专利名称：一种基于变形的叶脉可视化造型方法
技术领域：
本发明涉及计算机图形学及植物学方面的知识，主要是有关图形学中三维真实感图形的生成及植物学中的叶脉类型，特别涉及一种基于变形的叶脉可视化造型方法。
背景技术：
现有的三维叶脉的真实感图形生成方法，大都是采用具有一定宽度的三维曲线进行模拟，其缺点是三维真实效果不好。本方法采用圆锥进行模拟，具体三维立体效果。现有叶脉形状生成方面，生物有机算法是通过不断修改植物生长素源生成叶脉， 该方法模拟效果逼真，但因生长素源的位置是随机的，因此叶脉形状较难按需控制；分形 LS文法、L-system、自由曲线、多项式函数等生成方法都较难控制不同侧脉的不同弯曲度的变化。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种基于变形的生成叶脉的方法。本方法通过叶片的形状控制叶脉，造型过程简单，仿真效果也好。技术方案如下根据叶片的形状确定矩形平面初始位置；在矩形范围内，根据叶脉的分布特征，用圆锥生成初始叶脉(中脉与侧脉)；对矩形平面进行边界变形，生成所需的叶片形状；用同样的变形方法对初始的中脉与侧脉进行变形，生成最终叶脉几何形状 ’然后，将叶片及叶脉划分为多个小平面，并判断是否可见，如果可见，进行光照计算及相应颜色填充；生成真实感叶片。根据叶片的形状确定矩形平面的初始位置及大小的方法为确定矩形位置及大小的原则是，使叶片左右及下边界曲线方便使用三角函数(如正弦函数)及其它简单函数(如多项式函数)描述；最后设定矩形的下边中点在坐标原点，如下式
权利要求
1.一种基于变形的叶脉可视化造型方法，其过程是根据叶片的形状确定矩形平面初始位置；在矩形范围内，根据叶脉的分布特征，用圆锥生成初始的中脉与侧脉；对矩形平面进行边界变形，生成所需的叶片形状；用同样的变形方法对初始的中脉与侧脉进行变形，生成最终叶脉几何形状；然后，将叶片及叶脉划分为多个小平面，并判断是否可见，如果可见，进行光照计算及相应颜色填充；生成真实感叶片。
2.如权利要求1所述的一种基于变形的叶脉可视化造型方法，其特征在于根据叶片的形状确定矩形平面的初始位置及大小的方法为确定矩形位置及大小的原则是，使叶片左右及下边界曲线方便使用三角函数及其它简单函数描述；最后设定矩形的下边中点在坐标原点，如下式y(u,v)=byv()。z(w，v)=0J
3.如权利要求1或2所述的一种基于变形的叶脉可视化造型方法，其特征在于在矩形平面范围内，根据叶脉的分布特征，包括侧脉个数及间隔，用圆锥生成初始叶脉的方法为根据公式()确定的矩形平面范围内，在"=0、0处用细长圆锥生成初始中脉，如下式χ( ,ν) = - V) cos(2]iu)Xi4V) = , ν()ζζμ^ ν) = JtQ ...5 — ν) sin(2x&!)通过对圆锥旋转及平移，在中脉上以不同的间隔在中脉两侧生成侧脉，并在每个侧脉的顶部通过递归方法生成分枝脉。
4.如权利要求1或2所述的一种基于变形的叶脉可视化造型方法，其特征在于对矩形平面进行边界变形，生成所需的叶片形状的方法为根据叶片形状对矩形平面求出水平方向变形函数Δ功(.u, O，垂直方向变形函数 (.u, O及边缘变形函数Δμ (.u, ^)，最后得到叶片的几何形状参数方程为 χ( 3 ν) 二 axu +ΔχΑ +Axisr+Ajr( )0ζ( ν) — O....
5.如权利要求4所述的一种基于变形的叶脉可视化造型方法，其特征在于 水平方向变形函数Δ功(.u, ν)为AxJi = Au Sin(Viif1) - Auv + B sin(3n/2)垂直方向变形函数Δ_7 (Μ, ν)为边缘变形函数Δ μ iu, ν)为··Axe = Du\ smC ^) j Λ-Eu\ shi(in^)|。
6.如权利要求3所述的一种基于变形的叶脉可视化造型方法，其特征在于 中脉的几何形状参数方程为
7.如权利要求1所述的一种基于变形的叶脉可视化造型方法，其特征在于叶片及叶脉生成算法步骤为①建立水平、垂直及边缘变形函数；②改变矩形平面参数《从-0.5到0. 5，r从0到1，获取其中一个小平面四个顶点坐标；③对四个顶点坐标利用公式(:::)进行变形；④利用(ΥΠ)式计算小平面的光强；
全文摘要
本发明公开了一种基于变形的叶脉可视化造型方法，是根据叶片的形状确定矩形平面初始位置；在矩形范围内，根据叶脉的分布特征，用圆锥生成初始的中脉与侧脉；对矩形平面进行边界变形，生成所需的叶片形状；用同样的变形方法对初始的中脉与侧脉进行变形，生成最终叶脉几何形状；然后，将叶片及叶脉划分为多个小平面，并判断是否可见，如果可见，进行光照计算及相应颜色填充；生成真实感叶片。本发明通过对矩形变形生成叶片，并将相应的变形函数应用在叶脉造型上。本发明适用于叶片中的中脉(一级脉)及侧脉(二级脉)的生成；特别适用于比较圆滑的侧脉。
文档编号G06T15/55GK102509340SQ20111029939
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月9日 优先权日2011年10月9日
发明者李丽华, 陆玲 申请人:东华理工大学