[發明專利]一種病斑形態輪廓交互式渲染方法及裝置

有效

• 申請號: 201310294026.7
• 申請日: 2013-07-12
• 公開（公告）號: CN103400410A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 趙春江;郭新宇;苗騰;陸聲鏈;溫維亮
• 申請（專利權）人: 北京農業信息技術研究中心
• 主分類號: G06T15/10
• 分類號: G06T15/10
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術領域

本發明涉及計算機圖形學、實時真實感繪制、植物行為仿真相結合的領域，具體涉及一種植物葉片病斑渲染方法及裝置。

背景技術

計算機渲染是指應用計算機圖形軟件，一般包括二維軟件、三維軟件以及后期制作軟件等，在計算機中將做好的物體、角色等等，通過渲染器，進行渲染，達到我們想要看到的效果。

近幾年，隨著農業信息化技術的不斷發展，利用三維動畫為農民展示農業生產中的基礎知識、常見問題以及專業技術方法成為一種重要的手段。眾所周知，病蟲害是農業生產中常見的現象，然而目前沒有較好的方法可以真實地模擬病蟲害的發生過程以及其影響下葉片表觀的變化情況，所以描述病蟲害條件下植物葉片表觀變化成為農業領域亟需的應用。

經過多年的發展，葉片渲染方面的研究取得了一定的進展。如基于雙向表面擴散函數的方法以及基于雙向表面反射函數+雙向表面投射函數的方法。然而目前的研究中有關葉片表觀真實感繪制的研究大部分集中在正常狀態下的表觀質感建模，并且多為固定時刻的葉片表觀模擬。但植物葉片的表觀會在病蟲害因素下產生顯著的變化，在葉片表面會出現顏色的變化或者空洞，同時整個過程是一個動態的過程，這些表觀的特點都是現有方法難以模擬的。發明專利[201210227153.0]與我們的目的相同，但是該專利能夠處理的病斑形態、分布必須遵循細胞紋理的形態特征，并且病斑分布只能是均勻分布，但現實世界病害的形態及分布情況是多種多樣的，發明專利[201210227153.0]并不能很好的模擬。

發明內容

（一）要解決的技術問題

本發明的目的在于克服現有技術不能夠靈活生成葉片表面病斑形態、分布的缺點。

（二）技術方案

本發明使用如下技術方案：

一種病斑形態輪廓交互式渲染方法，包含以下步驟：

交互式繪制生成病斑輪廓，在輪廓內部交互式選擇病斑擴散起始點并設置像素值；

載入葉片紋理圖像，以紋理圖像為參照進行病斑位置的交互式設計；

使用像素著色器，利用病斑分布圖像進行病斑渲染著色。

優選的，所述的交互式的繪制病斑輪廓和交互式選擇病斑起始點的方法為，根據需要手動的繪制病斑輪廓并選擇病斑起始點。

優選的，所述的設置像素值的方法為：

設定病斑起始點像素的灰度值范圍為0-255，病斑輪廓灰度值設為0；

計算病斑輪廓內部各個像素點灰階度值；

按灰度值對病斑像素賦予顏色，并保存成圖像文件。

優選的，所述的計算病斑輪廓內部各個像素點灰階度值的方法為：

計算該點與病斑起始點像素的距離；

計算該點與所有病斑輪廓點像素的距離，并從中選擇最小的距離；

則該點的灰階度值為病斑起始點的允許最大值及255減去已設定的病斑起始點像素的灰度值乘以該點到病斑輪廓的最小值除以該點到病斑起始點的距離與該點到病斑輪廓的最小值的和的值。

優選的，所述的以紋理圖像為參照進行病斑位置的交互式設計方法為：

選擇病斑形態圖像，手動確定紋理圖像上的待定位置；

將已保存的病斑形態圖像拷貝在紋理圖像的待定位置上，病斑圖像的病斑起始點為紋理圖像中的待定位置；

被病斑圖像中病斑覆蓋的位置的像素值=取病斑圖像對應像素的像素值；

將得到的圖像保存為圖像文件。

優選的，所述的像素著色器著色順序按照病斑的灰度值由大到小進行。

優選的，所述的手動設置病害程度參數，并與保存的病斑圖像灰階度值計算葉片上任意一點的漫反射率。

優選的，所述的保存的病斑圖像的灰階值在載入著色器時被規劃為0-1的值。

優選的，設病斑分布圖像在該點的像素值為g，人工設定病斑漫反射率為M，葉片表面該點的漫反射率為N，人為設定病害程度參數v，病斑顯著度參數s，s為大于等于1的實數，對于葉片上任意一點的漫反射率，使用進行計算。

一種病斑形態輪廓交互式渲染裝置，該裝置包含以下模塊：

交互式繪制生成病斑輪廓模塊，該模塊在輪廓內部交互式選擇病斑擴散起始點并設置像素值；

病斑交互式設計模塊，該模塊載入葉片紋理圖像，以紋理圖像為參照進行病斑位置的交互式設計；

病斑渲染模塊，該模塊使用像素著色器，利用病斑分布圖像進行病斑渲染著色。

（三）有益效果