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数字农业将工业可控生产和计算机辅助设计的思想引入农业,NURBS方法是自由曲线和曲面描述广为流行的技术,在CAD系统中得到广泛的应用。应用NURBS方法可以方便地生成曲线、曲面。
本文使用NURBS曲面方法对双子叶植物棉花的器官建模、棉花果枝建模、棉花动态生长可视化进行了初步研究,得到了逼真的效果。提出了基于器官图像获取棉花造型控制点二维坐标的准确、简便的方法。通过改变纹理图像的HSL值,反映生长过程中器官的纹理变化。是下一步结合动态解释性模型的基础。
为了以后结合棉花生长的实测数据,建模过程中考虑并对各器官模型的归一化问题进行了处理。给出了一种解决器官的形状归一化问题的方法。
介绍了使用NURBS和OpenGL对虚拟棉花主要器官主茎、果枝、铃、主茎叶、果枝叶、花瓣、苞叶等进行建模的方法。主茎、果枝使用OpenGL提供的基本几何图形组合成正8面棱柱来建模;铃为直接建立三维NURBS曲面模型;各种叶子和花瓣则是先对其在XOY平面建立二维NURBS曲面模型,然后修改一些控制点的Z坐标值使其成为三维模型。
棉花的拓扑结构通过C++class来描述。在VC++6.0环境下建立了主茎类MainStem和果枝类FruitBranch,组合主茎类和果枝类实现了棉花类NurbsCotton,实现棉花生长的可视化。
植物的形态结构可以通过使用三维数字化方法等精确地测定数据,然后应用这些数据拟合出适当的数学表达式建立静态模型,与三维数字化方法相比,使用NURBS曲面进行建模的方法省去了大量精确数据的测量和数学表达式的拟合工作。希望对以后的工作起到借鉴作用。