谈结合图像重建和L系统的虚拟植物原型系统设计.pdfVIP

第23卷第4期 农业工程学报 V01．23No．4 2007年 4月 TransactionsoftheCSAE Apr． 2007 179 结合图像重建和L系统的虚拟植物原型系统设计 朱庆生，李云峰，邓青青，曹渝昆，傅鹤岗 (重庆大学计算机学院，重庆400030) 摘要：为模拟植物的生长或形态特性，探索提出了一种结合图像重建和L系统的虚拟植物可视化原型系统；植物主干采 用L系统生成；植物细节对视觉效果影响较小，采用植物器官表面重建；采用规则建模来提高模型的可控性，基于图像重建 得到更好的可视效果。试验表明该文方法能够降低建模复杂度，较好实现虚拟植物的可视化展现。 关键词：虚拟植物；基于图像建模；3D重建；L系统 中图分类号：S126；TP391文献标识码：A 文章编号：1002—6819(2007)4一0179一04 Zhu a1． ofa ofvirtual and Qingsheng，LiYunfeng，DengQingqing，etDesign prototype plantcombiningL—system ofthe Chinesewith abstract) csAE，2007，23(4)：179—182．(inEn91ish image-basedmodeling[J]．Transactions 技术的植物器官重建方法。随着各种建模理论的成熟， O 引 言 计算机硬件水平的飞速发展，世界各地涌现出了许多优 自然植物的结构非常复杂，如何对植物模型进行有 效的控制是亟待解决的问题：模型参数过少不足以表现 CPEG，L—Studio，virtual 植物复杂多样的各种特征，参数过多则可能导致模型过 于辅助景观设计和植物学教学。法国CIRAD开发的 于复杂实际应用困难。大部分植物三维重建方法(如L一 AMAP系列软件在植物生长机理模型与可视化模型方 系统，基于粒子的系统等)都可归结为用某种数学规则 面取得了显著进展。中国科学院自动化技术研究所与法 (模型)模拟植物的生长或形态特性，以便尽可能真实地 构造植物的几何信息。由于理论和方法的限制，数学上 大学等单位较早开始虚拟植物相关技术的研究。 的模拟只能是对自然植物结构的一种近似，不同种类植 目前对虚拟植物模型的研究多集中在模拟模型构 物间的数学模型也有着较大差异，在一定程度上增加了 建方法、植物几何形态、植物生理机理模型等细节方面， 造型的复杂度，削弱了对植物形态的控制力[1’2]。 相关虚拟植物可视化软件设计也多局限于特定应用[2]。 近年来，基于图像建模技术得到了快速发展，融合 从收集的资料看，还未见到具有中国自主知识产权的商 图形和图像技术的可视化重建技术是当前的重要发展 业化通用虚拟植物可视化设计平台。本文简述了基于组 方向之一。植物图像拥有丰富信息，基于图像的器官重 件化设计的虚拟植物可视化平台思想；结合基于图像重 建拥有无可比拟的真实效果；同时图像数据采集容易， 建和L系统规则建模，提出了一种注重于视觉效果的 避开了复杂的测量过程。虚拟植物可视化技术的研究， 虚拟植物重建方法，该方法结合了L系统、粒子系统和