一種基于Pipe模型的樹的生長模擬算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及的是一種樹模型重建的方法，具體是一種根據(jù)靜態(tài)樹模型分析并自動 建立其不同生長時(shí)期模型的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 對復(fù)雜的自然場景及物體進(jìn)行建模是一個(gè)非常重要的研宄與應(yīng)用方向。樹幾乎出 現(xiàn)在所有的動畫電影和三維的電腦游戲中。用一個(gè)自動化的方法對一個(gè)靜態(tài)的樹模型分析 以及重新建模得到其不同時(shí)期的形態(tài)具有重要意義。藝術(shù)家不再需要費(fèi)時(shí)費(fèi)力的手動去建 立各種不同時(shí)期的樹模型以滿足正常的自然場景。此外，這種方法甚至可以應(yīng)用在樹的生 長動畫中而不必手工建立動畫的每一幀。
[0003] SorenPirk在其論文CapturingandAnimatingtheMorphogenesisof PolygonalTreeModels中提出一個(gè)自動化的方法模擬一個(gè)輸入的樹的模型在不同時(shí)期的 生長狀態(tài)。這篇論文中的算法首先根據(jù)輸入的三位網(wǎng)格模型建立出樹的骨骼模型，然后根 據(jù)Pipe理論將樹中的各個(gè)枝干找出并標(biāo)記等級。經(jīng)過處理后的樹模型可以標(biāo)記每個(gè)枝干 的生長速度，角度變化速度等，根據(jù)論文中將每個(gè)參數(shù)計(jì)算出，然后根據(jù)計(jì)算出的參數(shù)以及 ProfileDiagram的理論生成不同生長階段樹的模型。
[0004] 在論文中樹干的粗細(xì)是有其子樹干的粗細(xì)決定的，然而其公式是一個(gè)非線性生長 的公式，函數(shù)值存在跳躍，使樹的生長模型變得不夠平滑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就是提供了一種基于Pipe模型的樹的生長模擬算 法，使樹的生長模型變得更加平滑。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種基于Pipe模型的樹的生長 模擬算法，包括如下步驟：
[0007] 第一步，從輸入的網(wǎng)格模型中使用迭代聚集頂點(diǎn)得到樹的骨骼模型，然后將根節(jié) 點(diǎn)開始的邊的等級設(shè)為1，使用BFS算法將每個(gè)角度與自己接近的兒子邊的等級設(shè)為與自 己相同，其他的兒子邊等級設(shè)為本條邊等級加一；
[0008] 第二步，對干毎一枋干伸用下沭公式設(shè)宙其增長諫率：
[0009]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于Pipe模型的樹的生長模擬算法，其特征在于包括如下步驟： 第一步，從輸入的網(wǎng)格模型中使用迭代聚集頂點(diǎn)得到樹的骨骼模型，然后將根節(jié)點(diǎn)開 始的邊的等級設(shè)為1，使用BFS算法將每個(gè)角度與自己接近的兒子邊的等級設(shè)為與自己相 同，其他的兒子邊等級設(shè)為本條邊等級加一； 第二步，對于每一枝干使用下述公式設(shè)定其增長速率：
這個(gè)枝干在t時(shí)刻的長度由下述公式定義： 1 (t) =ug ? (t-tstart). 對每一個(gè)邊，使用下述公式設(shè)定其調(diào)度變化速率：
其在t時(shí)刻與其父親邊的夾角為：a(t) = (t-tstart)*va 對于每個(gè)邊，使用下述公式設(shè)定其半徑變化參數(shù)：
其在任意時(shí)刻半徑的值為
對于改進(jìn)后的算法，應(yīng)使
第三步，對于用戶任意輸入時(shí)間t，按照上述公式使用BFS算法建立出t時(shí)刻樹的每條 邊的位置，方向及粗細(xì)信息，將信息整合生成三位網(wǎng)格數(shù)據(jù)，并使用3d渲染引擎實(shí)時(shí)顯示 出來。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于Pipe模型的樹的生長模擬算法，包括如下步驟：第一步，從輸入的網(wǎng)格模型中使用迭代聚集頂點(diǎn)得到樹的骨骼模型，然后將根節(jié)點(diǎn)開始的邊的等級設(shè)為1，使用BFS算法將每個(gè)角度與自己接近的兒子邊的等級設(shè)為與自己相同，其他的兒子邊等級設(shè)為本條邊等級加一；第二步，改進(jìn)后算法，第三步，對于用戶任意輸入時(shí)間t，按照上述公式使用BFS算法建立出t時(shí)刻樹的每條邊的位置，方向及粗細(xì)信息，將信息整合生成三位網(wǎng)格數(shù)據(jù)，并使用3d渲染引擎實(shí)時(shí)顯示出來。本發(fā)明使樹的生長模型變得平滑。
【IPC分類】G06T13-60
【公開號】CN104778738
【申請?zhí)枴緾N201510137781
【發(fā)明人】盛斌, 周旭楚, 田立武, 張?jiān)角? 張弘強(qiáng)
【申請人】浙江慧谷信息技術(shù)有限公司
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年3月27日