本文以农作物三维形态建模和可视化为主要研究对象,以玉米为例,探讨了有关作物叶片静态、动态建模和可视化,玉米根系动态建模和可视化,以及在微机上实现作物器官、个体、群体仿真和虚拟作物软件的设计开发等方面。 本文紧密围绕作物三维几何形态建模和可视化,着重研究玉米类作物的叶片,根系等非刚性物体的三维几何造型和可视化。论文的第一章主要阐述了三维几何造型,可视化中的基本概念以及常用的方法,三维几何造型,可视化在虚拟农业中的应用。第二章主要阐述玉米类作物的叶片的静态建模,可视化。第三种主要阐述玉米类作物的叶片的动态的三维几何形态建模,可视化方法。第四章主要阐述玉米类作物的根系的动态的三维几何形态建模,可视化方法。第五章主要阐述基于上述建模和可视化方法的应用——作物三维建模与可视化——软件的开发,设计。论文的第六章主要对全文的进行了概括总结,并对未来工作进行了展望。 本人在读研究生期间所作的工作即本论文的主要研究内容和进展如下: 1、通过对三维几何形态静态建模方法的研究,基于对玉米类作物叶片静态形态的观测和研究,提出了基于实测数据构建玉米叶片的方法——基于cardinal样条插值和三角面片的构建方法。 2、基于玉米叶片的在生长过程出现复杂的形态变化等特征,把形态变化分为四个显著时期,受物理上运动学规律的启发,提出了叶片叶脉的构建方法,结合一定图形学知识,提出了玉米类叶片动态的三维形态几何建模方法。 3、结合图形学上常用的非规则物体的建模——粒子系统,探讨了玉米类作物根系的动态建模方法。 4、为实现应用于生产实践的原则,基于上述提出的建模和可视化方法,以玉米为例,探讨了应用于农业科学研究的软件—作物三维形态几何建模与可视化—的设计,开发,其中包括作物的参数数据库的设计管理,农作物的单株,群体的漫游等方面的探讨。