专利名称：植物花朵建模方法
技术领域：
本发明涉及计算机建模技术领域，尤其涉及一种用于植物花朵的几何建模方法。
背景技术：
农业是中国国民经济的基础。农业信息化是本世纪农业发展的重要标志，也是农 业现代化的重要组成部分。在农业信息化实施过程中，农业通过信息化可以获得倍增效益。随着农业信息化技术的快速发展，新兴的虚拟现实技术在农业领域也越来越多地 得到应用，特别值得一提的是，虚拟农业已经成为我国农业发展的一个重要趋势，虚拟农业 不但可以将农作物数字化，而且还能够为科研者提供方便的交互性操作与观察等，对于推 动农业发展有着巨大的作用。近年来，随着计算机硬件性能的不断提高以及虚拟植物建模、景观设计等领域的 不断研究，使得较高真实感的植物造型成为可能和必需。由于植物花朵具有复杂的生理特 征、几何形态和光学特性，因此植物花朵的形态建模和可视化成为真实感自然景物模拟中 最具挑战的工作。在计算机图形学中，早期的花朵建模是将L系统与Bezier曲面结合对花朵进行模 拟，参数化方法中，用B样条曲线构造花朵各部分骨架，借助参数曲面和细分方法对各部分 进行几何建模，分形与草图技术近年来也常用于花朵的几何建模方面，虽然这些方法侧重 点不同，但大多数还是只针对离瓣花冠花朵的几何建模，对于花冠联合的花朵等并未涉及， 且大部分方法都针对特定的植物，因此都不可避免地存在推广性的问题，即这些方法都很 难适用于其他植物花朵的形态建模。因此，需要一种适用于多数植物花朵且包括花冠联合 花朵的几何建模方法，并且该建模方法可建立具有较高真实感的植物花朵的三维模型。
发明内容
(一)要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是克服现有植物花朵建模方法不能对花冠联合花朵进 行几何建模的不足；同时，克服现有植物花朵建模方法无法建立较高真实感的植物花朵三 维模型的不足。( 二 )技术方案为解决上述技术问题，本发明提供一种植物花朵建模方法，包括以下步骤Sl 对待建模花朵进行形态结构分析，确定所需建模部分；S2 采用球B样条方法对花朵雌蕊及花柄进行几何建模，球B样条公式如下
权利要求
一种植物花朵建模方法，其特征在于，包括以下步骤S1对待建模花朵进行形态结构分析，确定所需建模部分；S2采用球B样条方法对花朵雌蕊(1)及花柄(2)进行几何建模，球B样条公式如下 <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为控制球的球心位置，控制球的直径为2ri，Ni，p(t)为p次B样条基函数，t为参数，i为求和下标，n为基函数的个数；利用球B样条公式调整所述控制球的球心位置及控制球的半径得到雌蕊(1)与花柄(2)的几何模型，通过图像颜色取样与颜色插值的方法实现所述雌蕊(1)与花柄(2)的几何模型的颜色渲染；所述颜色插值方法为设几何模型上下两端的颜色分别为CT，CB，以多边形带为渲染单元，第k段单元的颜色为C(k)＝CTe ck+CB(1 e ck)其中，C(k)为第k段单元的颜色，k＝0，1，…n，n为网格纵向分段数；S3根据所述步骤S2中球B样条方法对雄蕊(3)进行几何建模，利用球B样条公式调整控制球的球心位置及控制球的半径得到雄蕊(3)的几何模型，对所述雄蕊(3)的几何模型采用所述步骤S2中图像颜色取样与颜色插值的方法实现颜色渲染；S4通过构造花朵花冠(4)的轮廓线及轨迹线，并调整所述轮廓线与轨迹线中的参数得到花朵花冠(4)的几何模型，对所述花朵花冠(4)的几何模型采用步骤S2中图像颜色取样与颜色插值的方法实现颜色渲染；S5调整所述步骤S4中的轮廓线与轨迹线的参数，得到花朵花萼(5)的几何模型，对所述花朵花萼(5)的几何模型采用步骤S2中图像颜色取样与颜色插值的方法实现颜色渲染；S6将所述步骤S2、S3、S4、S5得到的几何模型合成得到花朵的几何模型。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4中构造的轮廓线为3次B样 条曲线
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4中构造的轨迹线表示为c(0 ,k) = QkC' (6) + (l-ak)C// (θ)其中，C(e，k)为轨迹线，ak = e_°k，k = 0，1，2···，σ 为 ο > 0 的参数，C" (θ)为 单位圆，C' (Θ)为顶端轨迹曲线，用参数曲线表示为 Λ； = i (没;C1, C2) COS 汐σ(θ)= j;； =及(^C15Cjsin(9, 6>e
z = H(0;c3,c4)ho其中&为顶端高度值即Z坐标，R，H为极坐标下的参数函数，分别控制顶端轨迹ζ方 向的投影与波动幅度(ci≥0(i = l，2，3，4)，ci+c2≤1)，其中R为分段函数:
全文摘要
本发明公开了一种植物花朵建模方法，包括分析花朵形态结构及组成部分；花朵雌蕊与花柄几何建模与渲染；花朵雄蕊几何建模与渲染；花朵花冠几何建模与渲染；花朵花萼几何建模与渲染；将花朵的雌蕊、花柄、雄蕊、花冠以及花萼部分合成，得到完整的花朵三维模型。本发明植物花朵建模方法可以应用于其它不同植物花朵的几何建模。本发明植物花朵建模方法以相同的描述方法同时对花朵的各部分进行几何建模来生成具有花冠联合的植物花朵三维模型，该方法具有实时性，可与参数化植物几何建模相关联，生成的植物花朵三维模型具有较高的真实感。
文档编号G06T17/00GK101980303SQ20101050633
公开日2011年2月23日 申请日期2010年10月9日 优先权日2010年10月9日
发明者温维亮, 肖伯祥, 赵春江, 郭新宇, 陆声链 申请人:北京农业信息技术研究中心