第1章 作物三维建模与可视化的基本知识

1.1 概述

1.1.1 引言

1.1.2 虚拟现实技术及虚拟植物

1.1.3 国内外虚拟植物的研究概况

1.1.4 小结

1.2 虚拟作物建模理论

1.2.1 植物生长建模的分类

1.2.2 主要的植物建模方法

1.2.3 各种植物建模方法的比较

1.2.4 小结

1.3 作物可视化技术

1.3.1 可视化技术的基本概念

1.3.2 图形显示的基础理论

1.3.3 植物特性的可视化处理

1.3.4 小结

第2章 作物器官的三维建模与可视化

2.1 作物叶片静态三维建模与可视化

2.1.1 Cardinal样条插值

2.1.2 基于Cardinal样条插值模型的提出

2.1.3 基于三角面片的建模

2.1.4 建模实现

2.1.5 基于粒子系统的叶片纹理构造算法

2.1.6 小结

2.2 作物果实的几何构造算法

2.2.1 黄瓜果实形态模型的建立

2.2.2 玉米果实的构造算法

2.2.3 小结

2.3 花的几何构造算法

2.3.1 黄瓜花的构造

2.3.2 玉米雄穗的构造算法

2.3.3 小结

第3章 作物动态三维建模与可视化

3.1 作物叶片的动态三维建模

3.1.1 玉米叶片形态建成过程中主要形态变化特征

3.1.2 玉米叶片三维形态的数学描述

3.1.3 玉米叶片的虚拟生长

3.1.4 系统实现

3.1.5 小结

3.2 作物根系动态三维建模与可视化

3.2.1 玉米根系的结构、生长及分布

3.2.2 玉米根系动态生长的数学描述

3.2.3 基于粒子系统的构建

3.2.4 系统实现

3.2.5 小结

3.3 基于双尺度自动机作物生长建模与可视化

3.3.1 双尺度自动机模型的原理

3.3.2 基于双尺度自动机的玉米拓扑结构建模

3.3.3 基于双尺度自动机的黄瓜拓扑结构的生成

3.3.4 小结

第4章 作物内部三维建模方法

4.1 基于切片技术的作物内部三维重建的研究现状

4.1.1 国内外研究现状

4.1.2 国内已有的研究实例

4.1.3 国外已有的研究实例

4.1.4 各种理论算法的研究现状

4.1.5 小结

4.2 作物茎切片图像获取及图像处理

4.2.1 显微图像的获取

4.2.2 图像的预处理

4.2.3 轮廓提取

4.2.4 图像配准

4.2.5 小结

4.3 基于轮廓线的三维绘制

4.3.1 引言

4.3.2 轮廓插值方法

4.3.3 OpenGL及特性

4.3.4 重建用到的数据结构及算法

4.3.5 实验结果

4.3.6 小结

4.4 基于体素的面绘制

4.4.1 引言

4.4.2 等值面的抽取

4.4.3 MT算法

4.4.4 VTK简介

4.4.5 借助VTK实现面绘制

4.4.6 小结

4.5 基于体素的直接体绘制

4.5.1 体绘制技术概述

4.5.2 常见的体绘制算法

4.5.3 光线投射算法(图像空间序)

4.5.4 物体空间序的体绘制方法(投影体绘制)

4.5.5 Ray Casting的改进算法

4.5.6 借助VTK实现体绘制

4.5.7 小结

第5章 作物生长三维建模与可视化软件的设计与开发

5.1 面向对象思想作物生长可视化软件的开发技术

5.1.1 引言

5.1.2 软件的关键技术

5.1.3 软件的体系结构

5.1.4 小结

5.2 “黄瓜模拟可视化系统”软件的设计与实现

5.2.1 从软件工程的角度进行分析和设计

5.2.2 单个器官的可视化

5.2.3 植株的可视化

5.2.4 群体漫游与动态生长

5.2.5 小结

参考文献

……2100433B

虚拟作物这本书基于三维建模与可视化技术，主要讲解了虚拟作物的三维建模和可视化的基本知识、作物器官的三维建模和可视化、作物动态三维建模与可视化、作物的内部三维建模方法，以及作物生长三维建模与可视化软件的设计与开发方法，结合玉米和黄瓜这两种主要作物给出了大量的算法实现过程实例。本书的主要研究对象，是如何利用计算机三维显示技术实现作物从外部到内部、从静态到动态生长的整体结构建模方法和实现技术。全书内容覆盖面广而又具针对性，图示及程序实例丰富，可作为从事虚拟现实技术、计算机图形图像、虚拟作物研究的大中专院校的本科生、研究生，以及科研人员和计算机软件开发人员的参考用书。

本书共分两部分9个章节以及两个附录内容，第一部分内容主要介绍可视化仿真的基本理论、手段和方法，包括可视化仿真的概述、可视化仿真的图形与方法、结构工程的建模技术、结构CAD图形转化为虚拟现实文件的方法、CAD图形转化为3DS MAX的方法。第二部分主要介绍作者团队在工程结构可视化仿真的应用与研究成果，包括坝陵河特大钢桁桥梁可视化三维建模技术及工程详图、北盘江特大桥梁仿真分析与虚拟现实模型及施工过程可视化、矮寨特大钢构桥梁的工程动画制作、落脚河水电站仿真分析与虚拟现实模型及施工过程可视化。

第一部分 可视化仿真的基本理论、手段和方法

第1章 可视化仿真的概述

1．1 可视化仿真的基本概念

1．2 可视化仿真的基本手段和方法

1．3 可视化仿真的数据库与网络技术

1．4 基于物理模型的计算机动画技术

1．5 结构工程可视化仿真技术发展及现状

第2章 可视化仿真的图形与方法

2．1 面向对象技术的概念与方法

2．2 面向对象的图形方法

2．3 autocad图形单元的基本分类与数据结构

2．4 autocad开发环境与应用

2．5 3d引擎介绍

第3章 结构工程的建模技术

3．1 常用结构材料图形数据库

3．2 三维空间建模技术

3．3 结构构件制作加工的图形拓扑技术

3．4 构件图形的数据存取方法

第4章 结构gad图形转化为虚拟现实文件的方法

4．1 虚拟现实文件vrml的格式与语法

.　4．2 虚拟现实文件vrml功能与特点

4．3 cad图形转化为vrml的一般方法

4．4 虚拟现实文件的逆向读取数据与图形域

第5章 gad图形转化为3ds max的方法

5．1 cad图形与3ds max图形的一般转换

5．2 3ds max中maxscript脚本语言的语法基础

5．3 maxscript操作场景对象

5．4 maxscript语言在模拟结构工程中的编程应用

第二部分 可视化仿真的应用实例

第6章 应用实例一——坝陵河特大钢桁桥梁可视化三维建模技术及工程详图

6．1 坝陵河特大桥工程概况

6．2 钢桁桥梁结构建模技术细节

6．3 钢桁架桥梁的结构设计与图形处理技术

6．4 三维结构图形转化为二维工程图的处理技术

6．5 三维模型与有限元结构计算的结合与成果分析

6．6 三维模型的信息存贮与数据库的连结技术

6．7 坝陵河特大大桥桥梁的仿真可视化分析

第7章 应用实例二——北盘江特大桥梁仿真分析与虚拟现实模型及施工过程可视化

7．1 北盘江特大钢桁架桥梁工程概述

7．2 北盘江大桥的虚拟现实模型介绍

7．3 钢构桥梁运输吊装过程中安全检测的图形分析

第8章 应用实例三——矮寨特大钢构桥梁的工程动画制作

8．1 矮寨特大钢桁桥梁概况

8．2 矮寨特大钢桁桥梁的cad模型制作

8．3 矮寨特大钢桁梁悬索桥3i)smax模型制作

8．4 矮寨特大钢构桥梁施工过程的动画制作方案

8．5 矮寨特大钢桁桥梁工程动画合成过程

8．6 工程动画的应用效果

第9章 应用实例四——落脚河水电站仿真分析与虚拟现实模型及施工过程可视化

9．1 落脚河水电站工程概况

9．2 落脚河水电站的虚拟现实模型介绍

9．3 落脚河水电站施工过程的可视化仿真分析2100433B