基于叶片变形的植物叶脉可视化造型研究

发布时间：2017-04-11 05:08

  本文关键词：基于叶片变形的植物叶脉可视化造型研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：虚拟植物是生物学、林学以及生态学和计算机图形学的交叉学科,在近些年有非常广泛的应用,并且受到了很多学者的关注。为了达到更好的虚拟效果,就必须对植物的细枝末节进行仿真模拟,植物叶片的模拟成为了近些年来很多学者模拟的对象。根据生物形态学的相关知识,不同植物的物种之间的差别可以通过观察植物的叶片形状和植物的叶脉形状来判定,因此模拟植物叶片与叶脉对植物识别具有重要的指导意义。植物叶片可以分为叶缘、叶基以及叶尖。叶脉可以分为一级脉、二级脉、三级脉以及更小的细脉。叶片的一级脉和二级脉有一定的规律,可以实现三维可视化造型。本文提出了一种基于叶片变形的一二级叶脉可视化造型方法。在叶片变形的基础上将叶片的变形函数同时应用到圆锥生成的一二级叶脉上,生成不同形状的叶脉非常巧合地与真实叶脉逼近。本文中的方法适用于叶片中的中脉(一级脉)侧脉(二级脉)的生成,特别适用于比较圆滑的侧脉。最后利用坐标变换将叶片和叶脉融合,生成三维真实感叶片和叶脉。较好的模拟叶片锯齿形状能为叶片造型添色加彩,针对于目前叶片锯齿造型方法少,而且没有系统的实现锯齿模拟的情况,本文通过一个或者多个变形函数的控制,生成叶片锯齿形状,模拟出不同形态的锯齿,实现叶片的整体变形。最后,用本文提出的方法对几种植物叶片进行模拟对比。证明了叶片与叶脉协同模拟的高效性和可行性,为虚拟植物学叶片和叶脉造型提供了新方法,对虚拟植物和植物生长有重要的实践意义。
【关键词】：叶片变形 二级叶脉 叶脉变形 锯齿 三维可视化
【学位授予单位】：东华理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.2 课题研究的国内外相关研究现状10-12
• 1.2.1 叶片研究现状10-11
• 1.2.2 叶脉研究现状11-12
• 1.3 课题研究存在的问题12-13
• 1.4 论文研究内容及结构13-15
• 1.4.1 论文研究内容13-14
• 1.4.2 论文的章节结构14-15
• 第二章 三维图形生成理论基础15-25
• 2.1 三维图形生成基础15-23
• 2.1.1 直线生成算法15-16
• 2.1.2 多边形面的生成算法16-18
• 2.1.3 参数曲面18-21
• 2.1.4 真实感图形生成21-23
• 2.2 本章小结23-25
• 第三章 基于变形的叶片生成算法25-39
• 3.1 叶片变形25-26
• 3.1.1 初始化矩形25
• 3.1.2 矩形变形25-26
• 3.2 叶形生成算法26-29
• 3.2.1 矩形圆形26-27
• 3.2.2 椭圆圆形27
• 3.2.3 正卵圆形27-28
• 3.2.4 倒卵圆形28-29
• 3.3 叶尖与叶基生成算法29-31
• 3.3.1 叶尖类型29
• 3.3.2 叶基类型29-30
• 3.3.3 叶尖叶基生成30-31
• 3.4 锯齿生成算法31-36
• 3.4.1 基础锯齿生成31-32
• 3.4.2 锯齿造型生成32-36
• 3.5 叶片形状变形36-37
• 3.6 本章小结37-39
• 第四章 基于叶片变形的叶脉生成算法39-53
• 4.1 一级脉生成算法39-41
• 4.1.1 一级脉的初始化39-40
• 4.1.2 一级脉变形生成算法40-41
• 4.2 二级脉生成算法41-43
• 4.2.1 二级脉的初始化41
• 4.2.2 二级脉的变形算法41-43
• 4.3 二级叶脉夹角控制43-45
• 4.4 二级脉走向控制45-46
• 4.5 三级及以上网状脉的可视化46-52
• 4.5.1 确定三级及以上网状脉的生长范围46-47
• 4.5.2 递归生成三级及以上网状脉函数的设计47-50
• 4.5.3 三级及以上网状脉的生成50-52
• 4.6 本章小结52-53
• 第五章 叶片与叶脉的造型实例53-65
• 5.1 数据收集54
• 5.2 植物叶片造型54-60
• 5.2.1 无名叶叶片造型54-56
• 5.2.2 绣球花叶片造型56-57
• 5.2.3 樟树叶片造型57-58
• 5.2.4 构树叶片造型58-60
• 5.3 刀豆叶生长几何造型60-62
• 5.4 实验验证与对比62-63
• 5.4.1 实验结果对比62-63
• 5.5 本章小结63-65
• 第六章 总结与展望65-67
• 6.1 总结65-66
• 6.2 展望66-67
• 致谢67-69
• 参考文献69-71

【参考文献】

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本文编号：298366