基于L-系統(tǒng)的植物三維可視化研究的開題報(bào)告

基于L-系統(tǒng)的植物三維可視化研究的開題報(bào)告一、選題背景植物是大自然賦予人類和其他生物最重要的生命資源之一。隨著人類的探索和發(fā)展，對(duì)于植物的認(rèn)知也越來越深刻。近年來，基于L-系統(tǒng)的植物建模和可視化已成為計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)熱門研究方向，有助于我們更加深入地理解植物的生長(zhǎng)和形態(tài)變化規(guī)律。二、研究?jī)?nèi)容本文將以L-系統(tǒng)為基礎(chǔ)，研究建立一套植物三維可視化系統(tǒng)，探索植物形態(tài)的生成與動(dòng)態(tài)展示規(guī)律。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過程中，將會(huì)涉及到以下主要內(nèi)容：1.L-系統(tǒng)的原理與建模L-系統(tǒng)全稱Lindenmayer系統(tǒng)，是二十世紀(jì)六十年代由生物學(xué)家AristidLindenmayer提出的一種描述植物生長(zhǎng)形態(tài)的形式語法。本研究將重點(diǎn)研究如何通過L-系統(tǒng)構(gòu)建植物的結(jié)構(gòu)和形態(tài)。2.基于L-系統(tǒng)的植物三維建模在建立L-系統(tǒng)規(guī)則之后，將會(huì)進(jìn)行三維建模的實(shí)現(xiàn)。此處我們將采用開源3D引擎Unity開發(fā)工具，通過預(yù)設(shè)的樹材質(zhì)、材質(zhì)球、模型等物品，生成各式各樣的植物模型。3.植物動(dòng)態(tài)演繹的可視化通過通過改變植物生長(zhǎng)角度、薈萃程度等系統(tǒng)參數(shù)，讓植物在時(shí)間中完成演化，形態(tài)隨時(shí)間而變化。將植物形態(tài)渲染到Unity中，以便可以進(jìn)行3D動(dòng)畫和實(shí)時(shí)交互。三.研究意義和創(chuàng)新點(diǎn)1.拓展對(duì)植物生長(zhǎng)形態(tài)的認(rèn)知通過研究基于L-系統(tǒng)的植物三維可視化，并結(jié)合計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)的應(yīng)用，可以深化人們對(duì)于植物生長(zhǎng)形態(tài)演化規(guī)律的理解，并拓展有關(guān)植物生長(zhǎng)形態(tài)方面的相關(guān)研究。2.探索生態(tài)景觀設(shè)計(jì)方法本研究植物三維可視化的技術(shù)應(yīng)用，不僅可望拓展植物生長(zhǎng)方面的相關(guān)理論研究，同時(shí)對(duì)于景觀設(shè)計(jì)、生態(tài)環(huán)境等方面也將具有重要的借鑒價(jià)值。3.實(shí)現(xiàn)可視化系統(tǒng)的創(chuàng)新思路研究基于L-系統(tǒng)的植物三維可視化系統(tǒng)，經(jīng)過本項(xiàng)目的深入探究和實(shí)踐，可以有效把圖像數(shù)字化，對(duì)于數(shù)據(jù)的模擬可視化和趨勢(shì)的展示結(jié)合進(jìn)行研究，同時(shí)可以通過這種方法進(jìn)行數(shù)據(jù)的更直觀和立體的展示，推進(jìn)數(shù)學(xué)科研領(lǐng)域數(shù)字可視化的實(shí)際應(yīng)用。四.研究方法1.文獻(xiàn)調(diào)研法通過檢索資料和文獻(xiàn)，把握植物形態(tài)的相關(guān)理論和技術(shù)，獲得基礎(chǔ)知識(shí)支撐，從而確定本文研究的方向、內(nèi)容、難點(diǎn)等。2.數(shù)據(jù)分析法通過對(duì)程序輸出結(jié)果的分析，進(jìn)一步學(xué)習(xí)、理解并深化對(duì)植物生長(zhǎng)規(guī)律的認(rèn)知，同時(shí)總結(jié)、歸納、提煉植物生成規(guī)則。3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)和軟件工程方法本研究將采用軟件工程的設(shè)計(jì)方法和開發(fā)流程。在建設(shè)前，將制定測(cè)試計(jì)劃和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)估制定的方案對(duì)于研究?jī)?nèi)容的適用性和可行性，并進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)文檔和項(xiàng)目開發(fā)文檔的編制。五.預(yù)期成果本文預(yù)期將實(shí)現(xiàn)一套基于L-系統(tǒng)技術(shù)的植物三維可視化系統(tǒng)，在深入探討L-系統(tǒng)原理與實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的相關(guān)理論和方法，完成植物形態(tài)的生成和動(dòng)