一种林分相邻木碰撞响应三维可视化模拟方法和系统技术方案

本发明专利技术公开一种林分相邻木碰撞响应三维可视化模拟方法和系统，涉及林业科学研究技术领域，该方法包括：获取两棵相邻树木的轮廓点位置信息；采用GJK迭代式算法碰撞检测模型，根据轮廓点位置信息确定两棵相邻树木首次发生碰撞时的碰撞点，得到碰撞点位置信息；采用兰伯特光照模型，根据碰撞点位置信息确定碰撞点的潜在偏移点的光照强度；采用林分相邻木碰撞响应函数，根据潜在偏移点的光照强度确定两棵相邻树木的枝系发生碰撞的响应模式；响应模式包括：同向生长模式、异向生长模式和交叉生长模式；所述响应模式用于进行林木动态生长的三维可视化模拟。本发明专利技术能够提高林木动态生长三维可视化模拟的真实性。维可视化模拟的真实性。维可视化模拟的真实性。

【技术实现步骤摘要】
一种林分相邻木碰撞响应三维可视化模拟方法和系统


[0001]本专利技术涉及林业科学研究
，特别是涉及一种林分相邻木碰撞响应三维可视化模拟方法和系统。

技术介绍

[0002]开展森林生长动态三维可视化模拟过程中，相邻树木之间出现交叉生长现象，不利于相邻树木树冠生长动态的真实模拟，从而影响虚拟森林场景三维可视化模拟的真实性及生长预测结果的科学性。目前，林木碰撞响应模式仅考虑碰撞自剔除，或利用旋转矩阵模拟，并未考虑与环境因子交互机制，大幅降低了林木动态生长三维可视化模拟的真实性。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种林分相邻木碰撞响应三维可视化模拟方法和系统，以提高林木动态生长三维可视化模拟的真实性。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]一种林分相邻木碰撞响应三维可视化模拟方法，所述方法包括：
[0006]获取两棵相邻树木的轮廓点位置信息；所述轮廓点位置信息包括：第一棵树木的轮廓点的位置信息和第二棵树木的轮廓点的位置信息；
[0007]采用GJK迭代式算法碰撞检测模型，根据所述轮廓点位置信息确定所述两棵相邻树木首次发生碰撞时的碰撞点，得到碰撞点位置信息；
[0008]采用兰伯特光照模型，根据所述碰撞点位置信息确定所述碰撞点的潜在偏移点的光照强度；所述潜在偏移点包括：所述第一棵树木的潜在偏移点和所述第二棵树木的潜在偏移点；
[0009]采用林分相邻木碰撞响应函数，根据所述潜在偏移点的光照强度确定所述两棵相邻树木的枝系发生碰撞的响应模式；所述响应模式包括：同向生长模式、异向生长模式和交叉生长模式；所述响应模式用于进行林木动态生长的三维可视化模拟。
[0010]可选地，所述采用GJK迭代式算法碰撞检测模型，根据所述轮廓点位置信息确定所述两棵相邻树木首次发生碰撞时的碰撞点，得到碰撞点位置信息，具体包括：
[0011]采用GJK迭代式算法碰撞检测模型，根据所述轮廓点位置信息确定所述两棵相邻树木的闵可夫斯基和，并根据所述闵可夫斯基和确定所述两棵相邻树木首次发生碰撞时的碰撞点，得到碰撞点位置信息；所述碰撞点为所述两棵相邻树木首次发生碰撞时，所述第一棵树木的轮廓点与所述第二棵树木的轮廓点的重合点。
[0012]可选地，所述采用兰伯特光照模型，根据所述碰撞点位置信息确定所述碰撞点的潜在偏移点的光照强度，具体包括：
[0013]根据所述碰撞点位置信息分别确定第一潜在偏移点所在圆和第二潜在偏移点所在圆；所述第一潜在偏移点所在圆是以位于x轴负半轴且距离所述碰撞点设定长度的点为圆心，以所述设定长度为半径，垂直于x轴绘制而成的；所述第二潜在偏移点所在圆是以位
于x轴正半轴且距离所述碰撞点设定长度的点为圆心，以所述设定长度为半径，垂直于x轴绘制而成的；所述x轴为所述碰撞点所在的水平线，且所述碰撞点为所述x轴的原点；
[0014]将所述第一潜在偏移点所在圆上的位于圆心上、下、左、右四个方向的点确定为所述第一棵树木的潜在偏移点；
[0015]将所述第二潜在偏移点所在圆上的位于圆心上、下、左、右四个方向的点确定为所述第二棵树木的潜在偏移点；
[0016]采用兰伯特光照模型，分别确定所述第一棵树木的潜在偏移点的光照强度和所述第二棵树木的潜在偏移点的光照强度。
[0017]可选地，所述采用林分相邻木碰撞响应函数，根据所述潜在偏移点的光照强度确定所述两棵相邻树木的枝系发生碰撞的响应模式，具体包括：
[0018]将所述第一棵树木的潜在偏移点中光照强度最大的点确定为第一偏移点；
[0019]将所述第二棵树木的潜在偏移点中光照强度最大的点确定为第二偏移点；
[0020]采用林分相邻木碰撞响应函数，根据所述第一偏移点与所述碰撞点的位置关系以及所述第二偏移点与所述碰撞点的位置关系确定所述两棵相邻树木的枝系发生碰撞的响应模式。
[0021]可选地，所述同向生长模式包括：所述两棵相邻树木的树枝均同向上生长、所述两棵相邻树木的树枝均同向下生长、所述两棵相邻树木的树枝均同向左生长和所述两棵相邻树木的树枝均同向右生长；
[0022]所述异向生长模式包括：所述两棵相邻树木的树枝呈一上一下方向生长和所述两棵相邻树木的树枝呈一左一右方向生长；
[0023]所述交叉生长模式包括：所述两棵相邻树木的树枝呈一上一左方向生长、所述两棵相邻树木的树枝呈一上一右方向生长、所述两棵相邻树木的树枝呈一下一左方向生长和所述两棵相邻树木的树枝呈一下一右方向生长。
[0024]可选地，所述采用林分相邻木碰撞响应函数，根据所述第一偏移点与所述碰撞点的位置关系以及所述第二偏移点与所述碰撞点的位置关系确定所述两棵相邻树木的枝系发生碰撞的响应模式，具体包括：
[0025]若所述第一偏移点位于所述碰撞点的上方，且所述第二偏移点位于所述碰撞点的上方，则所述响应模式为所述两棵相邻树木的树枝均同向上生长；
[0026]若所述第一偏移点位于所述碰撞点的下方，且所述第二偏移点位于所述碰撞点的下方，则所述响应模式为所述两棵相邻树木的树枝均同向下生长；
[0027]若所述第一偏移点位于所述碰撞点的左方，且所述第二偏移点位于所述碰撞点的左方，则所述响应模式为所述两棵相邻树木的树枝均同向左生长；
[0028]若所述第一偏移点位于所述碰撞点的右方，且所述第二偏移点位于所述碰撞点的右方，则所述响应模式为所述两棵相邻树木的树枝均同向右生长；
[0029]若所述第一偏移点位于所述碰撞点的上方，且所述第二偏移点位于所述碰撞点的下方，或者，所述第一偏移点位于所述碰撞点的下方，且所述第二偏移点位于所述碰撞点的上方，则所述响应模式为所述两棵相邻树木的树枝呈一上一下方向生长；
[0030]若所述第一偏移点位于所述碰撞点的左方，且所述第二偏移点位于所述碰撞点的右方，或者，所述第一偏移点位于所述碰撞点的右方，且所述第二偏移点位于所述碰撞点的
左方，则所述响应模式为所述两棵相邻树木的树枝呈一左一右方向生长；
[0031]若所述第一偏移点位于所述碰撞点的上方，且所述第二偏移点位于所述碰撞点的左方，或者，所述第一偏移点位于所述碰撞点的左方，且所述第二偏移点位于所述碰撞点的上方，则所述响应模式为所述两棵相邻树木的树枝呈一上一左方向生长；
[0032]若所述第一偏移点位于所述碰撞点的上方，且所述第二偏移点位于所述碰撞点的右方，或者，所述第一偏移点位于所述碰撞点的右方，且所述第二偏移点位于所述碰撞点的上方，则所述响应模式为所述两棵相邻树木的树枝呈一上一右方向生长；
[0033]若所述第一偏移点位于所述碰撞点的下方，且所述第二偏移点位于所述碰撞点的左方，或者，所述第一偏移点位于所述碰撞点的左方，且所述第二偏移点位于所述碰撞点的下方，则所述响应模式为所述两棵相邻树木的树枝呈一下一左方向生长；
[0034]若所述第一偏移点位于所述碰撞点的下方，且所述第二偏移点位于所述碰撞点的右方，或者，所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种林分相邻木碰撞响应三维可视化模拟方法，其特征在于，所述方法包括：获取两棵相邻树木的轮廓点位置信息；所述轮廓点位置信息包括：第一棵树木的轮廓点的位置信息和第二棵树木的轮廓点的位置信息；采用GJK迭代式算法碰撞检测模型，根据所述轮廓点位置信息确定所述两棵相邻树木首次发生碰撞时的碰撞点，得到碰撞点位置信息；采用兰伯特光照模型，根据所述碰撞点位置信息确定所述碰撞点的潜在偏移点的光照强度；所述潜在偏移点包括：所述第一棵树木的潜在偏移点和所述第二棵树木的潜在偏移点；采用林分相邻木碰撞响应函数，根据所述潜在偏移点的光照强度确定所述两棵相邻树木的枝系发生碰撞的响应模式；所述响应模式包括：同向生长模式、异向生长模式和交叉生长模式；所述响应模式用于进行林木动态生长的三维可视化模拟。2.根据权利要求1所述的林分相邻木碰撞响应三维可视化模拟方法，其特征在于，所述采用GJK迭代式算法碰撞检测模型，根据所述轮廓点位置信息确定所述两棵相邻树木首次发生碰撞时的碰撞点，得到碰撞点位置信息，具体包括：采用GJK迭代式算法碰撞检测模型，根据所述轮廓点位置信息确定所述两棵相邻树木的闵可夫斯基和，并根据所述闵可夫斯基和确定所述两棵相邻树木首次发生碰撞时的碰撞点，得到碰撞点位置信息；所述碰撞点为所述两棵相邻树木首次发生碰撞时，所述第一棵树木的轮廓点与所述第二棵树木的轮廓点的重合点。3.根据权利要求1所述的林分相邻木碰撞响应三维可视化模拟方法，其特征在于，所述采用兰伯特光照模型，根据所述碰撞点位置信息确定所述碰撞点的潜在偏移点的光照强度，具体包括：根据所述碰撞点位置信息分别确定第一潜在偏移点所在圆和第二潜在偏移点所在圆；所述第一潜在偏移点所在圆是以位于x轴负半轴且距离所述碰撞点设定长度的点为圆心，以所述设定长度为半径，垂直于x轴绘制而成的；所述第二潜在偏移点所在圆是以位于x轴正半轴且距离所述碰撞点设定长度的点为圆心，以所述设定长度为半径，垂直于x轴绘制而成的；所述x轴为所述碰撞点所在的水平线，且所述碰撞点为所述x轴的原点；将所述第一潜在偏移点所在圆上的位于圆心上、下、左、右四个方向的点确定为所述第一棵树木的潜在偏移点；将所述第二潜在偏移点所在圆上的位于圆心上、下、左、右四个方向的点确定为所述第二棵树木的潜在偏移点；采用兰伯特光照模型，分别确定所述第一棵树木的潜在偏移点的光照强度和所述第二棵树木的潜在偏移点的光照强度。4.根据权利要求1所述的林分相邻木碰撞响应三维可视化模拟方法，其特征在于，所述采用林分相邻木碰撞响应函数，根据所述潜在偏移点的光照强度确定所述两棵相邻树木的枝系发生碰撞的响应模式，具体包括：将所述第一棵树木的潜在偏移点中光照强度最大的点确定为第一偏移点；将所述第二棵树木的潜在偏移点中光照强度最大的点确定为第二偏移点；采用林分相邻木碰撞响应函数，根据所述第一偏移点与所述碰撞点的位置关系以及所述第二偏移点与所述碰撞点的位置关系确定所述两棵相邻树木的枝系发生碰撞的响应模
式。5.根据权利要求4所述的林分相邻木碰撞响应三维可视化模拟方法，其特征在于，所述同向生长模式包括：所述两棵相邻树木的树枝均同向上生长、所述两棵相邻树木的树枝均同向下生长、所述两棵相邻树木的树枝均同向左生长和所述两棵相邻树木的树枝均同向右生长；所述异向生长模式包括：所述两棵相邻树木的树枝呈一上一下方向生长和所述两棵相邻树木的树枝呈一左一右方向生长；所述交叉生长模式包括：所述两棵相邻树木的树枝呈一上一左方向生长、所述两棵相邻树木的树枝呈一上一右方向生长、所述两棵相邻树木的树枝呈一下一左方向生长和...

【专利技术属性】
技术研发人员：张怀清，王林龙，杨廷栋，张京，
申请(专利权)人：中国林业科学研究院资源信息研究所，
类型：发明
国别省市：