植物花朵建模方法

2023-09-19 04:30:25

專利名稱：植物花朵建模方法
技術領域：
本發明涉及計算機建模技術領域，尤其涉及一種用於植物花朵的幾何建模方法。
背景技術：
農業是中國國民經濟的基礎。農業信息化是本世紀農業發展的重要標誌，也是農 業現代化的重要組成部分。在農業信息化實施過程中，農業通過信息化可以獲得倍增效益。隨著農業信息化技術的快速發展，新興的虛擬實境技術在農業領域也越來越多地 得到應用，特別值得一提的是，虛擬農業已經成為我國農業發展的一個重要趨勢，虛擬農業 不但可以將農作物數位化，而且還能夠為科研者提供方便的交互性操作與觀察等，對於推 動農業發展有著巨大的作用。近年來，隨著計算機硬體性能的不斷提高以及虛擬植物建模、景觀設計等領域的 不斷研究，使得較高真實感的植物造型成為可能和必需。由於植物花朵具有複雜的生理特 徵、幾何形態和光學特性，因此植物花朵的形態建模和可視化成為真實感自然景物模擬中 最具挑戰的工作。在計算機圖形學中，早期的花朵建模是將L系統與Bezier曲面結合對花朵進行模 擬，參數化方法中，用B樣條曲線構造花朵各部分骨架，藉助參數曲面和細分方法對各部分 進行幾何建模，分形與草圖技術近年來也常用於花朵的幾何建模方面，雖然這些方法側重 點不同，但大多數還是只針對離瓣花冠花朵的幾何建模，對於花冠聯合的花朵等並未涉及， 且大部分方法都針對特定的植物，因此都不可避免地存在推廣性的問題，即這些方法都很 難適用於其他植物花朵的形態建模。因此，需要一種適用於多數植物花朵且包括花冠聯合 花朵的幾何建模方法，並且該建模方法可建立具有較高真實感的植物花朵的三維模型。

發明內容
(一)要解決的技術問題本發明要解決的技術問題是克服現有植物花朵建模方法不能對花冠聯合花朵進 行幾何建模的不足；同時，克服現有植物花朵建模方法無法建立較高真實感的植物花朵三 維模型的不足。( 二 )技術方案為解決上述技術問題，本發明提供一種植物花朵建模方法，包括以下步驟Sl 對待建模花朵進行形態結構分析，確定所需建模部分；S2 採用球B樣條方法對花朵雌蕊及花柄進行幾何建模，球B樣條公式如下
權利要求
一種植物花朵建模方法，其特徵在於，包括以下步驟S1對待建模花朵進行形態結構分析，確定所需建模部分；S2採用球B樣條方法對花朵雌蕊(1)及花柄(2)進行幾何建模，球B樣條公式如下 B> ( t )= i=0 n N i,p ( t ) P i; r i>,i=1,2...n,t [ 0,1 ]; 其中Pi為控制球的球心位置，控制球的直徑為2ri，Ni，p(t)為p次B樣條基函數，t為參數，i為求和下標，n為基函數的個數；利用球B樣條公式調整所述控制球的球心位置及控制球的半徑得到雌蕊(1)與花柄(2)的幾何模型，通過圖像顏色取樣與顏色插值的方法實現所述雌蕊(1)與花柄(2)的幾何模型的顏色渲染；所述顏色插值方法為設幾何模型上下兩端的顏色分別為CT，CB，以多邊形帶為渲染單元，第k段單元的顏色為C(k)＝CTe ck+CB(1 e ck)其中，C(k)為第k段單元的顏色，k＝0，1，…n，n為網格縱向分段數；S3根據所述步驟S2中球B樣條方法對雄蕊(3)進行幾何建模，利用球B樣條公式調整控制球的球心位置及控制球的半徑得到雄蕊(3)的幾何模型，對所述雄蕊(3)的幾何模型採用所述步驟S2中圖像顏色取樣與顏色插值的方法實現顏色渲染；S4通過構造花朵花冠(4)的輪廓線及軌跡線，並調整所述輪廓線與軌跡線中的參數得到花朵花冠(4)的幾何模型，對所述花朵花冠(4)的幾何模型採用步驟S2中圖像顏色取樣與顏色插值的方法實現顏色渲染；S5調整所述步驟S4中的輪廓線與軌跡線的參數，得到花朵花萼(5)的幾何模型，對所述花朵花萼(5)的幾何模型採用步驟S2中圖像顏色取樣與顏色插值的方法實現顏色渲染；S6將所述步驟S2、S3、S4、S5得到的幾何模型合成得到花朵的幾何模型。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟S4中構造的輪廓線為3次B樣 條曲線
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟S4中構造的軌跡線表示為c(0 ,k) = QkC' (6) + (l-ak)C// (θ)其中，C(e，k)為軌跡線，ak = e_°k，k = 0，1，2···，σ 為 ο > 0 的參數，C" (θ)為 單位圓，C' (Θ)為頂端軌跡曲線，用參數曲線表示為 Λ； = i (沒;C1, C2) COS 汐σ(θ)= j;； =及(^C15Cjsin(9, 6>e
z = H(0;c3,c4)ho其中&為頂端高度值即Z坐標，R，H為極坐標下的參數函數，分別控制頂端軌跡ζ方 向的投影與波動幅度(ci≥0(i = l，2，3，4)，ci+c2≤1)，其中R為分段函數:
全文摘要
本發明公開了一種植物花朵建模方法，包括分析花朵形態結構及組成部分；花朵雌蕊與花柄幾何建模與渲染；花朵雄蕊幾何建模與渲染；花朵花冠幾何建模與渲染；花朵花萼幾何建模與渲染；將花朵的雌蕊、花柄、雄蕊、花冠以及花萼部分合成，得到完整的花朵三維模型。本發明植物花朵建模方法可以應用於其它不同植物花朵的幾何建模。本發明植物花朵建模方法以相同的描述方法同時對花朵的各部分進行幾何建模來生成具有花冠聯合的植物花朵三維模型，該方法具有實時性，可與參數化植物幾何建模相關聯，生成的植物花朵三維模型具有較高的真實感。
文檔編號G06T17/00GK101980303SQ20101050633
公開日2011年2月23日 申請日期2010年10月9日 優先權日2010年10月9日
發明者溫維亮, 肖伯祥, 趙春江, 郭新宇, 陸聲鏈 申請人:北京農業信息技術研究中心