[发明专利]一种合轴分枝树木形态结构三维可视化模拟方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合轴分枝树木形态结构三维可视化模拟方法，属于合轴分枝树木形态结构建模及三维可视化模拟技术领域。这种算法将应用于合轴分枝树木三维可视化模拟。

背景技术

树木可视化模拟技术的发展不仅为树木形态结构与生长的研究提供了便利的途径，同时也对林业的管理和决策产生至关重要的作用，具有广泛的实用价值。上世纪70年代以来，树木形态结构和功能模拟方面建立了大量模型，但是由于树木种类繁多、几何形态与结构复杂等原因，大部分树木可视化模型都集中在单轴分枝树种，合轴分枝树种作为常见树种，在树种类型中占有很大的比例，但是合轴分枝树木与单轴分枝树木的形态结构特征差异明显，形态结构相对更加复杂，目前对树木枝系结构的分析都是从单轴分枝树木的形态结构考虑，缺乏合轴分枝树木的形态结构三维建模方法。

发明内容

为了克服现有技术的不足,本发明提供一种合轴分枝树木形态结构三维可视化模拟方法。

一种合轴分枝树木形态结构三维可视化模拟方法,通过分析合轴分枝树木的特征，确定合轴分枝树木的相关形态、枝系结构参数，采用迭代函数系统(Iterated Function System，IFS)分形算法，构建合轴分枝树木形态结构模型及其三维可视化模拟算法，实现合轴分枝树木形态结构的三维可视化模拟。

一种合轴分枝树木形态结构三维可视化模拟方法,含有以下步骤；

步骤1，合轴分枝树木形态结构参数确定；

步骤2，确定冠型模型及其参数；

步骤3，确定IFS因子与形态结构参数关系；

步骤4，确定合轴分枝树木形态结构模型；

步骤5，主干及枝系结构绘制；

步骤6，合轴分枝树木三维可视化模拟。

本发明的优点利用了合轴分枝树木特征，通过获取合轴分枝树木的主要形态结构参数，提出一种适应于合轴分枝树种木形态特征的三维可视化模拟方法。利用这种方法可以实现对合轴分枝类型的树木形态结构的三维建模与可视化模拟。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，如图其中：

图1为本发明的合轴分枝树木形态结构三维可视化模拟技术流程图；

图2为本发明的合轴分枝形态示意图；

图3为本发明的合轴分枝形态结构参数示意图；

图4为本发明的IFS因子与合轴分枝形态结构参数关系图；

图5为本发明的合轴分枝树木IFS迭代过程图；

图6为本发明的合轴分枝树木模型绘制过程图；

图7为本发明的合轴分枝树木枝长示意图；

图8为本发明的树冠计算过程流程图；

图9a为本发明的槐树形态结构三维可视化模拟图；

图9b为本发明的槐树形态结构三维可视化模拟图。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

具体实施方式

显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。

实施例1：如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9a、图9b所示，一种合轴分枝树木形态结构三维可视化模拟方法,通过分析合轴分枝树木的特征，确定合轴分枝树木的相关形态、枝系结构参数，采用迭代函数系统IFS分形算法，建立合轴分枝树木形态结构特征参数与IFS因子的关系，构建合轴分枝树木形态结构模型及其三维可视化模拟的具体算法，实现合轴分枝树木形态结构的三维可视化模拟，技术流程如下图1所示：

步骤1.合轴分枝树木形态

分枝模式可以被看作是物种生物学、分类学的一个重要特征。根据树木分枝的组成和外部形态特点，可将常见树木的分枝模式归结为两类：单轴分枝与合轴分枝。合轴分枝树木没有明显的主干，其主干由许多腋芽发育而成的侧枝联合组成。以这种方式分枝的植物，具有弯曲的主轴，整个地上部分呈开张状态，主干没有明显的顶端优势。分枝植物顶芽发育一定时间后就会死亡或生长缓慢，或分化成花芽，或成为卷须等变态器官，而位于顶芽下面的侧芽就取而代之，代替原来的主轴继续发育，不断生长形成强的侧枝连接在原来的主轴上。然后生长一段时间后，这种侧枝上的顶芽停止发育，又由它下面的侧芽来代替，如此更迭，就形成了弯曲的主轴。常见树种如槐树，榆树等。图2为合轴分枝形态示意图。