[发明专利]一种基于广义参数化建模的树木模拟方法

权利要求书

1.一种基于广义参数化建模的树木模拟方法，其特征在于，包括：

步骤一，输入与树木生长相关的非几何参数；

步骤二，依据所述非几何参数选定并读取对应几何数据文件；其中几何数据文件通过如下方式生成：基于实测数据对一树种功能结构模型进行校准，获得所述树种的功能结构模型，然后利用所述功能结构模型生成所述树种的对应不同非几何参数值的几何数据文件；

步骤三，根据所述几何数据文件建立初步模型；

步骤四，输入树木的几何参数对所述初步模型进行调整，获得树木模型；

步骤五，对所述树木模型进行快速真实感绘制。

2.根据权利要求1所述的树木模拟方法，其特征在于，

所述非几何参数包括：树种、年龄、季节和/或水分胁迫度；

所述几何参数包括：胸径、基径、树高、枝下高、着枝角度和/或弯曲度。

3.根据权利要求1或2所述的树木模拟方法，其特征在于，所述树木模型基于二叉树表达树木的几何结构信息和拓扑结构信息。

4.根据权利要求3所述的树木模拟方法，其特征在于，所述二叉树以树木主干作为根结点，每个主干上的侧枝按照由底到顶的顺序排序，以第一个侧枝为左子树，以兄弟结点为右子树，其中所述根结点没有右子树。

5.根据权利要求3所述的树木模拟方法，其特征在于，在所述步骤五之前，还包括：

根据枝条对树木生物量和对视觉效果的贡献度对枝条进行排序，然后剔除排序在阈值之后的枝条以简化所述树木模型。

6.根据权利要求3所述的树木模拟方法，其特征在于，在所述步骤五中，通过类散射的方法绘制叶片的半透明效果；通过阴影图方法绘制树木的阴影。

7.根据权利要求6所述的树木模拟方法，其特征在于，还包括：

根据树木生长过程曲线，在各个离散状态时间点的树木模型之间进行插值计算，从而生成模拟树木生长发育过程的连续动画。

8.根据权利要求7所述的树木模拟方法，其特征在于，在所述步骤五中，通过采用顶点缓存，一次性将数据提交到绘制流水线的第一步，从而减少数据传输，实现绘制加速。

9.一种基于广义参数化建模的树木模拟装置，其特征在于，包括：

输入模块，用于：输入与树木生长相关的非几何参数；

数据获取模块，用于：依据所述非几何参数，选定并读取对应几何数据文件；其中几何数据文件通过如下方式生成：基于实测数据对一树种功能结构模型进行校准，获得所述树种的功能结构模型，然后利用所述功能结构模型生成所述树种的对应不同非几何参数值的几何数据文件；

建模模块，用于：根据所述几何数据文件建立初步模型；

调整模块，用于：输入树木的几何参数对所述初步模型进行调整，获得树木模型；

绘制模块，用于：对所述树木模型进行快速真实感绘制。

10.根据权利要求9所述的树木模拟装置，其特征在于，还包括：

简化模块，用于：根据枝条对树木生物量和对视觉效果的贡献度进行排序，然后剔除排序在阈值之后的枝条以简化所述树木模型；

效果模块，用于：通过类散射的方法绘制叶片的半透明效果；通过阴影图方法绘制树木的阴影；

插值模块，用于：根据树木生长过程曲线，在各个离散状态时间点的树木模型之间进行插值计算，从而生成模拟树木生长发育过程的连续动画；

加速模块，用于：通过采用顶点缓存，一次性将数据提交绘制流水线的第一步，从而减少数据传输，实现绘制加速。