探析园艺植物可视化的研究现状

2017-03-29 14:20冷风雪毛宏健
科学与财富 2016年24期
关键词:可视化技术应用

冷风雪 毛宏健

摘要:园艺植物可视化的研究从数字化、信息化、科学化的水准出发,尤其是在数字领域,通过对不同植物结构模型的研究,大幅度的提高园艺植物几何模型的真实感,将数字植物引入到园艺植物可视化研究的范畴,构建园艺植物群体结构,为农业场景制作提供技术手段,为蔬菜栽培、花卉种植管理等提供虚拟平台软件工具,更好、更快的推动园艺植物可视化的快速发展。本文对园艺植物可视化的研究现状进行了探究。

关键词:园艺植物;可视化技术;应用

引言:数据可视化借助于计算机的快速处理能力,并结合计算机图形图像学方面的技术,能够把海量的数据以图形、图像或者动画等多种可视化形式更加友好的展现给人们。可视技术应用于园艺植物,在当前还处于初步探索阶段,属于新兴研究领域,主要分为几个部分:园林设计、园林植物疾病管理与控制和园林植物产量预测等,对我国的园林建设起到很大的促进作用。在文章中,对当前我国园艺植物可视化的研究现状进行了分析,并对其中计算机及图像处理等相关新技术的应用进行了探讨,提出了园艺植物可视化的研究方向。

1园艺植物可视化相关技术探讨

1.1参数化建模技术?

在当前园艺可视化技术应用过程中,利用参数化建模技术,可以利用植物的三维结构形态,采集到不同植物的结构形态和参数数据,然后运用植物学中的拓扑规律进行相关的研究,通过这些研究,我们可以了解到各种植物的内部器官形态、大小和基因等方面的信息,然后再依据这些参数对我们需要进行研究的植物或结构快速建模,并且结合植物交互式设计方法,对植物的花朵、叶子、果实等进行可视化分析。

1.2园艺植物形态建模?

园艺植物可视化的另外一个方面主要是几何形态的模拟研究,不同植物的形态都不尽相同并且较为复杂,以茎部为例,花卉植物与蔬菜植物的品种就有一定的差异,在可视化建模过程中,要重视各个器官的精细建模与仿真,其中常见的园艺植物形态建模方法有以下几种:参数化建模、基于图像的三维重建以及基于三维测量数据的重建方法等。

1.3基于图像的三维重建

这种方式一直是计算机领域进行图形研究的热点问题之一,由于这种方式截取的数据较为方便,获得的信息量较广,在植物几何建模领域受到广泛运用,其主要的研究对象是依据单副图像以及视频等相关因素模拟物体,这种技术的核心部分在于分析物体多视角下的轮廓图像,通过分析物体的多视角图像的亮度特征的一致性关系,恢复物体的表面,从而得到植物几何模型基于亮度的模型。

1.4基于测量数据的三维重建

在植物几何建模中,常规数据非常耗时,数据的精准度也达不到相关要求,最终生成的模型与实际植物之间的差距也非常大,但随着三维测量技术硬件的应用,相关专家已经将这种技术运用到植物几何建模中来,在三维测量数据的获取中,主要运用的设备有数字化仪以及三维扫描仪,通过运用这种仪器能够获取植物生长过程中一些动态信息,并且通过采取一些相关数据,利用数据与信息来建立植株的形态模型,最终实现植物的可视化。

2当前我国园艺植物可视化发展分析

2.1交互式设计在园艺植物可视化中的应用?

交互式设计所起到的作用就是,让设计出来的产品在用户使用的时候更加方便、操作简单。将交互式设计方法应用于园艺植物可视化技术的实现中,可以使园艺植物模型的建立更加简单,易于操作,意义重大,也是交互式设计很好的应用,同时也满足了园艺植物建模对于软件设计的需求。在园艺植物管理中,充分利用所采集到的植物各参数,对植物资源进行合理配置,提供引导式的操作界面,对植物管理中节间的数量、植物的分枝情况进行合理的设定,系统通过这些设定好的参数自动模拟植物的初始生长结构,同时,操作人员还可以对其进行交互式的调整,帮助操作人员模拟出植物的生长形态。在对植物建模之后,可以通过花卉图的建立,运用融合算法,得到植物花朵排列模型,达到对园艺植物进行可视化管理的目的。?

2.2三维立体技术在园艺植物可视化中的应用?

三维立体技术是利用现代计算机技术,通过专业的三维立体制图软件,模拟出立体的图形,形象的展现在我们的面前。应用于园艺植物可视化模拟中,可以增加可视化的真实性,把各种复杂的植物结构通过立体模型的方式表现出来,这其中包括对植物结构细节的展示、纹理结构的表现等。三维立体技术在园艺植物可视化技术中,主要从植物的各种图片中采集到颜色纹理、凹凸纹理和过程纹理等信息,并对图片进行处理,通过三维立体技术将植物以三维立体的形式表现出来,根据立体的要求,对其中的缺陷进行修复,将曲面中的所有小四边形网格对应进行贴图,将各种纹理特征真实的表现出来。通过三维立体技术的应用,结合建模技术可以真实的将植物的立体形态形象的展现在我们面前,以利于对园艺植物的管理。

2.3园艺植物可视化的应用前景

在现阶段,计算机技术、信息化技术、图像处理技术等都得到很大发展,并且应用也越来越广泛。由于园艺植物可视化技术是近年来才逐渐兴起的,因此在技术应用方面还普遍存在一些问题,对于当前的可视化技術的研究和人们的期望之间还具有相当大差距。比如,我们希望可能通过模型估产技术,实现对温度、CO2浓度、降水等影响园艺植物生长情况的预测,但是在实际应用中,还满足不了人们的愿望,当前园艺植物模型还只是停留在建模阶段,还有待于人们去开发、研究,这也是园艺植物可视化技术发展的重要方向。

3结语

园艺植物可视化主要是通过现代计算机技术、信息化技术、三维立体技术等来实现的,目前尚处于初级阶段。运用可视化技术对园艺植物进行建模,可以将植物形态真实的展现在我们的面前,实现对植物群体结构、园艺植物的有效管理,为园艺植物栽培、花卉种植提供可视化的管理,更好的推动我国园艺事业的发展。

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