小麦麦穗几何模型构建与可视化

• 作者: 姜海燕 张永会 曹卫星 朱艳 汤亮 雷晓俊
• 来源期刊: 农业工程学报
• 学科: 工学
• 关键词: 可视化 模型 作物 穗形 小麦
• 年，卷（期）: 2011,（3）
• 所属期刊栏目: 农业信息与电气技术
• 页码范围: 179-184,彩插3
• 分类号: TP391.41
• 字数: 4948字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1002-6819.2011.03.034

摘要

作物器官几何建模是虚拟作物研究的关键技术之一.通过对小麦穗形态结构的观测分析,提出基于形态特征参数的麦穗几何模型及可视化实现方法.在已有麦穗形态模拟模型的基础上,结合麦穗拓扑结构,构建麦穗形态结构几何模型,包括穗轴、小穗(外麸、麦芒、花药等)、麦穗穗形等子模型.其中,穗轴节片使用底面为椭圆的圆柱体进行模拟,节片交错叠加构成穗轴.基于外麸曲面半径变化曲线,以三角面片构造近似半椭球体来模拟外麸;基于麦芒曲线,以三角面片重构横截面近似为等边三角形的麦芒;用非统一有理B样条曲面模拟开花期小花顶端的花药;采用分层模型控制麦穗穗形.然后根据麦穗拓扑结构组合以上各器官,即可构建出麦穗几何模型.进一步结合颜色渲染、纹理映射、光照渲染等真实感显示技术,基于.Net 平台,借助CSO pen GL,实现麦穗生长动态的可视化.结果表明,重构出的麦穗具有一定的真实感,能够用于不同品种、不同处理条件下麦穗生长动态的可视化表达.研究结果将有助于实现小麦植株生长动态的数字化、可视化.