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基于l-systems的植物功能结构生长模拟研究

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基于L-systems的植物功能结构生长模拟研究

作者：吴文美北京林业大学

学位级别：硕士

数学计算模型能够帮助人们更深层次的理解植物的生长发育过程。通过从现实到抽象,它提供了一种方式来测验我们对真实植物行为的假设,对所观察到的现象提供简单的解释,同时也允许研究人员在一些新的条件下做些定量的预测。尤其是功能结... 详细信息

数学计算模型能够帮助人们更深层次的理解植物的生长发育过程。通过从现实到抽象,它提供了一种方式来测验我们对真实植物行为的假设,对所观察到的现象提供简单的解释,同时也允许研究人员在一些新的条件下做些定量的预测。尤其是功能结构植物模型非常适合这些类型的研究,因为功能结构植物模型抓住了植物结构与由环境控制的生理过程两者之间的复杂关系。本文对植物形态结构的表达方法和碳水化合物在植物组织器官间的分配方法进行了研究。论文基于多模块方法,对拟南芥植物生长进行了模拟,提出了一种植物功能结构相统一的虚拟花卉植物生长模拟方法。该方法根据拟南芥的生长观测数据和茎、叶和花形态结构特征,提出了基于l-systems表达的组织器官生长演替规则,并基于碳传输阻力分配模型模拟碳水化合物在植物上传输和分配,从而对植物器官生长的影响。实例证明构建的植物生长方程能较准确模拟拟南芥的动态生长过程,模拟的植物生长曲线和实测的生长曲线较吻合,验证了算法的有效性,同时也为研究植物模型方法提供了一个实体基础。

关键词：功能结构植物模型拟南芥 l-systems 碳传输阻力分配模型生长方程

Coniferous Canopy BRF Simulation Based on 3-D Realistic Scene

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光谱学与光谱分析 2011年第9期31卷 2495-2498页

作者： WANG Xin-yun GUO Zhi-feng QIN Wen-han SUN Guo-qing Key lab for Restoration and Reconstruction of Degraded Ecosystem in North-Western China ofMinistry of Education Ningxia University Yinchuan 750021 China Institute of Remote Sensing Applications Chinese Academy of Sciences Beijing 100101 China SSAI/NASA GSFC Greenbelt MD 20771 USA Department of Geography University of Maryland MD 20742 USA

It is difficulties for the computer simulation method to study radiation regime at *** coniferous model was investigated in the present *** makes the computer simulation methods such as l-systems and radiosity-graphics combined method(RGM) more powerful in remote sensing of heterogeneous coniferous forests over a large-scale region.l-systems is applied to render 3-D coniferous forest scenarios,and RGM model was used to calculate BRF(bidirectional reflectance factor) in visible and near-infrared *** in this study show that in most cases both agreed *** at a tree and forest level,the results are also good.

关键词： BRF RGM model l-systems

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基于碳动力学模型的虚拟拟南芥植物生长模拟

计算机工程与应用 2015年第21期51卷 265-270页

作者：周赟淮永建吴文美北京林业大学信息学院北京100083

具有植物生理特征的花卉植物功能结构模拟是目前虚拟植物的研究热点。基于反映植物生长机理的碳动力学模型和l-systems的形态结构表达,提出了一种功能结构相统一的高度真实的虚拟植物生长模拟算法。利用l-systems的形态构造方法对拟南... 详细信息

具有植物生理特征的花卉植物功能结构模拟是目前虚拟植物的研究热点。基于反映植物生长机理的碳动力学模型和l-systems的形态结构表达,提出了一种功能结构相统一的高度真实的虚拟植物生长模拟算法。利用l-systems的形态构造方法对拟南芥植物组织器官的动态生长规则进行了表达;植物生长基元(茎节间、叶、花)的分枝生长考虑了碳汇生物量在基元的传输和分配,并定义生长曲线函数描述叶片和节间在不同生长发育阶段的动态生长演替过程。实例证明该算法能较准确地模拟拟南芥的动态生长过程,模拟生长曲线跟实际生长曲线相吻合,验证了算法有效性。

关键词：虚拟植物生长模拟碳动力学模型拟南芥 l-systems

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基于多模块方法的拟南芥功能结构模拟研究

计算机工程与应用 2015年第4期51卷 196-200页

作者：吴文美淮永建齐建东北京林业大学信息学院北京100083

花卉植物生长模拟中,构建反映植物形态和生理特征的功能结构模型是目前虚拟植物的研究热点。对植物形态结构的表达方法和碳汇生物量在植物组织器官间的分配方法进行了研究,基于多模块方法实现了功能结构相统一的虚拟花卉植物生长模拟。... 详细信息

花卉植物生长模拟中,构建反映植物形态和生理特征的功能结构模型是目前虚拟植物的研究热点。对植物形态结构的表达方法和碳汇生物量在植物组织器官间的分配方法进行了研究,基于多模块方法实现了功能结构相统一的虚拟花卉植物生长模拟。利用自定义的光反应曲线模拟碳汇生物量,基于源汇理论实现了碳生物量在器官间分配,利用l+C多模块方法实现了植物叶片和节间的动态生长。通过对拟南芥植物的生长模拟,证明了方法的实用性和有效性。

关键词：功能结构植物模型多模块方法拟南芥生长方程 l-systems

基于遗传l-system人工花卉繁殖与研究

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基于遗传L-system人工花卉繁殖与研究

作者：赵亮中国地质大学（北京）

学位级别：硕士

虚拟现实技术的研究方兴未艾。许多艺术家、设计师、生物学家、和计算机科学家都对人工创建植物模型产生了浓厚的兴趣。但是,人们发现用于建模人工植物的许多方法都过于复杂和不精确。当前,包括计算机图形图像学家Prusinkiewicz、计算... 详细信息

虚拟现实技术的研究方兴未艾。许多艺术家、设计师、生物学家、和计算机科学家都对人工创建植物模型产生了浓厚的兴趣。但是,人们发现用于建模人工植物的许多方法都过于复杂和不精确。当前,包括计算机图形图像学家Prusinkiewicz、计算机科学家Jacob、Jim Hanan等在内的许多学者都曾利用生物学家lindenmayer的重写规律语言l-systems、进化方法以及图像处理程序语言研究人工植物模型。在国内,中国农业大学虚拟植物实验室的成立,使得国内也开始有更多学者关注这种人工植物建模的方法。本文是基于遗传l-systems的人工植物花卉研究。研究方法是利用l-systems对植物建模方面的强大功能并结合遗传算法。本文深入分析了l-systems的各种分类,l-systems应用于植物建模需要首先解决的问题,还探讨了模拟自然植物生长时的l-systems的规律,对于虚拟现实的基本原理也做了简要的分析。论文引入了遗传l-systems概念(GAl),将遗传算法的强大搜索能力引入到l-systems当中,研究设计了合适的适应函数,并综合考虑了实际自然植物生长的光合作用、结构对称性、稳定性和植物适应环境生长的其它因素。将l-systems字符串作为种群进行繁衍进化,最终找到“最优”的植物生长模型。另外,本文在Windows环境下,利用DirectX图形图像处理技术,试验建模了遗传l-systems解释器,优化了程序设计和算法效率。并根据l-systems应用到自然生物模拟的特点,设计了遗传算法控制的l-systems成长策略,成功地模拟生成了人工花卉的生长。

关键词：虚拟现实人工花卉遗传算法 l-systems DirectX