优化算法,模拟植物生长算法(PGSA)建立以植物向光性机理为基础的生长动力模型,以形成向全局最优解迅速生长的搜索机制.针对大规模复杂优化问题中生长空间大、设计变量多、可能存在多个局部最优解、算法难以自动终止等特点,基于PGSA基本原理,提出了3种新的算法改进机制——可生长点集合限定机制、新增可生长点剔除机制以及混合步长并行搜索机制,并通过典型数学和桁架结构算例分析对提出的改进算法的效果进行验证.结果表明:可生长点集合限定机制能有效控制生长空间规模,具有较强的局部搜索能力;新增可生长点剔除机制通过与前者的结合,为PGSA提供了有效的算法终止机制;混合步长并行搜索机制在生长前期便具备优异的全局搜索能力,能快速获取到最优解范围.所提出的新机制显著提升了PGSA算法优化的有效性及适应性,从而为结构优化问题提供了新思路.     

L-稳定事件结构和L-domain

在domain理论中,事件结构和信息系统是domain的逻辑表示的主要工具.通过研究事件结构和它所对应的domain结构之间的关系,作者提出了L-稳定事件结构以及L-映射的概念,证明了L-稳定事件结构和L-映射构成的范畴等价于具有性质Ⅰ的代数L-domain和稳定映射构成的范畴,由此说明了可以通过特殊的事件结构来表示具有性质Ⅰ的代数L-domain.     

基于分形理论与BSP技术的植物形态模拟方法

为了更逼真地模拟植物生长形态,本文提出了一种将分形算法与BSP技术相结合的编程思路．借助CDi＋编程,通过为植物各部器官灵活建模、提取控制参数和使用随机函数,能灵活地模拟多种植物的形态．使用计时器技术,还实现了植物形态的动态模拟控制．     

IFS系统在植物形态模拟中的应用

IFS系统是模拟植物形态的一门重要技术。首先分析迭代函数系统中IFS码产生原理,阐述IFS如何模拟植物形态,然后依据拼贴定理,研究IFS码的变换特点,并利用IFS码的连续性探讨IFS码变换的规律及表现效果。另外通过增加IFS码,对分形图进行变换,逼真模拟森林、草地等自然景观。     

强L-凸结构的新刻画

为了刻画强L-凸结构,本文借助L-子集之间的模糊包含关系和由其决定的模糊下确界,分别引入了L-格序凸结构、L-格序凸包算子和L-封闭关系,并建立它们与强L-凸结构之间的关系.结果表明,强L-凸空间范畴、L-格序凸空间范畴、L-格序凸包空间范畴和L-封闭空间范畴是同构的.     

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.