虛擬作物三維建模與可視化

內容概要

本書基于三維建模與可視化技術，主要講解了虛擬作物的三維建模和可視化的基本知識、作物器官的三維建模和可視化、作物動態(tài)三維建模與可視化、作物的內部三維建模方法，以及作物生長三維建模與可視化軟件的設計與開發(fā)方法，結合玉米和黃瓜這兩種主要作物給出了大量的算法實現過程實例。本書的主要研究對象，是如何利用計算機三維顯示技術實現作物從外部到內部、從靜態(tài)到動態(tài)生長的整體結構建模方法和實現技術。    全書內容覆蓋面廣而又具針對性，圖示及程序實例豐富，可作為從事虛擬現實技術、計算機圖形圖像、虛擬作物研究的大中專院校的本科生、研究生，以及科研人員和計算機軟件開發(fā)人員的參考用書。

書籍目錄

第1章　作物三維建模與可視化的基本知識  1.1　概述    1.1.1  引言    1.1.2　虛擬現實技術及虛擬植物    1.1.3　國內外虛擬植物的研究概況    1.1.4　小結  1.2　虛擬作物建模理論    1.2.1　植物生長建模的分類    1.2.2　主要的植物建模方法    1.2.3　各種植物建模方法的比較    1.2.4　小結  1.3　作物可視化技術    1.3.1　可視化技術的基本概念    1.3.2　圖形顯示的基礎理論    1.3.3　植物特性的可視化處理    1.3.4　小結第2章　作物器官的三維建模與可視化  2.1  作物葉片靜態(tài)三維建模與可視化    2.1.1　Cardinal樣條插值    2.1.2　基于Cardinal樣條插值模型的提出    2.1.3　基于三角面片的建模    2.1.4　建模實現    2.1.5　基于粒子系統(tǒng)的葉片紋理構造算法    2.1.6　小結  2.2　作物果實的幾何構造算法    2.2.1　黃瓜果實形態(tài)模型的建立    2.2.2　玉米果實的構造算法    2.2.3　小結  2.3　花的幾何構造算法    2.3.1　黃瓜花的構造    2.3.2　玉米雄穗的構造算法    2.3.3  小結第3章　作物動態(tài)三維建模與可視化  3.1  作物葉片的動態(tài)三維建模    3.1.1　玉米葉片形態(tài)建成過程中主要形態(tài)變化特征    3.1.2　玉米葉片三維形態(tài)的數學描述    3.1.3　玉米葉片的虛擬生長    3.1.4　系統(tǒng)實現    3.1.5　小結  3.2　作物根系動態(tài)三維建模與可視化    3.2.1　玉米根系的結構、生長及分布    3.2.2　玉米根系動態(tài)生長的數學描述    3.2.3　基于粒子系統(tǒng)的構建    3.2.4　系統(tǒng)實現    3.2.5　小結  3.3　基于雙尺度自動機作物生長建模與可視化    3.3.1　雙尺度自動機模型的原理    3.3.2　基于雙尺度自動機的玉米拓撲結構建模    3.3.3　基于雙尺度自動機的黃瓜拓撲結構的生成    3.3.4　小結第4章　作物內部三維建模方法  4.1　基于切片技術的作物內部三維重建的研究現狀    4.1.1　國內外研究現狀    4.1.2　國內已有的研究實例    4.1.3  國外已有的研究實例    4.1.4　各種理論算法的研究現狀    4.1.5  小結  4.2　作物莖切片圖像獲取及圖像處理    4.2.1　顯微圖像的獲取    4.2.2　圖像的預處理    4.2.3　輪廓提取    4.2.4　圖像配準    4.2.5　小結  4.3　基于輪廓線的三維繪制    4.3.1  引言    4.3.2　輪廓插值方法    4.3.3　OpenGL及特性    4.3.4　重建用到的數據結構及算法    4.3.5　實驗結果    4.3.6　小結　4.4　基于體素的面繪制    4.4.1  引言    4.4.2　等值面的抽取    4.4.3　MT算法    4.4.4　VTK簡介    4.4.5　借助VTK實現面繪制    4.4.6　小結　4.5　基于體素的直接體繪制    4.5.1　體繪制技術概述    4.5.2　常見的體繪制算法    4.5.3　光線投射算法（圖像空間序）    4.5.4　物體空間序的體繪制方法（投影體繪制）    4.5.5　Ray Casting的改進算法    4.5.6　借助VTK實現體繪制    4.5.7　小結第5章　作物生長三維建模與可視化軟件的設計與開發(fā)  5.1　面向對象思想作物生長可視化軟件的開發(fā)技術    5.1.1  引言    5.1.2　軟件的關鍵技術    5.1.3　軟件的體系結構    5.1.4　小結  5.2　“黃瓜模擬可視化系統(tǒng)”軟件的設計與實現    5.2.1　從軟件工程的角度進行分析和設計    5.2.2　單個器官的可視化    5.2.3　植株的可視化    5.2.4　群體漫游與動態(tài)生長    5.2.5　小結參考文獻

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