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园艺植物可视化研究进展
摘要:园艺植物是农林植物的重要组成部分,其可视化研究可应用于园林设计、作物疾病的监管以及产量预测等方面。本文在全面分析当前园艺植物可视化的研究现状,并针对园艺植物,介绍其真实感显示技术和交互式设计的研究现状,总结园艺植物可视化研究现存问题,并对园艺植物未来的研究方向和发展趋势进行展望。
关键词:园艺植物、可视化、研究进展
中图分类号:TU986文献标识码: A

一、前言
近40年来,以作物群体阶段发育和干物质积累为对象的作物生长模拟研究得到了长足发展,各种模型及基于模型的作物辅助决策系统在农业生产中也已得到初步应用。但以个体或群体形态结构为研究对象的植株可视化却是近几年才发展起来的,目前已成为作物模拟研究新的领域。可视化研究是植物结构模拟技术和虚拟现实技术在作物生长模拟中的应用。随着信息农业的发展,作物生长过程可视化必将进一步深入。本文简要介绍植物可视化研究的国内外研究进展和今后的发展趋势。

二、探析园艺植物可视化的研究现状
1、交互式设计的全程模拟应用
在园艺植物可视化的发展轨迹上,如何实现简单、便捷的方式来实现植物几何模型的重构,具有深远的意义,交互式植物结构的设计,正好迎合了模拟植物形态的软件需求,在具体的应用中圆,通过利用植物参数的准确记录,对植物进行资源整合,尤其是运用在园艺植物方面,提供引导式的操作界面,对节间数量、分枝个数等参数进行设定,系统会根据这些参数自动生成植株的初始结构状态,随后,用户还可以进行交互式的调整,该系统有利于用户设计三维植物的形态。在此基础上,通过花卉图的建立,采取融合算法,利用草图原理生成的花排列模型效果,很好地实现园艺植物的可视化管理,提升结构应用需求。
2、三维立体感的真实感绘制效果
在园艺植物可视化的真实感模拟上,都可以通过现代技术的辅助手段来实现,通过将各种复杂的植物结构等掌握,呈现不同的几何模型,采取真实的结合模型表现手法,包括纹理映射、细节模拟、物理模拟等,在技术的应用上,主要通过颜色纹理、凹凸纹理和过程纹理等手段,直接从植物的果实图中截取有效的信息,作为一种纹理图片,并进行真实的造型以及结构修补,将曲面中的所有小四边形网格对应进行贴图,通过纹理映射和各种叶脉生成算法可以增加真实感效果,通过将物理模拟引入真实感绘制技术中提高了植物几何模型的真实感,并提出了一种基于质点一弹簧系统的植物器官变形模拟方法。

三、存在问题与研究趋势
1、植物与环境相互作用的生理生态机制
植物生长离不开生态环境。温度、光照(辐射)、水分、营养等不但影响到植物的产量、质量,还影响到植物的形态。不同生长环境下的植物生长有不同的结构特征。根的向水性、日长对感光性植物开花期的影响、干旱时作物叶片的方位取向更多地平行于行向等,说明生长环境对植物有强烈的导向作用。因而,植物可视化研究中,分析植物与环境的关系必不可少。植物与环境的关系研究主要分两种类型:一是环境条件对植物生长的单向胁迫,如日长、温度等气候条件对植物生长的影响,土壤、障碍物、植物剪枝等环境和植物管理措施对植物生长的制约。二是植物与环境互反馈机制。在可视化模型中引入植物与环境相互作用的机制,使模型能模拟相邻植株之间、同一植株内不同器官之间的相互规避、光竞争等。但这种机制尚不能使模型具有