植物果实和叶片形变可视化研究

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1、分类号：卫陵21墨UDC：Q鲤：墨密级：垒珏编号：!Q22签!!鲤Q塾@江薛大擎硕士学位论文植物果实和叶片形变可视化研究ResearchonVisualizationofPlantFruitandLeafDeformation学位申请级别亟±学科(专业)盐篡扭廑旦堇苤论文提交Et期2Q!垒生Q垒旦论文答辩日期2Q!垒生Q§旦学位授予单位和日期江蕴太堂2Q!垒生Q鱼旦答辩委员会主席评阅人独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果，也不包含为获得江苏大

2、学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：话、兰冶砒年6月易Et学位论文版权使用授权书江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊(光盘版)电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致，允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入《中国学位论文全文数据库》并向社会提供查询，授权中国学术期刊(光盘版)电子杂志社将本论文编入《中国优秀博

3、硕士学位论文全文数据库》并向社会提供查询。论文的公布(包括刊登)授权江苏大学研究生院办理。本学位论文属于不保密√。学位论文作者签名：黔兰沼硝年6月昌日指导教师签名：曾搋函，妙年6月g日江苏大学硕士学位论文摘要随着信息技术与计算机图形学技术的不断进步与发展，越来越多的学者致力于该领域的研究，其中植物建模就是该领域研究的热点之一。利用图形学技术生成虚拟植物，不仅要对植物的形态进行建模，同时也要对植物形态的变化进行研究。由于植物的形态较为复杂和多样，加上周围环境的影响使得植物在生长过程中不断发生变化，为植物建模带来一定的挑战。当前模拟植物器官形变方面的研究还很少，现有的模拟方法只考虑了植

4、物在外力作用下的形变，缺乏普适性，并且真实感效果也有待加强。针对以上问题，本文以植物果实和叶片为研究对象，通过对其生长特征进行观察研究，借助计算机图形学理论知识和可视化建模工具，研究模拟植物果实和叶片形变的方法，构建交互式的仿真框架，逼真地模拟出植物果实和叶片的形变效果。具体研究内容如下：(1)提出一种果实形变模拟方法，该方法将基于约束的形变方法与基于微分坐标方法相结合。首先通过交互式方法定义形变区域以及设置形变参数的值，采用基于约束的形变方法得到初步形变结果，然后估计出形变区域的局部旋转变换，并增加保持果实特征的约束条件，采用基于微分坐标的方法对形变结果进行优化，最终获得果实形变

5、的结果。该方法能获得具有较好真实感的形变效果，同时适合模拟多种类果实的形变。(2)提出一种叶片形变模拟方法，该方法结合基于骨架的网格形变技术和微分坐标技术，首先采用基于拉普拉斯方法收缩网格，通过交互式方法确定叶片的骨架，并计算骨架到网格顶点的权值。然后定义骨架的运动，计算骨架的变换矩阵，利用LBS方法计算叶片形变后的顶点坐标。最后根据初步的形变结果估计出顶点的局部旋转变换，采用微分坐标技术优化形变结果。该方法可以自动计算权值，并保持叶片网格的几何细节，得到叶片形变的结果更加自然逼真。(3)应用计算机图形学理论知识和三维图形库—却enGL，以及Intel公司的MKL(MathKern

6、elLibrary)库，构建出交互式植物果实和叶片形变原型系统，可以根据用户的需求设置相应的参数值，形变效果逼真。关键词：植物建模，植物器官形变，约束形变，微分坐标，骨架形变植物果实和叶片形变可视化研究江苏大学硕士学位论文ABSTRACTWi也thedevelopmentofinformationtechnologyandcomputergraphicstechnology,moreandmorescholarsarededicatedtoresearchinthisfield，andtheplantmodelinghasbecomeahotresearchpointinthisf

7、ield．Toreconstructvirtualplantusinggraphicstechnologyinthecomputer，notonlymodelingtheshapeofplants，butalsostudyingthechangesinplantmorphology．Sincetheshapeofplantsismorecomplicatedanddiverse，coupledwiththeinfluenceofsurroundingenvironme