[发明专利]一种基于参数模板的玉米叶片虚拟仿真建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机图形学中植物对象的三维建模和虚拟农业技术领域，特别是涉及一种基于参数模板的玉米叶片虚拟仿真建模方法。 

背景技术

进入二十一世纪以来，植物对象的三维形态虚拟仿真建模在计算机图形学、虚拟现实、教育、游戏娱乐等许多领域得到广泛的应用，植物对象的三维形态仿真与建模成为一个广泛研究的热点问题。 

随着农业信息化技术的快速发展，新兴的虚拟现实技术在农业领域也越来越多地得到应用，虚拟农业中首要面临的问题是农林植物包括农业大田作物和园艺植物对象的虚拟建模问题，实现准确有效的植物对象的虚拟建模方法不仅可以拓展计算机图形学领域植物建模的研究内容，还能为农业科研领域提供直观的交互性操作与观察平台，对于推动现代农业信息化发展有着巨大的作用。 

近年来，面向植物对象虚拟建模的研究引起了研究者较大的兴趣，关于玉米叶片、根系几何造型的研究已取得了较大成果。然而，由于植物本身所具有的复杂形态结构，特别针对难以参数化表示的复杂结构，例如玉米叶片的褶皱建模等，仍然没有有效的解决方法，这在很大程度上限制了植物对象参数化、可视化的发展。因此，针对难以参数化表示的复杂植物对象结构特征，设计实现有效的建模方法，并开发实用工具具有重要的实际意义和广阔的应用前景。 

在本发明中，我们意在将现代计算机图形技术和农业信息化相结合，给出一种基于参数模板的玉米叶片虚拟仿真建模方法和原型系统，以解决植物对象中复杂结构建模问题，以及植物对象的统一参数 化表示问题。 

发明内容

(一)发明目的 

本发明的目的是提供一种基于参数模板的玉米叶片虚拟仿真建模方法，以解决玉米叶片上不易于参数化表示的结构建模问题，建立具有较强真实感的玉米叶片模型。 

(二)发明内容 

一种基于参数模板的玉米叶片虚拟仿真建模方法，其特征在于，包括以下步骤： 

S1：通过扫描真实玉米叶片建立玉米叶片参数化模板库，所述参数包括叶长、叶宽、叶脉曲线； 

S2：根据目标建模玉米叶片的特征参数从S1所述的模板库中搜索与所述特征参数匹配的参数模板，所述特征参数包括目标叶长、目标叶宽、目标叶脉曲线； 

S3：以所述特征参数为约束，根据相匹配的参数模板对所述目标建模玉米叶片建模。 

其中，所述步骤S1包括： 

S101：扫描玉米叶片，建立玉米叶片点云模型； 

S102：然后根据点云模型，使用参数曲面插值方法建立叶片的参数曲面模型，计算所述曲面的控制点组； 

S103：将所述参数曲面模型作为参数化模板存入数据库形成玉米叶片参数化模板库。 

其中，所述S102中参数化曲面插值为NURBS曲面插值，按如下公式进行：