[发明专利]一种基于Pipe模型的树的生长模拟算法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种树模型重建的方法，具体是一种根据静态树模型分析并自动建立其不同生长时期模型的技术。

背景技术

对复杂的自然场景及物体进行建模是一个非常重要的研究与应用方向。树几乎出现在所有的动画电影和三维的电脑游戏中。用一个自动化的方法对一个静态的树模型分析以及重新建模得到其不同时期的形态具有重要意义。艺术家不再需要费时费力的手动去建立各种不同时期的树模型以满足正常的自然场景。此外，这种方法甚至可以应用在树的生长动画中而不必手工建立动画的每一帧。

Soren Pirk在其论文Capturing and Animating the Morphogenesis of Polygonal Tree Models中提出一个自动化的方法模拟一个输入的树的模型在不同时期的生长状态。这篇论文中的算法首先根据输入的三位网格模型建立出树的骨骼模型，然后根据Pipe理论将树中的各个枝干找出并标记等级。经过处理后的树模型可以标记每个枝干的生长速度，角度变化速度等，根据论文中将每个参数计算出，然后根据计算出的参数以及Profile Diagram的理论生成不同生长阶段树的模型。

在论文中树干的粗细是有其子树干的粗细决定的，然而其公式是一个非线性生长的公式，函数值存在跳跃，使树的生长模型变得不够平滑。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供了一种基于Pipe模型的树的生长模拟算法，使树的生长模型变得更加平滑。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种基于Pipe模型的树的生长模拟算法，包括如下步骤：

第一步，从输入的网格模型中使用迭代聚集顶点得到树的骨骼模型，然后将根节点开始的边的等级设为1，使用BFS算法将每个角度与自己接近的儿子边的等级设为与自己相同，其他的儿子边等级设为本条边等级加一；

第二步，对于每一枝干使用下述公式设定其增长速率：

υg=Σilitmax-tstart,tstart=0g=1Σplpvpg≠1]]>

这个枝干在t时刻的长度由下述公式定义：

l(t)=υg·(t-tstart).]]>

对每一个边，使用下述公式设定其调度变化速率：