基于位置动力学的植物动态虚拟仿真方法

doi:10.13304/j.nykjdb.2016.399

中国农业科技导报 ›› 2017, Vol. 19 ›› Issue (3): 56-62.DOI: 10.13304/j.nykjdb.2016.399

基于位置动力学的植物动态虚拟仿真方法

肖伯祥1,2,郭新宇1,2*,吴升1,2

1.北京市农林科学院, 北京农业信息技术研究中心, 数字植物北京市重点实验室, 北京 100097;

2.国家农业信息化工程技术研究中心, 北京 100097

收稿日期:2016-06-29 出版日期:2017-03-15 发布日期:2016-09-20
通讯作者: 郭新宇，研究员，博士，研究方向为农业信息技术。E-mail：guoxy@nercita.org.cn
作者简介:肖伯祥，副研究员，博士，研究方向为数字植物、虚拟现实。E-mail：xiaobx@nercita.org.cn。
基金资助:
国家自然科学基金项目（61300079）;北京市农林科学院数字植物科技创新团队项目（JNKYT201604）资助。

Virtual Plant Dynamic Simulation Method By Position Based Dynamics

XIAO Boxiang1,2, GUO Xinyu1,2*, WU Sheng1,2

1.Beijing Key Lab of Digital Plant, Beijing Research Center for Information Technology in Agriculture,
Beijing Academy of Agriculture and Forest Science, Beijing 100097;
2.National Engineering Research Center for Information Technology in Agriculture, Beijing 100097, China

Received:2016-06-29 Online:2017-03-15 Published:2016-09-20

摘要/Abstract

摘要： 植物真实感动态虚拟仿真不仅是当前现代农业科学与植物学领域面临的难点问题之一，也是计算机应用与虚拟现实技术领域的研究热点。建立基于物理属性的真实感植物动力学模型，并利用基于物理过程的动态虚拟仿真算法是有效提高植物动态模拟真实感效果的途径。基于位置动力学的方法是一种高效模拟物体运动学-动力学过程的新方法，可有效模拟刚体、柔体目标的动态物理过程。建立一种基于位置动力学的植物动态虚拟仿真模型，引入距离约束和角度约束条件，以玉米为例实现自然条件下主要器官、植株和群体的动态虚拟仿真，获得玉米三维可视化仿真结果，与传统的基于质点弹簧模型的模拟方法相比，模拟过程具有较高的执行效率，最后对算法执行效率效果及其局限进行了分析讨论。为植物动态虚拟仿真方法研究提供新的技术参考。

关键词: 植物, 虚拟仿真, 动态, 位置动力学

Abstract: Realistic plant dynamic simulation is one of the difficult problems in modern agriculture and botany science. It is also a hot spot in computer science application and virtual reality technology research area. Construction of realistic dynamic model based on plant physical properties and application of dynamic virtual simulation algorithm based on physical process is an effective way to improve reality results. Position-based dynamics is a new method simulating effective modeling method for object kinematics and dynamic process with high efficiency, including dynamic physical process of rigid and flexible targets. This paper constructed a plant dynamic virtual simulation model based on position-dynamics and introduce distance and angle constraint condition by taking maize as an example, so as to realize the dynamic virtual simulation of maize major organ, plant and colony under natural condition and obtain the maize 3-dimensional visual simulation result. This simulation process had higher implementation efficiency comparing to the traditional mass-spring-based models. The presented method provided new references for studying plant dynamic virtual simulation method.

Key words: plant, virtual simulation, dynamic, position based dynamics

肖伯祥1,2,郭新宇1,2*,吴升1,2. 基于位置动力学的植物动态虚拟仿真方法[J]. 中国农业科技导报, 2017, 19(3): 56-62.

XIAO Boxiang1,2, GUO Xinyu1,2*, WU Sheng1,2. Virtual Plant Dynamic Simulation Method By Position Based Dynamics[J]. Journal of Agricultural Science and Technology, 2017, 19(3): 56-62.

[1]	刘星宏, 张青青, 张广鹏, 李宏. 塔里木河下游植物群落空间分布及影响因素分析[J]. 中国农业科技导报, 2021, 23(10): 131-144.
[2]	段路路1,2,黄婧1,2*,王凯越1,2. HPLC法测定水溶性肥料植物生长调节剂的不确定度评定[J]. 中国农业科技导报, 2020, 22(9): 169-178.
[3]	孙建，周红英，乐美旺*，颜廷献，饶月亮，颜小文，梁俊超，叶艳英. 芝麻种子萌发动态及其代谢生理变化研究[J]. 中国农业科技导报, 2020, 22(8): 41-48.
[4]	张凯晔1,2,刘晓琳2,董小燕2,3,刘润进4,贺立恒1,解志红2,3. 田菁种子内生菌的分离及其对萌发的影响[J]. 中国农业科技导报, 2020, 22(6): 40-48.
[5]	马硕1,焦悦2,王旭静1,翟勇2,王志兴1*. 高通量测序技术在转基因植物分子特征评价中的应用[J]. 中国农业科技导报, 2020, 22(5): 6-14.
[6]	杨学成,黄润霞,周庆,徐明锋,唐启明,苏志尧*. 粤东农林交错区苔藓植物与生境的关联及指示种[J]. 中国农业科技导报, 2020, 22(4): 177-186.
[7]	陈思蒙,李子玮,张璐翔,魏艳秋,朱智威,张环纬,许自成,黄五星,邵惠芳*. 硒在植物抵御胁迫中作用的研究进展[J]. 中国农业科技导报, 2020, 22(3): 6-13.
[8]	周秒依,任雯,赵冰兵,李韩帅,刘亚*. 植物MAPK级联途径应答的非生物胁迫研究进展[J]. 中国农业科技导报, 2020, 22(2): 22-29.
[9]	万东璞1,2,于卓1,吴燕民3,丁梦琦2,李金博2,周美亮2*. 花青素代谢调控植物彩叶研究进展[J]. 中国农业科技导报, 2020, 22(2): 30-38.
[10]	王莎,程大伟,李明,顾红,李正阳,祁帅,陈锦永*. ‘阳光玫瑰’葡萄无核化研究进展[J]. 中国农业科技导报, 2020, 22(2): 58-64.
[11]	张杰1,胡燕花2,张本厚2,陈集双3. 利用间歇浸没式植物生物反应器培养金钗石斛种苗[J]. 中国农业科技导报, 2020, 22(10): 181-187.
[12]	刘洋1,王玮1,朱旭冉1,张佳笑1,刘媛1,2,王健1,2*. 马铃薯及土壤中烯酰吗啉的残留及消解动态研究[J]. 中国农业科技导报, 2019, 21(9): 104-110.
[13]	乔岩1,2,孙佳庆1,2,魏如倩2,刘越1,2,3*. GBS技术在植物中的研究进展[J]. 中国农业科技导报, 2019, 21(8): 47-55.
[14]	包媛媛1,张新永2,杨明1,张月江1,毛忠顺3,杨莉3,冯光泉3*. 腈菌唑在三七和土壤中的消解动态与残留分析[J]. 中国农业科技导报, 2019, 21(8): 107-114.
[15]	刘敏1,吴铁明1*,刘菡1,喻梦杰1,肖沙沙1,韩奇鹏2. 3种水生植物的不同组合对富营养水体的净化效果研究[J]. 中国农业科技导报, 2019, 21(7): 155-160.

基于位置动力学的植物动态虚拟仿真方法

Virtual Plant Dynamic Simulation Method By Position Based Dynamics

PDF

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics