虚拟小麦是虚拟植物的一个研究方向,而由于小麦麦穗器官的空间复杂性,以及形态指标的难获取性和技术手段的局限性,使虚拟麦穗的研究大大滞后于小麦生育阶段中的其它器官,麦穗模拟模型对于完善小麦生长模拟模型,指导小麦生长的调控与管理决策有重要的理论意义和应用价值,也为其它多分蘖禾本科作物的可视化提供借鉴,从而为虚拟农作物的发展提供技术支持。本研究主要从小麦麦穗形态发生模型和虚拟麦穗可视化模型的角度出发,以小麦麦穗为研究对象,通过对试验数据的统计分析和处理,借鉴前人的研究成果,利用OpenGL庞大的图形库支持,在Visual C++编程环境下系统地构建了小麦麦穗器官的三维可视化模型。主要研究成果如下:(1)以小麦麦穗各器官生长规律研究试验数据为依据,提取了影响小麦麦穗各个器官形态的主要参数,结合相关领域研究成果,研究了小麦植株麦穗各器官的形态模型的建模方法。(2)提出了基于等高线的实现麦芒建模的三维重建方法,实现了麦芒的细节。(3)采用球面变形方程实现了麦粒和外稃的建模,并利用干扰函数,实现了实体的凸凹等效果;结合Bézier曲面完成了内稃的建模;采用椭球和楔状体组合的方式实现了穗轴的建模。(4)实现冬小麦麦穗麦芒、穗轴、籽粒、内外稃、小穗单元、小穗等主要器官的模型库。(5)研究了麦穗各器官的排列规则,以及小麦麦穗各个器官和组织之间的物理连接,采用器官组合的方法实现了麦穗的建模。(6)基于Visual C++平台,借助OpenGL,根据麦穗各器官形态的建模方法实现了麦穗各器官的三维可视化。并对程序进行了优化,提高了渲染速度和实时显示效果,生成了较为逼真的小麦麦穗虚拟模型。通过虚拟小麦麦穗的研究,利用所提出的一系列建模方法,实现了小麦麦穗的虚拟,从而为进一步完善小麦植株形态模拟和建立小麦虚拟生长系统奠定了坚实的基础。