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根系作为水稻生长的“发动机”,其形态特征直接影响植株的生长发育、营养水平和产量水平。水稻根系不便于直接观测,实现根系形态结构三维建模及可视化研究对改善农田管理、水稻育种和遗传改良等具有重要作用。用L-系统描述水稻根系弯曲的算法复杂,较难提取产生式,产生的分枝根根型比较生硬。为了更好地模拟水稻根系直根和曲根的形态结构,研究基于改进L-系统的水稻根系建模和可视化方法。结合二次均匀B-样条曲线的数学表达式改进传统L-系统的产生式,把根系生长节点作为控制中心,运用二次均匀B-样条曲线函数来表达根轴的弯曲程度,并以动态数据结构存储根系生长节点。对模型模拟值与现场观测值进行相关性分析显示,均方根误差在0.022～0.040之间变化,平均偏差在0.107～0.189之间变化,表明基于改进L-系统的水稻根系模型的准确度较高。以模型作为算法基础,利用Visual C++开发工具和OpenGL开放图形库实现了水稻根系生长可视化仿真系统。系统能够表达水稻根系在不同生长时期的形态特征和生长规律,模拟的真实度较为理想,可以有效满足精确农业的研究需求。 相似文献
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以水稻‘淦鑫688’‘两优培九’‘金优463’‘陆两优996’为试材,利用根箱栽培试验研究水稻不同生长时期根系的形态结构和分布与生理生态因子之间的相互关系;统计分析水稻根系的形态参数,量化其生物学意义和结构特征,基于水稻根系拓扑结构,提出了一种融合发根时间、发根位置、生长速率和生长方向的水稻根系三维动态生长模型。对模型模拟值与观测值进行相关性分析,纳什效率系数为0.811~0.899,均方根误差为0.121~0.135,平均偏差为0.125~0.137,表明模型的准确度较高。以水稻根系三维动态生长模型作为算法基础,利用Visual C++开发工具和OpenGL开放图形库构建了实现水稻根系三维生长可视化仿真系统。对水稻根系的不定根、一级枝根、二级枝根和三级枝根的拟合度和误差进行分析,结果显示,其平均模拟拟合度分别可达到89.36%、90.12%、90.86%和91.75%。 相似文献
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可视化建模是利用计算机图形学和图像处理技术,将数据转换成图形或图像在屏幕上显示出来,并进行交互处理的理论、方法和技术。水稻的生长发育是一个极其复杂的系统过程。水稻叶片是其进行光合作用及生产营养物质的主要器官,借助计算机技术建立叶片可视化模型,可为水稻科学栽培和提高产量提供辅助决策。基于VC++结合OpenGL的方法,根据真实水稻叶片的三维形态特征,运用数学知识,对水稻叶片建立数学模型。选择B样条曲线对此进行模拟,并运用B样条曲线的递推定义及其公式实现对水稻叶片边缘曲线和主叶脉曲线的建模,进一步实现水稻叶片在二维平面上的三角网格化模型。基于主叶脉积分的数学方法,对主叶脉顶点在不同位置上的弯曲效果进行实现。最后实现运用均匀B样条曲线建立水稻弯曲模型,并对其三角网格化。运用B样条曲线描述水稻叶片边缘叶脉和主叶脉信息的方法,能够较好反映叶片特征,使水稻叶片三维可视化建模仅与叶脉的边缘曲线、主叶脉、最大叶宽、最大叶长等信息相关。 相似文献
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