專利名稱：植物花朵建模方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計算機建模技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于植物花朵的幾何建模方法。
背景技術(shù)：
農(nóng)業(yè)是中國國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)。農(nóng)業(yè)信息化是本世紀農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要標志，也是農(nóng) 業(yè)現(xiàn)代化的重要組成部分。在農(nóng)業(yè)信息化實施過程中，農(nóng)業(yè)通過信息化可以獲得倍增效益。隨著農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)的快速發(fā)展，新興的虛擬現(xiàn)實技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域也越來越多地 得到應(yīng)用，特別值得一提的是，虛擬農(nóng)業(yè)已經(jīng)成為我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的一個重要趨勢，虛擬農(nóng)業(yè) 不但可以將農(nóng)作物數(shù)字化，而且還能夠為科研者提供方便的交互性操作與觀察等，對于推 動農(nóng)業(yè)發(fā)展有著巨大的作用。近年來，隨著計算機硬件性能的不斷提高以及虛擬植物建模、景觀設(shè)計等領(lǐng)域的 不斷研究，使得較高真實感的植物造型成為可能和必需。由于植物花朵具有復(fù)雜的生理特 征、幾何形態(tài)和光學(xué)特性，因此植物花朵的形態(tài)建模和可視化成為真實感自然景物模擬中 最具挑戰(zhàn)的工作。在計算機圖形學(xué)中，早期的花朵建模是將L系統(tǒng)與Bezier曲面結(jié)合對花朵進行模 擬，參數(shù)化方法中，用B樣條曲線構(gòu)造花朵各部分骨架，借助參數(shù)曲面和細分方法對各部分 進行幾何建模，分形與草圖技術(shù)近年來也常用于花朵的幾何建模方面，雖然這些方法側(cè)重 點不同，但大多數(shù)還是只針對離瓣花冠花朵的幾何建模，對于花冠聯(lián)合的花朵等并未涉及， 且大部分方法都針對特定的植物，因此都不可避免地存在推廣性的問題，即這些方法都很 難適用于其他植物花朵的形態(tài)建模。因此，需要一種適用于多數(shù)植物花朵且包括花冠聯(lián)合 花朵的幾何建模方法，并且該建模方法可建立具有較高真實感的植物花朵的三維模型。
發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有植物花朵建模方法不能對花冠聯(lián)合花朵進 行幾何建模的不足；同時，克服現(xiàn)有植物花朵建模方法無法建立較高真實感的植物花朵三 維模型的不足。( 二 )技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種植物花朵建模方法，包括以下步驟Sl 對待建?；ǘ溥M行形態(tài)結(jié)構(gòu)分析，確定所需建模部分；S2 采用球B樣條方法對花朵雌蕊及花柄進行幾何建模，球B樣條公式如下
權(quán)利要求
一種植物花朵建模方法，其特征在于，包括以下步驟S1對待建?；ǘ溥M行形態(tài)結(jié)構(gòu)分析，確定所需建模部分；S2采用球B樣條方法對花朵雌蕊(1)及花柄(2)進行幾何建模，球B樣條公式如下 <mrow><mo><</mo><mi>B</mi><mo>></mo><mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>0</mn> </mrow> <mi>n</mi></munderover><msub> <mi>N</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>p</mi> </mrow></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo></mrow><mo><</mo><msub> <mi>P</mi> <mi>i</mi></msub><mo>;</mo><msub> <mi>r</mi> <mi>i</mi></msub><mo>></mo><mo>,</mo><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1,2</mn><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mi>n</mi><mo>,</mo><mi>t</mi><mo>∈</mo><mrow> <mo>[</mo> <mn>0,1</mn> <mo>]</mo></mrow><mo>;</mo> </mrow>其中Pi為控制球的球心位置，控制球的直徑為2ri，Ni，p(t)為p次B樣條基函數(shù)，t為參數(shù)，i為求和下標，n為基函數(shù)的個數(shù)；利用球B樣條公式調(diào)整所述控制球的球心位置及控制球的半徑得到雌蕊(1)與花柄(2)的幾何模型，通過圖像顏色取樣與顏色插值的方法實現(xiàn)所述雌蕊(1)與花柄(2)的幾何模型的顏色渲染；所述顏色插值方法為設(shè)幾何模型上下兩端的顏色分別為CT，CB，以多邊形帶為渲染單元，第k段單元的顏色為C(k)＝CTe ck+CB(1 e ck)其中，C(k)為第k段單元的顏色，k＝0，1，…n，n為網(wǎng)格縱向分段數(shù)；S3根據(jù)所述步驟S2中球B樣條方法對雄蕊(3)進行幾何建模，利用球B樣條公式調(diào)整控制球的球心位置及控制球的半徑得到雄蕊(3)的幾何模型，對所述雄蕊(3)的幾何模型采用所述步驟S2中圖像顏色取樣與顏色插值的方法實現(xiàn)顏色渲染；S4通過構(gòu)造花朵花冠(4)的輪廓線及軌跡線，并調(diào)整所述輪廓線與軌跡線中的參數(shù)得到花朵花冠(4)的幾何模型，對所述花朵花冠(4)的幾何模型采用步驟S2中圖像顏色取樣與顏色插值的方法實現(xiàn)顏色渲染；S5調(diào)整所述步驟S4中的輪廓線與軌跡線的參數(shù)，得到花朵花萼(5)的幾何模型，對所述花朵花萼(5)的幾何模型采用步驟S2中圖像顏色取樣與顏色插值的方法實現(xiàn)顏色渲染；S6將所述步驟S2、S3、S4、S5得到的幾何模型合成得到花朵的幾何模型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S4中構(gòu)造的輪廓線為3次B樣 條曲線
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S4中構(gòu)造的軌跡線表示為c(0 ,k) = QkC' (6) + (l-ak)C// (θ)其中，C(e，k)為軌跡線，ak = e_°k，k = 0，1，2···，σ 為 ο > 0 的參數(shù)，C" (θ)為 單位圓，C' (Θ)為頂端軌跡曲線，用參數(shù)曲線表示為 Λ； = i (沒;C1, C2) COS 汐σ(θ)= j;； =及(^C15Cjsin(9, 6>e
z = H(0;c3,c4)ho其中&為頂端高度值即Z坐標，R，H為極坐標下的參數(shù)函數(shù)，分別控制頂端軌跡ζ方 向的投影與波動幅度(ci≥0(i = l，2，3，4)，ci+c2≤1)，其中R為分段函數(shù):
全文摘要
本發(fā)明公開了一種植物花朵建模方法，包括分析花朵形態(tài)結(jié)構(gòu)及組成部分；花朵雌蕊與花柄幾何建模與渲染；花朵雄蕊幾何建模與渲染；花朵花冠幾何建模與渲染；花朵花萼幾何建模與渲染；將花朵的雌蕊、花柄、雄蕊、花冠以及花萼部分合成，得到完整的花朵三維模型。本發(fā)明植物花朵建模方法可以應(yīng)用于其它不同植物花朵的幾何建模。本發(fā)明植物花朵建模方法以相同的描述方法同時對花朵的各部分進行幾何建模來生成具有花冠聯(lián)合的植物花朵三維模型，該方法具有實時性，可與參數(shù)化植物幾何建模相關(guān)聯(lián)，生成的植物花朵三維模型具有較高的真實感。
文檔編號G06T17/00GK101980303SQ20101050633
公開日2011年2月23日 申請日期2010年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月9日
發(fā)明者溫維亮, 肖伯祥, 趙春江, 郭新宇, 陸聲鏈 申請人:北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心