基于物理的植物器官实时变形模拟

近年来,各种方法被用来模拟可变形物体的实时变形。提出了一种基于质点-弹簧系统的植物器官变形模拟方法,并根据交互式设计的要求开发了参数化的植物器官几何造型和弹簧模型生成方法,简化了质点-弹簧模型的构造。实验结果表明,该方法能够获得具有较高真实感的变形效果,能够适用于多种植物器官一般情况下的变形模拟;同时,参数化的几何曲面和物理模型生成能够满足于交互式实时模拟的需要。     

基于相似系数和的孤立点检测算法

简要介绍了一个基于相似系数和的孤立点检测聚类算法,指出了它的局限性,在此的基础上,文中提出了一个改进的算法.算法的思想是,对数据集进行标准化,然后构造一个相似系数矩阵,通过对象的相似系数之和判断对象的孤立程度.改进后的算法除了可以检测出倍数异常孤立点外,还可以检测出分量异常孤立点.     

日光温室三维建模与仿真方法研究

三维建模和虚拟现实技术的快速发展为日光温室等农业设施的科技知识推广提供了新的方式.针对目前推广日光温室的现实需求以及缺乏日光温室三维建模和仿真手段的问题,提出日光温室三维建模和仿真方法.设计了完整的温室结构、拓扑、材质和纹理数据库,利用基于参数模板的层次化参数驱动建模方法建立逼真的日光温室三维模型,进而整合温室建造、机械设施以及植物生长模型实现整个温室场景的自动仿真和真实感绘制.建立的日光温室三维可视化系统包含知识数据库、三维建模、真实感绘制和动画仿真等模块,具有良好的互动性和沉浸感,有利于日光温室的知识的深入推广和应用.     

植物三维点云分割

针对植物点云具有形状不规则、密度不均匀的特点,提出一种适用于植物的三维点云分割方法.将烟草、玉米、黄瓜这3种植物作为样本数据,以滤波等预处理方法去除离群点与背景点,以欧氏聚类算法分割植物群体,并用区域增长算法、边缘提取算法、超体素聚类算法以及基于凹凸性的方法来分割叶片器官.将所提出的方法用于分割烟草、玉米的三维点云,其...     

基于T样条拼接的彩椒果实可视化研究

彩椒果实表面具有沟痕深、凹凸性强等特征,难以获取曲面造型所需控制点。为克服以上缺点,提出利用T样条无缝拼接的方法进行彩椒果实几何建模。首先根据形态特征将彩椒分为若干片段,利用三维扫描仪获取各片段三维数据点,然后应用NURBS曲面分别建立各个片段的模型,最后使用T样条的无缝拼接算法将各片段组合为完整的彩椒模型,并在VC++和OpenGL平台得到了真实感较强的彩椒果实可视化模型。实验表明,该方法不仅能够拼接片段之间的缝隙,还能极大地增加模型的真实感。     

果树虚拟修剪研究进展

树形结构对果树的产量和品质均有着重要的影响,而修剪是塑造优质高产树形最重要的管理措施之一。在真实果树上进行修剪试验或技术演示具有破坏性强、成本高、修剪效果难以快速呈现等缺点。果树虚拟修剪正是在此背景下随着虚拟现实技术快速进步而迅速发展起来的热点研究课题,其目标是在计算机构建的虚拟空间中可视化模拟果树的虚拟修剪操作及修剪对树形的影响,从而避免在真实果树上进行修剪所带来的时间和材料成本消耗。概述了果树虚拟修剪技术的研究进展,探讨了果树虚拟修剪的关键问题,包括三维重建技术、三维虚拟交互修剪技术及修剪后的形态发展模拟技术。分析总结现有技术方法优缺点,并结合相关领域的技术发展提出了展望。     

双层弹簧模型驱动的植物叶片运动模拟

提出了一种交互式的植物叶片运动(特别是卷曲和萎蔫)模拟方法.该方法用一个三维骨架结构表示叶片的边缘轮廓,并通过细分的方法生成叶片的网格曲面.在此基础上,构建了一个由层次化弹簧构成的双层质点-弹簧系统,该弹簧系统被用来控制叶片的运动,叶片的卷曲通过收缩上层弹簧来实现,而叶片的萎蔫或展开则通过释放弹簧来驱动.通过提供的交互式界面,用户能够交互地控制该弹簧系统的运动,从而生成各种叶片的运动动画.这种方法已被用来交互地模拟番茄叶片的卷曲过程和黄瓜叶片的萎蔫过程,模拟结果较好地重现了与真实情况相似的叶片运动过程.     

孤立点挖掘在教务管理中的应用研究

孤立点挖掘是一个重要的知识发现任务,在介绍孤立点及其挖掘算法的基础上,利用孤立点检测方法对教务管理系统中积累的数据进行分析,并提出基于距离和的孤立点检测算法。实验结果分析表明,该算法降低了检测过程对用户设置阀值的要求,在时间复杂度上,稍微优于循环一嵌套算法。     

植物三维形态虚拟仿真技术体系研究

植物形态结构及生命属性的数字化、可视化表达是现代农业的重要研究内容,开展数字植物研究具有重要理论意义和应用价值.提出数字植物三维形态虚拟仿真技术体系框架,按照数据-知识-模型的逻辑关系,从三维数据获取、几何建模、场景显示和交互应用4个层次论述和总结了数字植物三维形态虚拟仿真关键技术,系统介绍了相关技术的理论基础和应用前景.重点阐述了数字植物三维形态虚拟仿真所面临的关键问题及可行的解决方案,以期为数字植物研究的进一步发展提供参考.     

玉米群体冠层实时物理模拟

植物器官具有柔性体性质,如何快速高效地处理植物群体内部、植株之间,以及植物器官之间的碰撞检测及变形问题是进行植物群体实时物理模拟的关键.以玉米群体冠层为例,提出了四面体网格结合皮肤网格的双层架构的植物群体物理模拟方法.该方法创建与植株精细的三角形皮肤网格模型相对应的较粗糙的四面体网格包络模型,在四面体网格模型上进行物理模拟、碰撞检测等计算,然后通过四面体网格与皮肤网格间的关联将模拟结果变换到三角形精细网格模型,从而实现了较为逼真、稳定的植物群体实时物理模拟效果.