虛擬作物三維建模與可視化

第1章 作物三維建模與可視化的基本知識(shí)

1.1 概述

1.1.1 引言

1.1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及虛擬植物

1.1.3 國內(nèi)外虛擬植物的研究概況

1.1.4 小結(jié)

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(jié)

1.3 作物可視化技術(shù)

1.3.1 可視化技術(shù)的基本概念

1.3.2 圖形顯示的基礎(chǔ)理論

1.3.3 植物特性的可視化處理

1.3.4 小結(jié)

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(shí)現(xiàn)

2.1.5 基于粒子系統(tǒng)的葉片紋理構(gòu)造算法

2.1.6 小結(jié)

2.2 作物果實(shí)的幾何構(gòu)造算法

2.2.1 黃瓜果實(shí)形態(tài)模型的建立

2.2.2 玉米果實(shí)的構(gòu)造算法

2.2.3 小結(jié)

2.3 花的幾何構(gòu)造算法

2.3.1 黃瓜花的構(gòu)造

2.3.2 玉米雄穗的構(gòu)造算法

2.3.3 小結(jié)

第3章 作物動(dòng)態(tài)三維建模與可視化

3.1 作物葉片的動(dòng)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(shù)學(xué)描述

3.1.3 玉米葉片的虛擬生長

3.1.4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1.5 小結(jié)

3.2 作物根系動(dòng)態(tài)三維建模與可視化

3.2.1 玉米根系的結(jié)構(gòu)、生長及分布

3.2.2 玉米根系動(dòng)態(tài)生長的數(shù)學(xué)描述

3.2.3 基于粒子系統(tǒng)的構(gòu)建

3.2.4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.2.5 小結(jié)

3.3 基于雙尺度自動(dòng)機(jī)作物生長建模與可視化

3.3.1 雙尺度自動(dòng)機(jī)模型的原理

3.3.2 基于雙尺度自動(dòng)機(jī)的玉米拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建模

3.3.3 基于雙尺度自動(dòng)機(jī)的黃瓜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的生成

3.3.4 小結(jié)

第4章 作物內(nèi)部三維建模方法

4.1 基于切片技術(shù)的作物內(nèi)部三維重建的研究現(xiàn)狀

4.1.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

4.1.2 國內(nèi)已有的研究實(shí)例

4.1.3 國外已有的研究實(shí)例

4.1.4 各種理論算法的研究現(xiàn)狀

4.1.5 小結(jié)

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(yù)處理

4.2.3 輪廓提取

4.2.4 圖像配準(zhǔn)

4.2.5 小結(jié)

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(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法

4.3.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

4.3.6 小結(jié)

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(shí)現(xiàn)面繪制

4.4.6 小結(jié)

4.5 基于體素的直接體繪制

4.5.1 體繪制技術(shù)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(jìn)算法

4.5.6 借助VTK實(shí)現(xiàn)體繪制

4.5.7 小結(jié)

第5章 作物生長三維建模與可視化軟件的設(shè)計(jì)與開發(fā)

5.1 面向?qū)ο笏枷胱魑锷L可視化軟件的開發(fā)技術(shù)

5.1.1 引言

5.1.2 軟件的關(guān)鍵技術(shù)

5.1.3 軟件的體系結(jié)構(gòu)

5.1.4 小結(jié)

5.2 “黃瓜模擬可視化系統(tǒng)”軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

5.2.1 從軟件工程的角度進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)

5.2.2 單個(gè)器官的可視化

5.2.3 植株的可視化

5.2.4 群體漫游與動(dòng)態(tài)生長

5.2.5 小結(jié)

參考文獻(xiàn)

……2100433B

虛擬作物這本書基于三維建模與可視化技術(shù)，主要講解了虛擬作物的三維建模和可視化的基本知識(shí)、作物器官的三維建模和可視化、作物動(dòng)態(tài)三維建模與可視化、作物的內(nèi)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(shè)計(jì)與開發(fā)方法，結(jié)合玉米和黃瓜這兩種主要作物給出了大量的算法實(shí)現(xiàn)過程實(shí)例。本書的主要研究對(duì)象，是如何利用計(jì)算機(jī)三維顯示技術(shù)實(shí)現(xiàn)作物從外部到內(nèi)部、從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)生長的整體結(jié)構(gòu)建模方法和實(shí)現(xiàn)技術(shù)。全書內(nèi)容覆蓋面廣而又具針對(duì)性，圖示及程序?qū)嵗S富，可作為從事虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)軟件開發(fā)人員的參考用書。

本書共分兩部分9個(gè)章節(jié)以及兩個(gè)附錄內(nèi)容，第一部分內(nèi)容主要介紹可視化仿真的基本理論、手段和方法，包括可視化仿真的概述、可視化仿真的圖形與方法、結(jié)構(gòu)工程的建模技術(shù)、結(jié)構(gòu)CAD圖形轉(zhuǎn)化為虛擬現(xiàn)實(shí)文件的方法、CAD圖形轉(zhuǎn)化為3DS MAX的方法。第二部分主要介紹作者團(tuán)隊(duì)在工程結(jié)構(gòu)可視化仿真的應(yīng)用與研究成果，包括壩陵河特大鋼桁橋梁可視化三維建模技術(shù)及工程詳圖、北盤江特大橋梁仿真分析與虛擬現(xiàn)實(shí)模型及施工過程可視化、矮寨特大鋼構(gòu)橋梁的工程動(dòng)畫制作、落腳河水電站仿真分析與虛擬現(xiàn)實(shí)模型及施工過程可視化。

第一部分 可視化仿真的基本理論、手段和方法

第1章 可視化仿真的概述

1．1 可視化仿真的基本概念

1．2 可視化仿真的基本手段和方法

1．3 可視化仿真的數(shù)據(jù)庫與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

1．4 基于物理模型的計(jì)算機(jī)動(dòng)畫技術(shù)

1．5 結(jié)構(gòu)工程可視化仿真技術(shù)發(fā)展及現(xiàn)狀

第2章 可視化仿真的圖形與方法

2．1 面向?qū)ο蠹夹g(shù)的概念與方法

2．2 面向?qū)ο蟮膱D形方法

2．3 autocad圖形單元的基本分類與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

2．4 autocad開發(fā)環(huán)境與應(yīng)用

2．5 3d引擎介紹

第3章 結(jié)構(gòu)工程的建模技術(shù)

3．1 常用結(jié)構(gòu)材料圖形數(shù)據(jù)庫

3．2 三維空間建模技術(shù)

3．3 結(jié)構(gòu)構(gòu)件制作加工的圖形拓?fù)浼夹g(shù)

3．4 構(gòu)件圖形的數(shù)據(jù)存取方法

第4章 結(jié)構(gòu)gad圖形轉(zhuǎn)化為虛擬現(xiàn)實(shí)文件的方法

4．1 虛擬現(xiàn)實(shí)文件vrml的格式與語法

.　4．2 虛擬現(xiàn)實(shí)文件vrml功能與特點(diǎn)

4．3 cad圖形轉(zhuǎn)化為vrml的一般方法

4．4 虛擬現(xiàn)實(shí)文件的逆向讀取數(shù)據(jù)與圖形域

第5章 gad圖形轉(zhuǎn)化為3ds max的方法

5．1 cad圖形與3ds max圖形的一般轉(zhuǎn)換

5．2 3ds max中maxscript腳本語言的語法基礎(chǔ)

5．3 maxscript操作場景對(duì)象

5．4 maxscript語言在模擬結(jié)構(gòu)工程中的編程應(yīng)用

第二部分 可視化仿真的應(yīng)用實(shí)例

第6章 應(yīng)用實(shí)例一——壩陵河特大鋼桁橋梁可視化三維建模技術(shù)及工程詳圖

6．1 壩陵河特大橋工程概況

6．2 鋼桁橋梁結(jié)構(gòu)建模技術(shù)細(xì)節(jié)

6．3 鋼桁架橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與圖形處理技術(shù)

6．4 三維結(jié)構(gòu)圖形轉(zhuǎn)化為二維工程圖的處理技術(shù)

6．5 三維模型與有限元結(jié)構(gòu)計(jì)算的結(jié)合與成果分析

6．6 三維模型的信息存貯與數(shù)據(jù)庫的連結(jié)技術(shù)

6．7 壩陵河特大大橋橋梁的仿真可視化分析

第7章 應(yīng)用實(shí)例二——北盤江特大橋梁仿真分析與虛擬現(xiàn)實(shí)模型及施工過程可視化

7．1 北盤江特大鋼桁架橋梁工程概述

7．2 北盤江大橋的虛擬現(xiàn)實(shí)模型介紹

7．3 鋼構(gòu)橋梁運(yùn)輸?shù)跹b過程中安全檢測的圖形分析

第8章 應(yīng)用實(shí)例三——矮寨特大鋼構(gòu)橋梁的工程動(dòng)畫制作

8．1 矮寨特大鋼桁橋梁概況

8．2 矮寨特大鋼桁橋梁的cad模型制作

8．3 矮寨特大鋼桁梁懸索橋3i)smax模型制作

8．4 矮寨特大鋼構(gòu)橋梁施工過程的動(dòng)畫制作方案

8．5 矮寨特大鋼桁橋梁工程動(dòng)畫合成過程

8．6 工程動(dòng)畫的應(yīng)用效果

第9章 應(yīng)用實(shí)例四——落腳河水電站仿真分析與虛擬現(xiàn)實(shí)模型及施工過程可視化

9．1 落腳河水電站工程概況

9．2 落腳河水電站的虛擬現(xiàn)實(shí)模型介紹

9．3 落腳河水電站施工過程的可視化仿真分析2100433B