油菜生长可视化仿真关键技术研究

精确农业的进一步发展需要基于作物生长规律的生长过程模拟的支持。近年来,由诸多学科交叉而迅速发展起来的虚拟植物模型构建,己成为作物信息科学研究的一个重要内容。其中,基于L-系统方法的虚拟植物已成为植物生长可视化仿真的主要方法之一。 本文以甘蓝型油菜花、花序为研究对象,在掌握L-系统的基本理论、原理和方法的基础上,对简单L-系统、随机L-系统、参数L-系统、语义相关L-系统、开放式L-系统以及微分L-系统等主要的L-系统方法进行了比较分析。为了能够客观真实地模拟油菜花朵、花序的生长过程,本文借鉴国内外先进作物模型研究成果,以虚拟现实理论与技术、参数L-系统建模原理以及功能——结构互反馈机制理论为指导,以L-studio4.0为工具平台,运用参数L系统和双三次Bezier曲面的植物器官可视化仿真实现方法,结合油菜田间观察实验,获取油菜花、花序相关的形态结构特征数据,并以此确定油菜花、花序虚拟模型的相关参数,对油菜花朵、花序的可视化模拟模型构建进行了研究,并给出了模型的系统结构、实现算法和L-系统文法,主要成果如下: [1]提出了一种基于参数L-系统和双三次Bezier曲面的甘蓝型油菜花朵和花序的可视化仿真模拟模型; [2]‘给出了基于参数L-系统和双三次Bezier曲面的甘蓝型油菜花朵生长可视化模拟模型的生成算法; [3]实现了基于参数L-系统的甘蓝型油菜花朵和花序生长可视化仿真实现的文法; [4]在L-studio4.0平台中,实现了甘蓝型油菜花朵和花序生长的可视化模拟。 油菜生长可视化系统可为油菜生产的产量的预测、优化栽培技术和可视化油菜教学提供辅助分析与指导,为实现数字化油菜奠定重要的工作基础。本文虽然基本实现了甘蓝型油菜花朵和花序生长的可视化仿真,但还需要进一步完善。