[發明專利]一種基于球B樣條的植物葉片建模方法

有效

• 申請號: 201010147404.5
• 申請日: 2010-04-13
• 公開（公告）號: CN101833787A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 郭新宇;溫維亮;趙春江;肖伯祥;陸聲鏈
• 申請（專利權）人: 北京農業信息技術研究中心
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;胡小永

技術領域

本發明涉及計算機圖形學技術領域，特別涉及一種基于球B樣條的植物葉片建模方法。

背景技術

農業是中國國民經濟的基礎。農業信息化是本世紀農業發展的重要標志，也是農業現代化的重要組成部分。在農業信息化實施過程中，農業通過信息化可以獲得倍增效益。信息業可以通過對農業的信息軟硬件服務形成農業信息產業，最終形成農業與信息業雙贏的良好局面?，F代農業在農業生產、流通等各個環節都離不開信息服務，農業信息已經涉及到了農業生產、流通的方方面面，加之信息本身的增效作用，使得農業信息服務的各環節都會有效益產生。

隨著農業信息化技術的快速發展，新興的虛擬現實技術在農業領域也越來越多地得到應用，特別值得一提的是，虛擬農業已經成為我國農業發展的一個重要趨勢，虛擬農業不但可以將農業作物數字化，而且還能夠為科研者提供方便的交互性操作與觀察等，對于推動農業發展有著巨大的作用。

近年來，隨著計算機硬件性能的不斷提高以及虛擬植物建模、景觀設計、游戲等領域的研究不斷深入，獲得高度真實的植物造型成為可能和必需，同時，植物形態的多樣性也吸引了諸多的研究者。正是由于植物葉片具有復雜的生理特征、幾何形態和光學特性，因此植物葉片的形態建模和可視化仍然是真實感自然景物模擬中最具挑戰的工作之一。

在計算機圖形學中，通常用雙三次曲面對單個葉面建模。為達到一定的真實感，有研究者通過對葉片模型進行紋理貼圖或用光照材質等方法來增加模型的視覺效果，但這些方法往往具有一定的限制，或只能在一定距離處，或只能在一定的視角范圍內才具有較好的效果。雖然目前一些方法在虛擬植物模型或計算機視覺研究中得到了應用，但由于大部分方法都針對特定的植物，因此都不可避免地存在推廣性的問題，即這些方法都很難適用于其他植物葉片的形態建模。因此，研究一種適合于多數植物葉片的精細建模方法非常有必要。另一方面，葉脈作為葉片的主要組成部分，不僅對葉片起到了形態支撐的作用，而且也是植物中水分和光合作用產物等物質運輸的通道，因此，對葉脈進行細致的模擬也有著重要的意義。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是建立具有較高真實感的植物葉片三維模型。

(二)技術方案

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種基于球B樣條的植物葉片建模方法，包括以下步驟：

S1：對待建模葉片進行葉脈分析，選取待建模葉脈；

S2：測量葉片三維形態信息，所述葉片三維形態信息包括：待建模葉脈上至少測量4個特征點位置信息、所述特征點對應的厚度信息和葉邊緣特征點的位置信息；

S3：根據所述步驟S2中葉片三維形態信息采用插值型球B樣條進行葉脈建模，插值型球B樣條公式如下：

<B>(t)=Σi=0nNi,p(t)<Pi;ri>]]>i＝1，2...n，t∈[0，1]

控制球的球心P_i為所述葉脈特征點的位置，控制球的直徑2r_i為所述葉脈對應特征點處的葉脈厚度，逐條葉脈建模完成后，將所有葉脈模型拼接起來，得到整個葉片的葉脈模型，其中，N_i，p(t)為p次B樣條基函數，t為參數，i為求和下標，n為基函數個數；

S4：根據所述葉片三維形態信息利用B樣條曲面進行葉面建模，得到葉面模型，所述曲面邊界限制在葉邊緣，B樣條曲面公式如下：