[發明專利]一種基于變形的葉脈可視化造型方法

有效

• 申請號: 201110299395.6
• 申請日: 2011-10-09
• 公開（公告）號: CN102509340A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 陸玲;李麗華
• 申請（專利權）人: 東華理工大學
• 主分類號: G06T15/08
• 分類號: G06T15/08;G06T15/55;G06T15/50
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 施秀瑾

技術領域

本發明涉及計算機圖形學及植物學方面的知識，主要是有關圖形學中三維真實感圖形的生成及植物學中的葉脈類型，特別涉及一種基于變形的葉脈可視化造型方法。

背景技術

現有的三維葉脈的真實感圖形生成方法，大都是采用具有一定寬度的三維曲線進行模擬，其缺點是三維真實效果不好。本方法采用圓錐進行模擬，具體三維立體效果。

現有葉脈形狀生成方面，生物有機算法是通過不斷修改植物生長素源生成葉脈，該方法模擬效果逼真，但因生長素源的位置是隨機的，因此葉脈形狀較難按需控制；分形LS文法、L-system、自由曲線、多項式函數等生成方法都較難控制不同側脈的不同彎曲度的變化。

發明內容

本發明所解決的技術問題是提供一種基于變形的生成葉脈的方法。本方法通過葉片的形狀控制葉脈，造型過程簡單，仿真效果也好。

技術方案如下：根據葉片的形狀確定矩形平面初始位置；在矩形范圍內，根據葉脈的分布特征，用圓錐生成初始葉脈（中脈與側脈）；對矩形平面進行邊界變形，生成所需的葉片形狀；用同樣的變形方法對初始的中脈與側脈進行變形，生成最終葉脈幾何形狀；然后，將葉片及葉脈劃分為多個小平面，并判斷是否可見，如果可見，進行光照計算及相應顏色填充；生成真實感葉片。

根據葉片的形狀確定矩形平面的初始位置及大小的方法為：確定矩形位置及大小的原則是，使葉片左右及下邊界曲線方便使用三角函數（如正弦函數）及其它簡單函數（如多項式函數）描述；最后設定矩形的下邊中點在坐標原點，如下式：

????????????????????????????????????（）

在矩形平面范圍內，根據葉脈的分布特征（例如側脈個數及間隔），用圓錐生成初始葉脈的方法為：

根據公式（）確定的矩形平面范圍內，在u=0、0≤v≤1處用細長圓錐生成初始中脈，如下式：

????????????????????????????????（）

通過對圓錐旋轉及平移，在中脈上以不同的間隔在中脈兩側生成側脈，并在每個側脈的頂部通過遞歸方法生成分枝脈。

對矩形平面進行邊界變形，生成所需的葉片形狀的方法為：

根據葉片形狀對矩形平面求出水平方向變形函數△xh（u,v）,垂直方向變形函數△y（u,v）及邊緣變形函數△xe（u,v）,最后得到葉片的幾何形狀參數方程為：

???????????????????????????（）

水平方向變形函數△xh（u,v）為：

垂直方向變形函數△y（u,v）為：

邊緣變形函數△xe（u,v）為：

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中脈的幾何形狀參數方程為：

??????????????????（）

側脈的幾何形狀也作相同的變形。

本發明通過對葉面及葉邊的變形操作，將其應用在葉脈造型上。首先生成矩形平面，再通過對圓柱的變形生成長形圓錐代表葉脈；變形矩形平面及矩形邊界，并將變形函數應用在圓錐上，使圓錐自然彎曲，生成中脈及側脈。本發明適用于葉片中的中脈及側脈；特別適用于比較圓滑的側脈??。

這種造型方法的優點，造型方法簡單，效果逼真，特別容易控制葉脈的形態。

附圖說明

圖1是本發明中一個實際葉片的圖像。

圖2是本發明中的一個初始矩形平面。

圖3是本發明中選擇初始矩形平面的示意圖。

圖4是本發明中矩形平面水平正弦函數變形后示意圖。

圖5是本發明中矩形平面水平變形后示意圖。

圖6是本發明中矩形平面水平及垂直方向變形后示意圖。

圖7?是本發明中矩形平面水平、垂直及邊緣變形后示意圖。

圖8?是本發明中矩形平面最終變形后真實感示意圖。

圖9?是本發明中初始葉片及葉脈真實感示意圖。

圖10?是本發明中最終葉片及葉脈真實感示意圖。

具體實施方式

本發明可以通過發明內容中公開的技術具體實施，通過下面的實施例可以對本發明進行進一步的描述，然而，本發明的范圍并不限于下述實施例。