植物生長(zhǎng)過(guò)程的模擬研究.pdf

1、植物生長(zhǎng)過(guò)程的模擬是指通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)逼真地重現(xiàn)植物的生長(zhǎng)過(guò)程。它在教育教學(xué)、農(nóng)業(yè)、影視制作等方面都有著極高的應(yīng)用價(jià)值。虛擬植物研究的一個(gè)特別重要的部分則是模擬真實(shí)植物的生長(zhǎng)過(guò)程，到目前為止，研究植物生長(zhǎng)的模擬主要包含了兩個(gè)方面:第一、以視覺(jué)效果為主的，僅僅對(duì)植物的外觀形態(tài)來(lái)進(jìn)行模擬;第二、植物的生長(zhǎng)過(guò)程的模擬，它則更加看重植物學(xué)原理的融合。植物本身的結(jié)構(gòu)、其生長(zhǎng)過(guò)程及同周?chē)h(huán)境的交互過(guò)程全都特別的復(fù)雜，所以為了方便對(duì)植物進(jìn)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(xì)的研究了DOL系統(tǒng)、隨機(jī)L系統(tǒng)及參數(shù)L系統(tǒng)，研究了它們不同的特點(diǎn)。依據(jù)這些研究結(jié)果，試著對(duì)植物建模的經(jīng)典方法做了一些改進(jìn)。同時(shí)，由于光照會(huì)對(duì)樹(shù)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(shù)木同光照間的交互作用，構(gòu)建了光照模型來(lái)描述樹(shù)木同光照的交互作用，盡可能真實(shí)的模擬了樹(shù)木的向光性，使其生長(zhǎng)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(shù)木的生長(zhǎng)過(guò)

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(wèn)題，將樹(shù)木的每個(gè)器官定義成一個(gè)對(duì)象，并將每個(gè)對(duì)象與L-系統(tǒng)的每個(gè)字符進(jìn)行綁定;接下來(lái)利用參數(shù)L系統(tǒng)的產(chǎn)生式規(guī)則來(lái)改變各個(gè)器官的屬性值;最后用Turtle幾何來(lái)對(duì)L-系統(tǒng)進(jìn)行圖形化解釋，實(shí)現(xiàn)了三維樹(shù)木生長(zhǎng)過(guò)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(diǎn):重復(fù)的結(jié)構(gòu)只需要計(jì)算一次，而且可以利用“子結(jié)構(gòu)描述文件”來(lái)提高檢索的效率。雖然L-系統(tǒng)可以廣泛的應(yīng)用，但由