基于DLA虚拟植物叶片可视化建模技术研究

作     者：李京丽 

作者单位：北京林业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：淮永建

授予年度：2011年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：DLA 叶脉模拟 虚拟植物仿真 Delaunay三角剖分 

摘      要：虚拟植物是虚拟场景中不可或缺的重要角色,植物叶片是植物的重要组成部分,叶片的结构类似平面,看似简单,却外形多变,占植物整体的大部分面积,在光照条件下能形成丰富的光影效果,因此在很多虚拟场景表现中,叶片的真实感成为了评判虚拟场景真实感的标准之一。本文提出了基于图像和植物学理论的植物叶片仿真方法。该方法通过从叶片图像采用步进方格算法提取出叶片的复杂轮廓信息;用受限扩散凝聚(Diffusion Limited Aggregation,以下简称DLA)修改模型结合植物学叶脉生长受生长素和叶片形状的影响这一理论,自动生成叶脉作为叶片骨架;使用Delaunay三角剖分的优化算法对叶片进行三角形网格化处理;以自动生成的叶脉节点作为变形骨架控制点,使用有限体积方法(Finite Volume Method,以下简称FVM方法)对叶片多边形进行基于拉普拉斯插值的变形,模拟叶片的弯曲效果;使用分形迭代方法模拟了叶序。实验结果表明,本文方法得到的模型网格均匀,自动化程度高,以植物学理论作为依据,仿真度高,重点突出了结合植物学理论自动提取的叶片骨架对三角剖分和植物叶片变形所起的重要作用。