南丰蜜桔造型

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1、南丰蜜桔造型　　摘要：根据南丰蜜桔近似球形的特征，通过对球面进行变形模拟蜜桔形状。首先设计变形函数将球面变形得到南丰蜜桔叶整体形状；再设计纹理的变形函数将光滑表面变凹凸的效果；最后进行真实感绘制完成南丰蜜桔的造型。通过与真实图片的结果对比，表明其真实感造型效果较好。　　关键词：南丰蜜桔；变形；真实感　　中图分类号：TP391.9文献标志码：A文章编号：1009-3044（2015）30-0142-02　　RealisticModelingforNanfengOrange　　LINJiang-peng，LULing　　（Schoo

2、lofInformationEngineering，EastChinaInstituteofTechnology，Nanchang330013，China）　　Abstract：AccordingtothecharacteristicsoftheNanfengorangethatlooklikesphereshape，wedeformthespheretoformtheshapeoftheNanfengorange.First，wedesigndeformationfunctiontodeformthesphereandform

3、wholeshapeoftheNanfengorange.Second，thegraindeformationfunctionisdesignedandconcave-convexgrainisformed.Finally，thedeformationsphereisrenderedandtheNanfengorangeismodeled.Bycomparisonwiththeresultsofrealimages，itshowsthattheeffectofrealsense7isbetter.　　Keywords：nanfe

4、ngorange；deformation；realistic　　1绪论　　南丰蜜桔主要产于江西省南丰县，是我国名优果树品种之一，历史上曾被列为朝贡珍品，被誉为“桔中之王”。南丰蜜桔的真实感造型，对于虚拟植物的研究有一定现实意义。　　一些研究者采用各种方法对植物果实进行了真实感模拟，雷蕾等[1]采用Bezier曲线拟合黄瓜果实轴线方程，并设计其截面半径的各分段函数，用随机函数控制果实表面的凸凹。王景波等[2]以一种典型的几何纹理算法对不同果实进行3D造型，针对果实生长不同阶段的特性建立数学模型，实现了静态造型和动态仿真。刘骥等[3

5、]通过果实主轴线和截面曲线参数方程计算果实表面的网格面，在曲线方程上叠加扰动函数解决了果实生长过程中的形变问题。刘格林等[4]建立了良种南瓜的生长时期三个阶段的可视化数学模型，并模拟这三个阶段的生长过程。金席卷等[5]以柑橘为例，采用Bezier曲线拟合柑橘果实的外轮廓，利用MapL系统来对柑橘表面凹凸的局部特征性进行模拟。王立臣等[6]根据主轴控制点和横截面半径控制函数模拟杨桃果实的几何造型，并用横截面半径上的随机函数来控制果实表面的凸凹纹理。陆玲等[7]使用凹凸纹理处理方式对椭球面参数方程进行变形，模拟芒果、水蜜桃、香蕉等不

6、同形状植物果实。　　综上所述，较小有对蜜桔进行真实感模拟，本文采用文献[7]的方法，对南丰蜜桔进行可视化造型。　　2南丰蜜桔的几何形状造型7　　用球面参数方程定义蜜桔的初始形状，根据图1a的南丰蜜桔的大体形状，设计球面参数方程如下（如图1b）：　　x（u，v）=rcos（u）cos（v）　　y（u，v）=rcos（u）sin（v）（1）　　z（u，v）=rsin（u）　　（-/2u/2，0v2）　　式中：r为球半径，这里r=60，单位为像素（下同）。　　对球面沿法向量变形后的参数方程为：　　x（u，v）=rcos（u）cos（v

7、）+ag（u，v）　　y（u，v）=rcos（u）sin（v）+bg（u，v）（2）　　z（u，v）=rsin（u）+cg（u，v）　　（-/2u/2，0v2）　　式中（a，b，c）为点（x，y，z）处的单位外法向量，g（u，v）就是本文重点设计的变形函数，它是由多个函数组成：　　g（u，v）=g1（u）+g2（u）+g3（u，v）+g4（u，v）　　1）上下两端模拟　　根据南丰蜜桔的形状特点，上下两端向内凹进，采用高斯函数模拟凹进效果。　　上端凹进（如图1c）：　　g1（u）=-A1exp（-（u+/2）2/s2）　　式中：A

8、=r/3，s=r/100。　　下端凹进（如图1d）：7　　g2（u）=-Aexp（-（u-/2）2/s2）　　式中：A2=r/3，s=r/100。　　2）周期凹凸模拟　　由于桔瓣的影响，蜜桔外型具有小幅度的周期凹凸，采用正弦函数进行变形：　　g3（u，v）=A3