[发明专利]基于群体行为环境敏感的虚拟根系构建方法

摘要

本发明公开了一种基于群体行为环境敏感的虚拟根系构建方法，属于应用计算机进行植物仿真的领域。本发明按照以下步骤进行采用L系统建立虚拟根系三维动态模型，预测根系在三维空间中分布；依据根尖感知三维空间模型，获取其邻居环境因素及邻居根尖信息；确定所有根尖感知环境因素最丰富的三维区域；定义和计算邻居环境因素、根尖以及感知环境因素最丰富的三维区域对根系生长过程的影响量；结合影响量与虚拟根系三维动态模型从而实现环境影响下虚拟根系构建。本发明能够根据环境因素的变化，动态的构建虚拟根系的生长变化过程，为根系研究提供了模型支撑和分析手段。

主权项

一种基于群体行为环境敏感的虚拟根系构建方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：采用L系统建立虚拟根系三维动态模型，预测根系在三维空间中的分布；步骤2：构建根尖感知三维空间模型，利用根尖感知三维空间模型获取邻居环境因素和邻居根尖信息；步骤3：确定所有根尖感知环境因素最丰富的三维区域；步骤4：定义和计算邻居环境因素、邻居根尖信息以及根尖感知环境因素最丰富的三维区域对根系生长过程的影响量；步骤5：结合影响量与虚拟根系三维动态模型进行虚拟根系的构建；构建根尖感知三维空间模型，并利用根尖感知三维空间模型获取根尖邻居环境因素及邻居根尖信息，其步骤为：对根系所处三维空间按照体素V进行划分，体素V对应划分三维空间的位置L、环境E和根尖信息R；遍历预测根系在三维空间中分布的字符串String，对字符R计数，计算根尖总数为RN；以第i个根尖的所在空间位置Pi为中心点以rr为半径构建球形区域Si，其中1<＝i<＝RN；再以ra为半径，α为圆锥角，以第i个根尖生长方向Di为轴线方向构建锥形区域Ci，其中ra＞rr；遍历根尖i，计算区域Si所包含的体素集合Si,V及邻居根尖集合Si,R，计算区域Ci所包含的体素集合Ci,V及邻居根尖集合Ci,R；确定所有根尖感知环境因素中最丰富的三维区域，其步骤为：采用体素集合Si,V和Ci,V确定第i个根尖的生长空间Vi,V可表示为：Vi,V＝Ci,V‑(Ci,V∩Si,V)；确定生长空间Vi,V中已有的根尖集合Vi,R＝Ci,R‑(Ci,R∩Si,R)；设定第i个根尖感知环境因素丰富度F(i)为：其中，V{E}表示体素V中的环境因素E；计算所有根尖所感知环境因素最丰富区域的根尖标识为：F(max_i)＝max{F(0),F(1),...,F(RN)}；确定所有根尖感知环境因素中最丰富的三维区域Vmax＝Vmax_i,V。