[發(fā)明專(zhuān)利]作物冠層光分布動(dòng)畫(huà)合成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310019891.0
• 申請(qǐng)日: 2013-01-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103106678A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 溫維亮;肖伯祥;郭新宇;陸聲鏈;王冉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心
• 主分類(lèi)號(hào): G06T13/00
• 分類(lèi)號(hào): G06T13/00
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及作物光合作用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種作物冠層光分布動(dòng)畫(huà)合成方法。

背景技術(shù)

以可視化的方式描述大田間作物冠層內(nèi)的光環(huán)境變化為農(nóng)業(yè)研究者提供更為直觀的理解方式，作物冠層光分布動(dòng)畫(huà)的實(shí)時(shí)合成對(duì)農(nóng)業(yè)科普動(dòng)漫作品的制作提供有益的技術(shù)支撐。

作物冠層光分布模擬主要分為太陽(yáng)直射光模擬、天空散射光模擬以及冠層內(nèi)部多次反射散射的模擬三部分。從實(shí)際可視化的視覺(jué)效果上以及相關(guān)文獻(xiàn)分析，冠層內(nèi)部多次反射散射輻射可以忽略，因此，僅從太陽(yáng)直射光與天空散射光兩部分描述冠層光環(huán)境的變化即可。

目前針對(duì)作物冠層光分布計(jì)算的研究較多，典型工作如專(zhuān)利《基于虛擬植物的冠層對(duì)光合有效輻射截獲能力分析方法》、專(zhuān)利《作物冠層散射光分布計(jì)算方法》即博士畢業(yè)論文《玉米冠層光合有效輻射三維空間分布模型的構(gòu)建與驗(yàn)證》等，這些研究為作物冠層的光分布提供了良好的模擬與分析方法。

但目前尚未見(jiàn)專(zhuān)門(mén)針對(duì)作物冠層光分布變化的動(dòng)畫(huà)實(shí)時(shí)合成方法。

目前尚未見(jiàn)專(zhuān)門(mén)從作物冠層光截獲角度進(jìn)行的動(dòng)畫(huà)合成模擬方法，從計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)角度模擬的作物冠層光分布動(dòng)畫(huà)合成面臨著冠層內(nèi)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，面元數(shù)量多，動(dòng)畫(huà)合成實(shí)時(shí)性較低的缺陷，且從計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)角度出發(fā)的動(dòng)畫(huà)模擬往往僅追求視覺(jué)效果，其往往無(wú)法反映出冠層內(nèi)準(zhǔn)確地光環(huán)境變化情況。

發(fā)明內(nèi)容

（一）要解決的技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：如何提供一種作物冠層光分布動(dòng)畫(huà)方法，使其能準(zhǔn)確反映作物冠層內(nèi)光環(huán)境的變化情況。

（二）技術(shù)方案

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種作物冠層光分布動(dòng)畫(huà)合成方法，其特征是，該方法包括以下步驟：

S1：采集作物冠層形態(tài)數(shù)據(jù)并建立作物冠層幾何模型；

S2：計(jì)算所述作物冠層幾何模型的面元的天空可見(jiàn)率；

S3：在步驟S2的基礎(chǔ)上計(jì)算所述面元的光強(qiáng)；

S4：通過(guò)所述面元的光強(qiáng)計(jì)算設(shè)定時(shí)刻所述作物冠層關(guān)鍵幀上面元的顏色，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)作物冠層光環(huán)境的動(dòng)畫(huà)效果。

所述步驟S3具體為：

S31：計(jì)算設(shè)定時(shí)刻作物冠層外部的直射光和作物冠層外部的散射光；

S32：通過(guò)所述作物冠層外部的直射光計(jì)算冠層內(nèi)面元上的直射光；

S33：通過(guò)所述作物冠層外部的散射光和面元的天空可見(jiàn)率計(jì)算冠層內(nèi)面元上的散射光；

S34：通過(guò)所述面元上的直射光和面元上的散射光得到面元的光強(qiáng)。

所述作物冠層外部的直射光的計(jì)算公式為：

Ridirect=Riρisinαi]]>

其中：

為i時(shí)刻的作物冠層外部的直射光；

R_i為i時(shí)刻的外部總光強(qiáng)；

ρ_i為i時(shí)刻的直射比例；

α_i為i時(shí)刻的太陽(yáng)高度角。

所述作物冠層外部的直射光的計(jì)算公式為：

Ridiffuse=Ri(1-ρi)]]>

其中：

為i時(shí)刻的作物冠層外部的散射光。

所述面元上的直射光的計(jì)算公式為：