植物生長過程的模擬研究.pdf

1、植物生長過程的模擬是指通過計算機來逼真地重現(xiàn)植物的生長過程。它在教育教學、農(nóng)業(yè)、影視制作等方面都有著極高的應(yīng)用價值。虛擬植物研究的一個特別重要的部分則是模擬真實植物的生長過程，到目前為止，研究植物生長的模擬主要包含了兩個方面:第一、以視覺效果為主的，僅僅對植物的外觀形態(tài)來進行模擬;第二、植物的生長過程的模擬，它則更加看重植物學原理的融合。植物本身的結(jié)構(gòu)、其生長過程及同周圍環(huán)境的交互過程全都特別的復(fù)雜，所以為了方便對植物進行建模，本文主要

2、是考慮單一環(huán)境條件的影響。
　　 本論文詳細的研究了DOL系統(tǒng)、隨機L系統(tǒng)及參數(shù)L系統(tǒng)，研究了它們不同的特點。依據(jù)這些研究結(jié)果，試著對植物建模的經(jīng)典方法做了一些改進。同時，由于光照會對樹木的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，因此本論文模擬了樹木同光照間的交互作用，構(gòu)建了光照模型來描述樹木同光照的交互作用，盡可能真實的模擬了樹木的向光性，使其生長更接近于自然情況。本論文做了如下的工作:
　　 1、利用參數(shù)L系統(tǒng)模擬了樹木的生長過

3、程。利用面向?qū)ο蟮乃枷虢鉀Q了L-系統(tǒng)的字符含義不明確的問題，將樹木的每個器官定義成一個對象，并將每個對象與L-系統(tǒng)的每個字符進行綁定;接下來利用參數(shù)L系統(tǒng)的產(chǎn)生式規(guī)則來改變各個器官的屬性值;最后用Turtle幾何來對L-系統(tǒng)進行圖形化解釋，實現(xiàn)了三維樹木生長過程的模擬。
　　 2、將子結(jié)構(gòu)與L-系統(tǒng)相結(jié)合。子結(jié)構(gòu)算法的優(yōu)點:重復(fù)的結(jié)構(gòu)只需要計算一次，而且可以利用“子結(jié)構(gòu)描述文件”來提高檢索的效率。雖然L-系統(tǒng)可以廣泛的應(yīng)用，但由