试析基于l-系统（cpfg语言）的植物模拟

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1、Y霸钉辞1分类号UDC：

2、≮渤～‘～密级：‘莱阳农学院，硕士学位论文基于L一系统(cpfg语言)的植物模拟ComputerModelingofPlantsBasedonL—system(cpfgModelingLanguage)研究生姓名：尹玉亮导师姓名：周建强专业：农撤机械化工程研究方向：计算机图形学与机械CAD坝1’学位论义捅费摘要虚拟植物(virtualplants)就是利用虚拟现实(virtualreality)技术在计算机上模拟植物的生长发育过程，它是以植物个体或群体为对象，生成具有三维效果和可视化功能的计算机模型。生成的植物

3、模型可以反映现实植物的形态结构，也可获得植物的生理生态过程。在计算机上模拟植物的生长过程可以简单概括为两步：首先建立具有表述植物基本拓扑结构能力的工具(比如L．系统)，即“植物形态发生模型”，然后定义一些植物生长规则来描述植物的生长。根据以上步骤，本论文主要做了以下工作：充分研究了解分形及L．系统的理论及概念。分形模拟是由初始元和生成元通过递归的替代过程，通过指定相应的递归深度便可以得到所需的图形。L．系统在本质上是一种重写机制，它包括确定L．系统、随机L．系统、参数L．系统、语义相关L一系统等等。基于上述理论，利用cpfg模型语言在L

4、-studio软件平台上对一些典型植物作了模拟。对树木的树形构成，包括单轴树形、合轴树形以及三轴树形的生长过程分别作了模拟。对树木和草本植物的各种器官表面的形成方法作了讨论分析和模拟。模拟过程中包括了树枝的分枝角度、植株的生长高度、枝干生长的粗细、叶片的形状、生长过程中叶片及树干因年龄引起的颜色渐变等的规定。建立了用户控制界面，用户可以通过改变诸如参数，实现对模型的控制。用户可以方便的控制诸如叶片的形状、大小、整个植株的材质以及植株各个器官的生长函数，可以实现多种类似植物的模拟生长过程。还可以通过改变生长时间来模拟植株在任一时间内的生长

5、情况。最后，为了课题的更进一步的研究，作者对现阶段的研究工作作了总结，并对今后的工作进行了展望。关键词：虚拟植物、L·系统、cpfg模型语言AbstractThedevelopmentalprocessofplantswassimulatedonthecomputerbythevirtualreality,wecallitvirtualplants，whichgeneratesthree—dimensionalandvisiblecomputermodelofplantindividualorgroup．TheplantmodelCal

6、lreflecttherealplantmorphology；alsoCanacquirethedevelopmentalprocessofphysiology．TheplantmodelingCanbesimpliedtotwosteps：Firstly,choosethetoolsuchasL—System，whichCandepicttheplantmorphology．Secondly,definetheproductions，whichCanreflecttheplantgrowth．Accordingtotheabovest

7、eps，thecontentsofthepaperarelistedasfollowed：FullystudytheprincipleandconceptionofffactalandL-System．Theadventoffractalsolvesthegeometrymodelingofcomplexstructure，whosemodelingprocessisacquiredbyrecursiveinkiatorandgeneratonL-Systemisarewriting—mechanisminitself．，includi

8、ngconfirmed，stochastic，parametricandcontextL·System，etc．Basedonabovetheories，sometypicalplants(treeandherbage)aremodeledbycpfgmodelinglanguageontheL-studio，includingtheramifyangles，growthheight，thethicknessoflimb，theshapeofleaves，colordifferencebecauseofdifferentage．Them

9、onopodial，sympodialandternarybranchingtree-likestructuresandvarioussurfacesofplantsareanalyzedandsimula