基于生长函数的植物生长建模研究计算机软件与理论专业论文.docx

重庆大学硕士学位论文英文摘要 重庆大学硕士学位论文 英文摘要 PAGE PAGE IV process. ⑤Use cayenne as experimental material to carry on the simulation, the model has been implemented on the platform PlantLab. Experimental shows that the model can effectively and vividly simulates the growth and development of virtual plant and its deformation. ⑥Finally, give the significance and deficiency of the study and the future work. Key Words: Virtual Plant, L-System, Virtual organ, 3D Morphing, Growth equation 重庆大学硕士学位论文目录 重庆大学硕士学位论文 目 录 目 录 中文摘要I 英文摘要 II 目 录IV 1 绪 论 1 1.1 研究背景和意义 1 1.1.1 研究背景 1 1.1.2 研究的学术意义 2 1.1.3 研究的实用意义 3 1.2 国内外研究现状 4 1.2.1 理论与方法研究现状 4 1.2.2 作物与平台研究现状 9 1.3 论文研究内容 12 1.4 论文章节安排 13 2 植物生长建模理论 14 HYPERLINK \l _TOC_250005 2.1 L 系统的介绍 14 HYPERLINK \l _TOC_250004 2.1.1 L 系统的基本原理 14 2.1.2 字符串并行重写 14 HYPERLINK \l _TOC_250003 2.1.3 L 系统的几何解释 15 HYPERLINK \l _TOC_250002 2.1.4 随机 L 系统 18 HYPERLINK \l _TOC_250001 2.1.5 上下文相关 L 系统 19 HYPERLINK \l _TOC_250000 2.1.6 参数 L 系统 20 2.2 基于虚拟器官的植物生长模拟 22 2.2.1 虚拟器官 24 2.3 本章小结 27 3 高等植物生长规律 28 3.1 植物生长规律 28 3.2 植物生长函数 28 3.3 本章小结 30 4 三维变形技术 31 4.1 自由变形 31 4.1.1 自由变形基本原理 32 4.1.2 FFD 特点和适用范围 33 4.2 三维 Morphing 34 4.3 常用插值方法 35 4.4 本章小结 36 5 基于生长函数的植物生长建模 37 5.1 三维 Morphing 与器官生长变形 37 5.2 生长控制算法 39 5.3 多样性生长模拟 40 5.4 本章小结 41 6 实验及结果 42 6.1 实验平台及参数配置 42 6.2 相关实验及结果 44 7 总结与展望 48 致 谢 50 参考文献 51 附 录 55 A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录 55 B. 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录 55 重庆大学硕士学位论文1 重庆大学硕士学位论文 1 绪 论 PAGE PAGE 10 1 绪 论 1.1 研究背景和意义 1.1.1 研究背景 植物是生态系统的重要组成部分，与人类的生活息息相关，密不可分。各种植 物绚丽多姿、五彩缤纷，形态和结构各异。为了更好地对植物进行研究，科学家 提出了虚拟植物的概念。所谓虚拟植物，是指以植物个体或群体为研究对象，利 用计算机模拟植物的生长发育过程，并将植物的形态结构及生长发育过程以三维 可视化方式进行展现的技术与方法[1-5]。虚拟植物是由植物学、人工智能、计算机 图形学、虚拟现实、生态学、细胞生物学、分子生物学等多学科交叉融合而产生 的一门新学科。随着近四十年来的研究，虚拟植物逐渐成为当前的一个研究热点。 虚拟植物技术的不断发展成熟促进了其在各领域的广泛应用，虚拟植物不仅可以 进行三维场景及数字娱乐中的大型自然场景仿真，还可以在模拟植物的在自然条 件下的生长发育，它改变了传统农学研究的方法和手段，使其得以脱离农田与温 室环境，在计算机上进行研究。虚拟植物技术提供了一种新的认识和理解植物生 长规律的手段，使人们可以在计算机上对农作物的生长和一定条件下作物的产量 进行模拟，还可以在虚拟的农田与温室环境中进行虚拟育种、虚拟施肥等实验， 缩短了实验周期，为农业教学和生态环境保护提供了一