一种基于环境变化的树木动态生长仿真模型开题报告

1. 研究目的与意义

研究虚拟植物生长的仿真应用较广。针对数字娱乐领域中用于虚拟场景的植物形态-功能仿真的有限需求,为了提高真实性,提出了一种通用的基于环境变化的虚拟树木动态生长的仿真模型,来仿真各种树木的生长过程。采用L系统描述树木的拓扑结构,结合植物学相关知识,引入了环境因素对树木生长的影响,将树木的生物学特性进行抽象与加权处理,建立了树木生长与光照信息交换的简洁算法。仿真实验结果表明,该模型能较好地反映了环境因素变化对植物生长的影响,较真实地仿真再现了树木的动态生长过程。

2. 国内外研究现状分析

高旭等人应用分形 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, 为提高建筑物的配景、 动画制作和视景仿真的逼真性提供了有效手段.

陈昭炯等人在分析了l-系统在表达植物结构形态方面的机制基础上, 探讨了 l- 系统代码的设计方法. 具体的模拟实例还应用了随机分形生成技术, 效果较为逼真.

张爱武等人根据 th -3dlcs -2001 三维成像扫描仪可同步扫描激光与可见光数据的特点, 提出了室外场景三维重建的系统方法. 推导了激光与可见光采样点的配准关系, 给出了每一激光采样点的 rgb 值; 引入马氏距离, 提出了基于反向投影的多机位三维数据快速配准算法, 将多机位三维数据无缝拼合在同一坐标系内; 依据 hough 变换和模糊子集, 划分室外三维数据场为房顶、 墙面、 窗户、 地面、 树木、 其他物体等 6 类, 并给出了网格剖分方法. 实验证明该文所提出的方法有效地解决了室外场景三维重建的基本问题.

3. 研究的基本内容与计划

本文从摄影测量和计算机视觉角度出发，解决树木影像匹配难点实现了树木三维可视化重建。总结了现有研究中富有启发性的思想和算法，并结合具体问题提出了一些新的思路和方法。

具体计划

2013年3月 完成开题报告，做好前期准备。

4. 研究创新点

本文使用 L系统来仿真树木的结构, 结合植物学知识和具体环境影响, 提出并建立了基于环境影响的虚拟树木动态生长模型, 且所构建的模型能够适用于多种树木的虚拟仿真, 可广泛应用于数字娱乐中虚拟植物的建立。