一、基于双尺度自动机模型的植物花序模拟（论文文献综述）
吴菁钏[1]（2020）在《基于序列图像的树木三维模型构建方法》文中进行了进一步梳理树木植物建模的研究在农林学、生态学、虚拟现实、3DGIS等领域有着十分广泛的应用场景。由于树木枝干的形态结构特征比较复杂,不同树种之间差异较大,而且树木枝干一般会被树叶遮挡,这就使得建立树木的三维模型变得非常困难。现在可以通过3DMax或Maya等流行的建模软件对树木进行建模,但是针对现实世界中真实的树木,这些软件需要树木模型设计者具备良好的美术功底,而且构建的模型过于单调,不符合真实场景的客观规律。所以本文在计算机图形学的基础上,提出了树木视觉三维全景模型的概念。为了更好的展示树木的拓扑结构信息,本文利用序列图像生成点云数据,并且在此基础上进行点云分离与分类,提取了树木枝干的骨架线信息。最后本文在得到的骨架线基础上进行树木枝干的实体建模与艺术化渲染。本文的研究内容与结论主要包括:（1）树木的视觉三维全景模型的建立方法。针对现有的树木建模方法存在的问题,本文提出了视觉三维全景模型的树木可视化方法。由于树木的生长环境特殊,所以在采集的序列图像中会存在背景干扰因素,因此本文提出了基于树木图像的图像分割算法,在此基础上设计树木的视觉三维全景模型,并且模型的存储空间所占用的磁盘也较小。（2）树木枝干的骨架线提取方法。基于序列图像,利用运动结构恢复算法获得树木的三维点云数据,并且对点云进行树干点云与树叶点云的分离,然后对分离后的点云进行分类提取骨架点,最后利用最短距离的原则,将骨架点进行连接,还原树木枝干的拓扑结构信息。本文的树木枝干骨架线提取方法相较于现有的骨架线提取方法有更好的拓扑连接性,并且得到的枝干骨架线的质量也相对较高。（3）树木枝干的艺术渲染方法。利用放样的思想,在本文树木枝干点云分类的基础上,提取每一类点云在平面上的最大包围盒,并且以此为每一段枝干两端的横截面,然后以骨架线为放样路径,进行放样处理,从而得到树木枝干的实体模型,然后再对实体模型进行渲染,并且添加艺术效果,使得一些具有艺术价值的树木有更好的展示效果。研究结果表明,本文方法不仅能够利用普通相机拍摄的序列图像达到树木三维可视化效果,而且提取的树木枝干骨架线能够较为完整的展示树木的结构信息,同时对树木枝干进行艺术渲染,为一些具有艺术价值的观赏性树木增强其真实感,为三维场景中添加现实中多姿多态的树木模型,具有广泛而实际的应用价值。
张志伟[2]（2019）在《基于Perlin噪声的花卉仿真算法研究》文中进行了进一步梳理植物仿真是计算机图形学和三维动画技术的研究热点之一,在计算机视觉、计算机游戏和虚拟现实等领域都发挥着重要作用。花卉仿真作为植物仿真的重要分支,是三维虚拟景物仿真中不可或缺的部分,被广泛应用于可视化技术、农林研究、计算机游戏和影视制作等领域。但是,花卉组织器官精细且不规则,几何和形态结构复杂性高,使得花卉建模繁琐和费时。同时,花卉基于物理模型拟合真实光照也是研究难点。为满足高效且仿真度高的花卉建模,本文研究了虚拟花卉仿真相关问题,使用基于几何的方法对三维花卉进行重构。考虑到花卉在虚拟场景的渲染效果,应用改进的物理光照增强绘制真实感,进一步探讨了虚拟3D花卉的几何建模和真实感渲染方法。对于虚拟花卉的几何建模,首先利用Catmull-Rom样条曲线绘制草图,通过二维Perlin噪声生成深度值,引入噪声XY轴缩放参数控制花瓣和叶片的卷曲程度,提出了一种基于Perlin噪声的片状器官建模算法。然后使用随机扰动函数实现了花茎的快速建模,运用细柱体和椭球体拟合花蕊。最后采用基于Vogel模型的数学方程式重组花瓣的空间位置结构,完成花卉形态结构的构建。在花朵和植株的真实感渲染中,结合花卉器官的半透明特点,提出融合BSDF模型的花卉渲染算法,从漫反射、高光反射和透射项较好地模拟光学现象。并引入基于Ops2的高光反射项替代主流虚拟引擎的Cook-Torrance模型,减少了光照渲染的计算复杂度。本文构建玫瑰花、康乃馨、郁金香、三色堇和波斯菊等虚拟花卉形态模型,实现了基于物理规律的真实感渲染,并通过调整参数生成不同生长时期的花卉。与分形几何、Bézier曲面生成的花卉进行对比分析,表明本文研究方法在绘制草图时使用控制点少、建模高效,且构建的虚拟三维花卉模型仿真度高,渲染光照真实感强。
王勇健,温维亮,郭新宇[3]（2019）在《禾本科作物节单位研究进展》文中进行了进一步梳理节单位（phytomer）是禾本科作物形态结构基本组成单元,是模块化理论在禾本科作物形态结构认知上的延伸,也是禾本科作物结构与功能的研究尺度之一。基于节单位结构与功能的模块化属性,综述了禾本科作物节单位的概念及其在作物结构与功能研究中的应用。首先从节单位的概念出发,介绍了节单位概念发展过程;然后分别从结构和功能的角度对基于节单位的禾本科作物研究进展进行了总结,结构研究主要从拓扑结构、几何结构、形态建成三方面阐述,功能研究主要从光合产物分配、生育期预测和发育过程等方面进行分析;最后从节单位定义的规范性、几何结构重建、表型数据提取及显微结构等方面对基于节单位的禾本科作物结构功能研究进行了展望。
刘玉耀,张太红,古丽米拉·克孜尔别克[4]（2017）在《虚拟植物研究进展》文中研究表明介绍了虚拟植物的研究意义,阐述了各种典型的虚拟植物建模方法,对不同的建模方法进行比较分析,总结了不同的建模方法的优点和不足之处,进而提出了虚拟植物研究中存在的问题。
王甜甜[5]（2016）在《基于构筑模型的植物表型动态建模方法研究》文中进行了进一步梳理虚拟植物研究是一种针对植物个体或种群,集植物学、系统生物学、应用数学、信息科学和计算机图形学、可视化技术等为一体的交叉学科研究,是目前大家广为关注的热点研究之一。虚拟植物模型的构建,是进行虚拟植物研究的基础和关键。植物实际的生长发育是一个复杂多变的过程,形态模型构建的有效性就显得尤为重要。因此,在虚拟植物形态发生模型的研究上,克服模型存在的单一性、局限性,符合植物自身的生长机理,满足更多的植物建模需求就成为本文重要的研究内容。虚拟植物模型的研究中,以生物实验数据为基础的植物表型静态描述性模型,需要大量的实验数据的采集、统计和分析,建模过程困难,且不容易进行计算机可视化实现。因此,本文从构筑模型出发,符合植物的生长过程机理,为能够表达更多的植物形态发生细节,融合L-系统方法和自动机模型,提出一种虚拟植物建模的解释性模型。作为构建植物表型的动态建模方法,能够大大提高虚拟植物模型构建的有效性和适用性。本文研究主要从以下四方面展开:1.在对目前虚拟植物模型研究综述的基础上,提出基于构筑原理构建虚拟植物形态发生的静态描述性模型,并对构筑模型进行了深入探究。模型的有效性、适用性是进行虚拟植物建模必须要考虑的首要问题。目前,虚拟植物形态发生模型的研究是多层面的,针对性较强。静态描述性模型是建立在对实验数据的统计分析基础之上的,能够精确定义植物形态发生过程动态特征。描述性模型形式多样、功能各异,构筑模型是其中最具代表性的。作为植物的一种内在生长规律,构筑模型规定了植物形态发生的方式以及植物生长的最终结构,表达了植物种类结构特征及植物体内存在的形态发生进程的行为次序,符合建立植物完整结构的基本规则。2.通过对植物形态发生过程的多层次分析,基于L-系统方法,构建虚拟植物的描述性模型,并利于计算机进行可视化实现和仿真。构筑模型虽然能够形象而准确地对植物形态发生进行归纳和分类,但缺乏对植物形态可视化表达的有效手段和方法。本文根据植物构筑模型定义的植物形态发生模式,从宏观和微观两个不同层面分别应用L-系统给出表型描述性模型。L-系统为描述植物模型提供了一种程序语言,并且为之后进一步构建动态模型及三维可视化实现提供了一个简便方法。3.符合植物自身的生长机理,在构建虚拟植物描述性模型的基础上,基于自动机模型,深入研究植物生长的动态解释性模型相关的关键机制。（1）本文目标是对植物表型进行动态建模,而植物表型是与其生物学性状相关内容紧密相关的,因此成功建立植物表型动态模型的关键,是必须将植物性状产生的机理作为整个建模创建的出发点和基础。（2）结合双尺度自动机相关原理,从宏观和微观两个不同尺度再现植物动态生长过程。微观层面,在L-系统中引入“S”型玻尔兹曼函数的微分形式及弹性杆件模型实现节间及其上器官的形态随时间行进而变化;宏观层面,植物整体拓扑结构遵循植物生长规律不断完善。4.按照虚拟植物结构-功能建模的原理和方法,融合更多的生物学因素,提出一种基于构筑原理的虚拟植物表型动态建模方法。基于双尺度自动机及植物结构-功能建模的基本原理,提出生长单元、宏状态链及生长单元标记法等从宏观和微观两个层面来构建模型。符合植物生长自然规律,基于构筑模型的多层面,分层次建模方法大大提高了虚拟植物建模效率,拓宽了虚拟植物建模的应用领域。
刘丹,诸叶平,刘海龙,李世娟,许金普[6]（2015）在《植物三维可视化研究进展》文中认为植物三维建模及其可视化系统基于植物的生理生态特性和形态特征进行研究,对于植物生长过程研究和自然景观再现均有重要意义。从基于模型的三维建模、基于图像的三维建模和基于扫描数据集的三维建模三个方面阐述了植物的三维建模研究进展,介绍了几何模型以及多个植物可视化系统软件的研究成果,总结了植物三维建模方式及其可视化系统存在的优势与不足,尤其是植物生理生态模型与形态模型可视化的耦合研究还有待完善,并对植物三维建模方式及其可视化系统的趋势进行了展望。
赵春艳[7]（2010）在《向日葵生长模型的构建方法研究》文中提出植物是自然界最重要的组成部分之一,与人类的生存与生活密切相关。所谓虚拟植物（Virtual Plant）,就是利用计算机来模拟植物在三维空间中的生长发育过程,以可视化的方式来反映植物的形态结构规律。虚拟植物的研究是虚拟现实（Virtual Reality）技术中复杂耗时且最关键的技术之一,目前已经成为研究热点,在农业、林业、教育、娱乐、商业等领域有着广阔的应用前景。各种常用的植物建模方法都不是普适的,建模效率与建模结果的真实感之间难以平衡。另外,目前针对各种高大树木以及小麦、大豆、玉米、棉花、水稻等主要农作物的建模方法研究较多,而针对向日葵的研究报道还很少见。因此,本文主要以向日葵为研究对象,探讨如何快速有效地进行植物生长模型构建,根据自然界中真实向日葵的形态结构特点与植物学研究者测量的相关数据以及相关理论基础,对向日葵植株的地上部分进行了生长模型的构建。具体工作主要体现在以下几个方面:（1）针对向日葵地上部分主要器官（茎、叶、花）各自的不同特点,采用合适的方法分别对其进行几何模型的构建,以实现通过少量的人机交互达到较为逼真的模拟效果。提出了用参数化方法控制向日葵叶片的大致轮廓,并在此基础之上通过简单的计算修正轮廓,从而生成锯齿状叶缘的方法。（2）建立向日葵各器官的动态生长模型,实现向日葵各器官形态随时间的动态变化过程。其中,对传统的L-系统进行改进,并用于向日葵花开过程模拟和叶脉的拓扑结构构建,提高了效率,且节省了存储空间;基于形态特征变化对向日葵的向光性运动进行了模拟。（3）基于中国科技大学的赵星博士提出的双尺度自动机模型,以及“生长延时”机制,结合向日葵的具体特征,调用各器官的生长模型,进行向日葵植株的拼接,构建出向日葵植株不断变化的拓扑结构,实现了向日葵植株的动态生长过程。（4）以中小学生物实验课课堂教学为目的,利用面向对象（Objected Oriented）的思想设计了交互式向日葵虚拟生长系统,并采用MFC+OpenGL的组合方式在Visual Studio 2008集成开发环境下进行系统开发,将向日葵的动态生长发育过程可视化,充分验证了本文论述的解决方案的有效性,并具有一定的实际应用价值。
姜真杰[8]（2010）在《臭柏的虚拟生长建模及仿真研究》文中研究表明随着人类生存危机意识的不断增强,对改善生存环境的需求越来越迫切,但长期以来由破坏环境引发的后果是非常严重的,荒漠化正在侵蚀着我们的家园---地球。如何应对荒漠化的侵袭?如何尽快改善生存环境?如何保护好我们的地球?是我们必须刻不容缓需要解决的课题。本文正是在这样一个背景之下,对臭柏,一种被称为荒漠中的神奇植物,展开深入研究。本研究以臭柏灌丛的虚拟生长研究为主线,以国家自然科学基金项目:干旱胁迫条件下臭柏灌丛的生理生态学适应机理研究为基础,深入探讨了臭柏植株个体的虚拟生长建模及其在干旱胁迫条件下的生长仿真。研究的主要内容和取得的一些创新性成果集中在以下几个方面:针对虚拟植物的双尺度自动机模型方法在描述克隆生长机制方面的局限性,本文提出了一种基于可逆转宏状态的Semi-Markov链的改进方法,并结合改进模型对臭柏的生理生态特点及生长过程中的拓扑结构变化进行了深入探讨,给出了臭柏植株的拓扑结构模型。在研究过程中,对大量研究数据和结果进行了详细分析,对臭柏生长过程中发生的节间变化、分枝角度变化以及弯曲度变化进行了讨论,并根据参数的变化特点分别实现了量化。深入探讨了臭柏的克隆生长机制,提出结合坡度函数和节间数据综合判断不定根的产生方法,进而确定克隆生长的枝条,并实现了模型的改进。该虚拟模型能依据臭柏各个生长阶段的生长规律及分枝角度、弯曲度和节间长度等参数的变化模拟其生长发育过程,能更真实地反映匍匐枝克隆生长这一臭柏特有的生长环节。模型不仅能够真实地模拟臭柏植株个体的拓扑结构,同时,运用C++Builder实现了可视化效果。仿真结果忠实地展示了臭柏的拓扑结构,符合臭柏的生长规律,为臭柏灌丛的进一步深入研究提供了新的视角和途径,更有助于对臭柏抗旱、防风固沙等特性进行深入细致的研究。这对以往仅针对臭柏的生理生态特性进行研究的单一模式无疑是一种创新。干旱是全世界面临的问题,其重要性勿庸质疑。针对目前大量的抗旱研究主要集中于臭柏灌丛的生理生态特点方面,忽视了其生长建模方面研究的局面,对大量实测数据和实验数据重新进行整合和分析,给出了臭柏在干旱胁迫环境中的生长概率,实现了臭柏在干旱胁迫环境中的仿真。其中,主要针对地下水位的显着影响进行了深入讨论,通过分析和计算中心树高、群落半径等生态指标的年生长率得到地下水位与臭柏生长之间的关系,指出干旱胁迫环境中臭柏的生长与地下水位呈线性变化关系,地下水位越低生长越困难,并将这一量化结果用于臭柏模型中,实现了干旱胁迫环境中臭柏的虚拟生长模型仿真。该模型对于近年来的大量抗旱研究成果而言,可以从更直观和科学的角度加以说明和论证。仿真系统可以通过设置坡度斜率计算不定根的产生位置,控制并实现克隆生长;仿真系统还可以通过设置地下水位的变化控制并实现臭柏的虚拟生长过程。如果进一步考虑与生理生态模型相结合有望模拟真实臭柏在不同地下水位的生长状况和发育过程。在植物的仿真过程中,三维绘制和渲染效果通常能更有效地说明模型与真实对象之间的相似度,但器官绘制和渲染是非常重要的环节,其速度及难度都不容忽视,尤其叶片的绘制通常十分复杂。针对植物器官绘制过程的复杂度,通过实地观察和具体分析,深入了解了臭柏植株器官的形状特点,本文提出了采用圆柱和圆锥体分别对枝条和叶片进行绘制的方法,避开了繁琐的计算过程,使绘制速度和过程大大加快,同时渲染效果自然、美观。本文不仅实现了通过设置生长周期段仿真不同生长周期中臭柏的生长状态,而且实现了通过设置地下水位仿真不同生长环境中臭柏的生长状态。使以往臭柏的抗旱研究缺乏可视化效果支持的局面得到了彻底的改观。长期以来,针对复杂系统的建模一直存在一个“瓶颈”,这就是模型有效性的验证方法问题。科学合理的模型有效性验证方法是模型得以推广与应用的重要前提。植物的生长过程研究属一类复杂系统,同样无法忽视对模型的验证。针对目前虚拟植物生长模型的评价缺少通用的、可量化的有效手段,本文根据臭柏的实际生长情况,提出了一种基于生态指标的综合评价方法。一方面将臭柏的三维仿真结果进行局部放大,并使之与放大的真实臭柏的枝条局部进行对比,从外观效果验证虚拟模型的有效性。另一方面,根据臭柏高度的年平均生长幅度,将虚拟模型中臭柏植株各个阶段的高度数据进行虚拟测量,以比较和验证仿真结果的真实性。最后,再将虚拟模型中各个不同生长阶段产生的节间数目进行统计,通过分布函数进一步说明虚拟模型的正确性。综合以上几个方面的测试,验证了臭柏虚拟生长模型的有效性。同时通过与IFS、L系统的虚拟建模方法的对比分析,探讨了本文提出的改进模型具有参数简洁直观、生物学意义明确等优越性。臭柏的虚拟生长模型及仿真研究为长期以来单纯的生理生态特性研究开辟了新的研究途径;植物的拓扑结构与其生长机理密不可分,此举也为探索臭柏的生理生态模型提供了一个有效而又便捷的途径;本文将臭柏的生长分解为一系列状态,并将各状态之间的关系用图表加以描述,直观而且易于理解;文中给出了对臭柏的枝条分布,节间伸长和弯曲度变化等参数的量化,为今后该模型的改进和完善提供了必要的基础;通过臭柏的抗旱仿真研究,使以往的一些研究成果得以进一步证实,通过三维仿真和交互控制,使臭柏的抗旱特性研究更直观、可靠和真实;对模型有效性的研究,不仅从外观效果上进行了对比,同时采用正常情况下臭柏的生长高度与干旱胁迫下的生长高度进行对比,结合实际测量数据进行验证,进一步说明了模型的有效性,使仿真结果更有说服力。总之,臭柏的仿真研究为人们研究臭柏提供了更多的方法和手段:臭柏拓扑结构模型的建立为进一步研究生理生态模型奠定了基础;臭柏克隆生长机制的模拟为克隆生长植物的仿真提供了一种新的解决途径;臭柏的抗旱仿真对有效缓解我国日益严重的荒漠化有十分重要的作用,对进一步应用臭柏改善人类生存环境具有重要的理论意义和现实意义。
曾兰玲[9]（2009）在《树木花卉形态建模研究》文中进行了进一步梳理植物是自然景观的重要组成部分,其种类繁多,形态各异,结构复杂,并且具有很强的特征性。对自然界中植物形态及生长发育进行建模,已成为计算机图形学一个重要的应用研究领域。本文主要取得以下四个方面的研究成果。1.设计出一套植物形态建模系统,提出了植物的分枝生长空间（The BranchGrowth Field）和整体生长空间（The Plant Whole Growth Field）,并据此将植物的分枝结构分两部分完成,首先采用迭代的方法生成若干不同的分枝,然后根据整体生长空间构造全局算法将不同的分枝组合成植物的整体分枝结构。用户可以通过系统提供的交互式界面,调整参数控制每一步的生成结果。在叶片建模过程中结合植物形态学知识,提供大量的叶片模型以及叶序排列模式,用户可选择相应的叶片模型,也可以根据需要添加新的叶片模型。实验结果表明,该系统操作简单方便,生成的植物真实感较强。2.根据植物形态学原理和图形学技术,对三维花卉进行建模。采用三角网格来构造花瓣和花叶的模型,采用多边形棱台构造花蕊和花枝模型。并根据植物学中花序和花瓣排列方式理论,构造花枝建模算法和花瓣建模算法。使系统不仅可以完成单层和双层花瓣的建模,也可以完成结构复杂的多层花瓣建模,并且真实感效果较好。3.自然景观由于自身结构的复杂,对其进行模拟具有一定的难度。为了解决该问题,本文将自然景观的模拟过程分步骤完成:植物建模、地形建模、植株分布和场景渲染。每一步骤相对独立又相互联系,利于在建模过程中动态修改,并且降低了整体构建的复杂度。在地形的生成中文中加入了分形噪声函数,并提出一个新的算法描述自然界中同类植物的集聚现象,并利用两个高效的交互式植物和地形编辑器,可以根据不同用户的需求,生成所需要的场景。为了提高实时渲染的速度,我们将计算机图形和图像技术结合起来,用户可以实时的漫游,真实感较强。4.将黄金分割理论引入植物建模中。植物的种类繁多,结构复杂,并在实际的生长过程中,根据周围的环境不断调整自身的形态结构,但还是可以从中发现大量和黄金分割有关的规律。通过对植物的分枝系统、叶序、花瓣以及果实的排列方式分析,找出形态上的黄金分割规律,利用计算机图形学技术,构造算法,完成不同种类植物以及花和果实的建模。在建模算法中不仅结合了大量的植物形态学规律,而且增加了随机控制参数,结果更加自然更具有真实感。并在实际观测中发现不同种类植物分叉角度、位置和叶裂角度都和黄金分割有关,丰富了原有的理论。
黄文岳[10]（2009）在《芦苇生长模型及其可视化研究》文中提出农林业信息化将成为21世纪的重要发展趋势,生态环境保护与建设是人类社会可持续发展的永恒主题。以计算机为手段对植物生长进行建模与仿真,将为探索植物生命的奥秘和生长过程的规律,以及改善人类生存环境质量带来新的契机。对于中国这样的一个农业大国、林业弱国,开展植物生长的建模研究有着特别重要的意义。本文以镇江北固山湿地优势植物芦苇作为研究对象,在大量试验观测基础上,基于结构——功能反馈机制建立芦苇的虚拟植物模型,并在此基础上开发一个虚拟植物生长系统,对芦苇植株在不同参数条件下的生长进行了模拟,从而为湿地植物的人工修复、提高湿地植物的覆盖度及改善生态环境等方面提供理论依据和技术基础。本文的主要工作包括以下内容:（1）建立芦苇茎叶形态发生模型在分析芦苇节间形态结构特征基础上,通过对实验数据的曲线拟合建立节间生长动态模型;基于运动学理论,构建叶脉曲线数学模型;利用OpenGL的NURBS曲面对叶片轮廓进行拟合。（2）建立植株拓扑结构模型基于双尺度自动机原理建立芦苇的拓扑结构模型。基于植物学的知识,应用双尺度自动机原理建立了芦苇的拓扑结构。通过三种属性表与生长模型相结合,建立芦苇的生长模型。（3）可视化系统设计与实现基于面向对象的程序设计方法,采用模块化编程,对芦苇生长进行了可视化实现。通过相关生长参数参数控制芦苇形态结构变化,对不同生理年龄植株生长进行了可视化模拟。
二、基于双尺度自动机模型的植物花序模拟（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、基于双尺度自动机模型的植物花序模拟（论文提纲范文）
（1）基于序列图像的树木三维模型构建方法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 基于参数的树木建模方法 |
| 1.2.2 基于图像的树木建模方法 |
| 1.2.3 基于扫描数据的树木建模方法 |
| 1.2.4 研究现状总结 |
| 1.3 研究目标与研究内容 |
| 1.3.1 研究目标 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 1.4 技术路线 |
| 1.5 论文结构 |
| 第2章 树木的视觉三维全景模型构建 |
| 2.1 设计思路 |
| 2.2 视觉三维全景模型 |
| 2.2.1 概念模型 |
| 2.2.2 逻辑模型 |
| 2.2.3 物理模型 |
| 2.3 视觉三维全景模型可视化方法 |
| 2.3.1 树木图像的图像分割方法 |
| 2.3.2 视觉三维全景模型可视化方法 |
| 2.4 实验与分析 |
| 2.4.1 实验数据 |
| 2.4.2 实验结果分析 |
| 2.5 相关讨论 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 树木枝干骨架线的提取 |
| 3.1 设计思路 |
| 3.2 骨架线提取算法 |
| 3.2.1 树木点云的分离 |
| 3.2.2 树木枝干的点云分类 |
| 3.2.3 树木骨架点的提取与连接 |
| 3.3 实验与分析 |
| 3.3.1 实验数据 |
| 3.3.2 实验分析 |
| 3.4 相关讨论 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 树木枝干三维模型构建与渲染 |
| 4.1 设计思路 |
| 4.2 树木枝干三维模型建模 |
| 4.2.1 枝干横截面提取 |
| 4.2.2 基于放样方式的枝干实体建模方法 |
| 4.3 实体模型渲染 |
| 4.3.1 基于树木实体模型的图像渲染 |
| 4.3.2 基于手绘风格的视觉三维全景模型渲染 |
| 4.4 实验与分析 |
| 4.4.1 实验数据 |
| 4.4.2 实验分析 |
| 4.5 相关讨论 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 树木三维建模原型系统构建 |
| 5.1 原型系统简介 |
| 5.2 原型系统的实现 |
| 5.2.1 树木的视觉三维全景模型建模模块 |
| 5.2.2 树木枝干的骨架线提取模块 |
| 5.2.3 树木枝干艺术渲染模块 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 研究结论 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（2）基于Perlin噪声的花卉仿真算法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文的研究内容 |
| 1.4 本文的组织结构 |
| 第2章 花卉仿真关键技术 |
| 2.1 花卉建模技术 |
| 2.1.1 片状器官建模 |
| 2.1.2 花卉附属器官建模 |
| 2.1.3 花卉形态的构建方法 |
| 2.2 花卉真实感渲染技术 |
| 2.2.1 真实感渲染流程 |
| 2.2.2 光照模型 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 花卉的建模方法 |
| 3.1 Perlin噪声原理 |
| 3.1.1 Perlin噪声的应用 |
| 3.1.2 Perlin噪声的构造 |
| 3.2 基于Perlin噪声的片状器官建模 |
| 3.2.1 二维草图的绘制 |
| 3.2.2 基于Perlin噪声的三维重建 |
| 3.3 花卉附属器官建模 |
| 3.3.1 花茎建模 |
| 3.3.2 花蕊建模 |
| 3.4 花卉的Vogel模型 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 花卉真实感渲染 |
| 4.1 渲染的几何光学 |
| 4.1.1 反射 |
| 4.1.2 散射 |
| 4.1.3 阴影 |
| 4.2 Cook-Torrance光照模型 |
| 4.2.1 微面元原理 |
| 4.2.2 法线分布函数 |
| 4.2.3 几何遮掩函数 |
| 4.3 融合BSDF模型的花卉渲染 |
| 4.3.1 漫反射项 |
| 4.3.2 基于Ops2 的高光反射项 |
| 4.3.3 透射项 |
| 4.3.4 渲染效果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 实验结果及分析 |
| 5.1 实验结果 |
| 5.2 参数控制 |
| 5.3 算法比较 |
| 5.3.1 直观特征比较 |
| 5.3.2 定量分析 |
| 5.4 性能分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间的研究成果 |
（3）禾本科作物节单位研究进展（论文提纲范文）
| 1 节单位的概念 |
| 2 基于节单位的禾本科作物形态结构研究 |
| 2.1 拓扑结构 |
| 2.2 几何结构 |
| 2.3 形态建成 |
| 3 基于节单位的禾本科作物功能研究 |
| 4 展望 |
（5）基于构筑模型的植物表型动态建模方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 主要研究内容与创新点 |
| 1.4 文章组织结构 |
| 第2章 植物形态发生模型 |
| 2.1 植物的形态建模方法 |
| 2.1.1 静态模型 |
| 2.1.2 动态模型 |
| 2.1.3 形态发生的生长模型 |
| 2.2 描述性模型 |
| 2.2.1 构筑模型 |
| 2.2.2 L-系统 |
| 2.2.3 DLA模型 |
| 2.2.4 IFS模型 |
| 2.3 解释性模型 |
| 2.3.1 生理生态模型 |
| 2.3.2 结构-功能模型 |
| 2.3.3 双尺度自动机模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于构筑模型的植物表型静态建模 |
| 3.1 植物建模的生物学基础 |
| 3.1.1 植物子结构 |
| 3.1.2 分枝方式 |
| 3.1.3 生长周期 |
| 3.1.4 生长节律 |
| 3.2 构筑模型 |
| 3.2.1 二十三种植物构筑模型 |
| 3.2.2 构筑模型构建 |
| 3.3 静态描述模型构建 |
| 3.3.1 L-系统分类 |
| 3.3.2 L-系统基本规则改进 |
| 3.3.3 基于构筑模型构建静态描述性模型 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于构筑模型的植物表型动态建模 |
| 4.1 改进的L-系统模型 |
| 4.1.1 双尺度自动机模型原理的融合 |
| 4.1.2 引入微分生长方程表达植物动态生长细节 |
| 4.1.3 改进的枝条弯曲表达方法 |
| 4.2 基于构筑原理的植物表型动态模型 |
| 4.2.1 算法原理 |
| 4.2.2 动态模型模块架构及算法过程分析 |
| 4.3 仿真与实现 |
| 4.3.1 开发环境与平台 |
| 4.3.2 具体实现 |
| 4.3.3 实验模拟 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（6）植物三维可视化研究进展（论文提纲范文）
| 1 植物三维重建技术 |
| 1. 1 基于模型的植物三维重建 |
| 1. 2 基于图像的植物三维重建 |
| 1. 3 基于扫描数据集的植物三维重建 |
| 2 几何模型 |
| 3 植物生长可视化软件系统 |
| 4 三维重建方法及其可视化系统软件存在的问题 |
| 4. 1 三维重建方法 |
| 4. 2 植物生长三维可视化系统软件 |
| 5 结语及展望 |
| 5. 1 三维重建方法的发展趋势 |
| 5. 2 植物生长三维可视化系统软件的发展趋势 |
（7）向日葵生长模型的构建方法研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 国外研究现状 |
| 1.3.2 国内研究现状 |
| 1.4 本文的研究目标 |
| 1.5 本文的研究内容 |
| 第二章 相关理论基础 |
| 2.1 计算机图形学原理 |
| 2.1.1 Bezier 曲线与曲面 |
| 2.1.2 分形理论 |
| 2.2 植物学原理 |
| 2.2.1 植物学相关概念 |
| 2.2.2 向日葵的形态特征 |
| 2.2.3 向日葵的生长发育阶段 |
| 2.2.4 光照对向日葵生长的影响 |
| 2.3 植物模型的构建原理 |
| 2.3.1 L-系统 |
| 2.3.2 双尺度自动机模型 |
| 第三章 向日葵各器官的生长模型构建 |
| 3.1 向日葵器官生长函数的比较与筛选研究 |
| 3.2 向日葵茎的生长模型构建 |
| 3.2.1 节间生长模型的构建 |
| 3.2.2 茎的向光性运动模拟 |
| 3.3 向日葵叶的生长模型构建 |
| 3.3.1 叶片生长模型的构建 |
| 3.3.1.1 锯齿形叶缘模型的构建 |
| 3.3.1.2 基于改进 L-系统的叶脉模型构建 |
| 3.3.2 叶柄生长模型的构建 |
| 3.3.3 叶的生长过程模拟 |
| 3.4 向日葵花的生长模型构建 |
| 3.4.1 花的几何模型构建方法的比较与筛选研究 |
| 3.4.2 基于改进 L-系统的花开过程模拟 |
| 第四章 基于双尺度自动机的向日葵生长模拟 |
| 4.1 向日葵植株拓扑结构的构建 |
| 4.2 状态属性表 |
| 4.3 向日葵植株生长过程模拟 |
| 第五章 向日葵虚拟生长系统的设计与实现 |
| 5.1 系统设计 |
| 5.1.1 系统设计目标 |
| 5.1.2 系统功能结构设计 |
| 5.2 系统实现 |
| 5.2.1 环境与开发工具 |
| 5.2.2 器官的可视化 |
| 5.2.2.1 茎的可视化 |
| 5.2.2.2 叶的可视化 |
| 5.2.2.3 花的可视化 |
| 5.2.3 植株生长的可视化 |
| 5.2.4 系统运行界面 |
| 5.3 效果评价与应用 |
| 5.3.1 效果评价 |
| 5.3.2 系统的应用 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 论文的主要研究工作总结 |
| 6.2 进一步的工作 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（8）臭柏的虚拟生长建模及仿真研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 本课题研究的目的和意义 |
| 1.3 虚拟生长建模发展动态 |
| 1.4 虚拟植物研究存在的问题 |
| 1.5 论文的主要内容与拟解决的关键问题 |
| 1.6 论文的结构与章节安排 |
| 1.7 小结 |
| 第二章 双尺度自动机模型的局限性分析与改进方法研究 |
| 2.1 植物的构造模型及其对建模的作用 |
| 2.2 双尺度自动机模型中的随机思想 |
| 2.2.1 随机过程 |
| 2.2.2 马尔可夫链 |
| 2.2.3 半马尔可夫链 |
| 2.3 双尺度自动机模型中的若干要素分析 |
| 2.4 双尺度自动机模型的状态图表示 |
| 2.5 双尺度自动机模型的概率模型 |
| 2.6 模型的局限性分析 |
| 2.6.1 模型初始条件的局限 |
| 2.6.2 适用性的局限 |
| 2.6.3 验证方法的局限 |
| 2.6.4 结合生理生态模型的实例局限 |
| 2.6.5 模型的反馈机制欠缺 |
| 2.7 模型的改进方法研究 |
| 2.7.1 可逆转宏状态的半马尔可夫链的引入 |
| 2.7.2 蒙特卡罗方法的运用 |
| 2.8 小结 |
| 第三章 臭柏的克隆生长建模及仿真技术研究 |
| 3.1 植物要素综述 |
| 3.2 臭柏特性分析 |
| 3.2.1 臭柏的生物学特性 |
| 3.2.2 臭柏的生境和分布 |
| 3.2.3 臭柏的生长规律 |
| 3.2.4 臭柏的生理生态特性 |
| 3.2.5 臭柏的抗旱性和变异类型 |
| 3.2.6 臭柏的用途 |
| 3.3 臭柏的拓扑结构特点分析 |
| 3.4 臭柏的拓扑结构建模方法研究 |
| 3.5 臭柏的拓扑结构模型及仿真技术 |
| 3.5.1 臭柏的拓扑结构模型原形 |
| 3.5.2 枝条弯曲的控制 |
| 3.5.3 节间长度和分枝角度的控制 |
| 3.5.4 臭柏随机生长的控制 |
| 3.5.5 臭柏模型中克隆生长机制的研究 |
| 3.5.6 臭柏的克隆生长模型分析 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 臭柏的抗旱建模与仿真技术研究 |
| 4.1 植物抗旱建模的重要性 |
| 4.2 抗旱模型的相关研究 |
| 4.3 地下水位对臭柏生长的重要影响 |
| 4.4 臭柏植株的抗旱建模与仿真 |
| 4.4.1 干旱胁迫环境中臭柏的生长概率确定 |
| 4.4.2 干旱胁迫环境中臭柏的生长模型 |
| 4.5 其它环境因子的影响研究 |
| 4.6 小结 |
| 第五章 臭柏的三维仿真方法的研究 |
| 5.1 臭柏植株器官的形态特征分析 |
| 5.2 仿真语言环境和渲染工具 |
| 5.3 臭柏虚拟生长模型的三维仿真研究 |
| 5.3.1 枝干仿真 |
| 5.3.2 叶片仿真 |
| 5.3.3 颜色处理 |
| 5.3.4 纹理处理 |
| 5.3.5 光照处理 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 臭柏虚拟生长模型的综合评价与分析 |
| 6.1 模型有效性评价方法 |
| 6.2 植物仿真模型有效性确认的常用手段 |
| 6.3 臭柏模型有效性的评价与分析 |
| 6.3.1 局部细节对比 |
| 6.3.2 虚拟生长高度与测量结果对比 |
| 6.3.3 生长函数对比 |
| 6.4 臭柏虚拟生长模型的优越性 |
| 6.4.1 与基于IFS系统的臭柏模型的对比分析 |
| 6.4.2 与基于L系统的臭柏模型的对比分析 |
| 6.5 小结 |
| 第七章 总结与前景展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者在学期间发表的论文 |
| 附录 |
（9）树木花卉形态建模研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 植物建模分类 |
| 1.2 植物建模方法 |
| 1.3 植物建模软件 |
| 1.4 课题内容与贡献 |
| 1.5 开发工具 |
| 第二章 树木建模方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 树木建模过程 |
| 2.3 分枝模型 |
| 2.4 叶片模型 |
| 2.5 试验结果 |
| 2.6 小结 |
| 第三章 花卉建模方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 花卉的形态结构 |
| 3.3 花卉建模过程 |
| 3.4 试验结果 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 虚拟场景合成与渲染 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 场景建模过程 |
| 4.3 地形建模算法 |
| 4.4 植株分布算法 |
| 4.5 场景渲染 |
| 4.6 小结 |
| 第五章 黄金分割在植物建模中的应用 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 植物中的黄金分割 |
| 5.3 建模方法 |
| 5.4 试验结果 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 内容总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历与攻读博士期间的主要研究成果 |
| 致谢 |
（10）芦苇生长模型及其可视化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 虚拟现实技术、虚拟植物及其研究意义 |
| 1.2.1 虚拟现实技术 |
| 1.2.2 虚拟植物及其研究意义 |
| 1.3 虚拟植物的研究现状 |
| 1.3.1 国外研究状况 |
| 1.3.2 国内研究现状 |
| 1.4 本文的研究目标 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 第二章 植物生长建模理论 |
| 2.1 植物生长建模的分类 |
| 2.1.1 根据植物体规模方式分类 |
| 2.1.2 根据模型功能分类 |
| 2.1.3 根据建模方法分类 |
| 2.1.4 根据模型应用背景分类 |
| 2.2 主要的植物建模方法 |
| 2.2.1 分形(fractal)方法 |
| 2.2.2 L系统 |
| 2.2.3 随机过程 |
| 2.3 植物建模算法比较 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 芦苇茎叶形态发生模拟模型的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 试验设计 |
| 3.2.1 试验区概况 |
| 3.2.2 采样与数据观测 |
| 3.3 芦苇形态发生模型 |
| 3.3.1 茎的形成机理及芦苇茎形态结构特征 |
| 3.3.2 芦苇茎的生长模型的建立 |
| 3.3.3 叶片生长动态模型 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于双尺度自动机的虚拟芦苇模拟模型 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 双尺度自动机理论 |
| 4.2.1 若干定义 |
| 4.2.2 基于双尺度自动机模型的植物拓扑结构模拟 |
| 4.3 基于双尺度自动机模型的芦苇拓扑结构 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 芦苇生长模拟的可视化软件设计及开发 |
| 5.1 软件的关键技术 |
| 5.1.1 基于面向对象的软件设计方法 |
| 5.1.2 基于模型—文档—视图的系统构建 |
| 5.2 软件开发环境 |
| 5.3 系统实现目标 |
| 5.4 系统设计 |
| 5.4.1 茎的可视化 |
| 5.4.2 叶的可视化 |
| 5.4.3 植株生长的可视化 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论和展望 |
| 6.1 研究工作总结 |
| 6.2 进一步的工作 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 硕士期间发表论文 |
四、基于双尺度自动机模型的植物花序模拟（论文参考文献）
- [1]基于序列图像的树木三维模型构建方法[D]. 吴菁钏. 南京师范大学, 2020(03)
- [2]基于Perlin噪声的花卉仿真算法研究[D]. 张志伟. 深圳大学, 2019(01)
- [3]禾本科作物节单位研究进展[J]. 王勇健,温维亮,郭新宇. 中国农业科技导报, 2019(02)
- [4]虚拟植物研究进展[J]. 刘玉耀,张太红,古丽米拉·克孜尔别克. 智能计算机与应用, 2017(02)
- [5]基于构筑模型的植物表型动态建模方法研究[D]. 王甜甜. 山东师范大学, 2016(03)
- [6]植物三维可视化研究进展[J]. 刘丹,诸叶平,刘海龙,李世娟,许金普. 中国农业科技导报, 2015(01)
- [7]向日葵生长模型的构建方法研究[D]. 赵春艳. 东北师范大学, 2010(02)
- [8]臭柏的虚拟生长建模及仿真研究[D]. 姜真杰. 东华大学, 2010(08)
- [9]树木花卉形态建模研究[D]. 曾兰玲. 浙江大学, 2009(03)
- [10]芦苇生长模型及其可视化研究[D]. 黄文岳. 江苏大学, 2009(09)