葡萄果实霉菌病害症状的虚拟仿真方法技术

本发明专利技术涉及计算机图形学、虚拟现实、虚拟农业技术，为提出一种葡萄果实霉菌病害主要症状(霉菌、变色、萎缩)的虚拟仿真方法，其既能仿真果实表面的多种霉菌，又能方便地仿真果皮变色，同时还能更准确地仿真体积萎缩。本发明专利技术，葡萄果实霉菌病害症状的虚拟仿真方法，包括输入、预处理、仿真、输出和渲染步骤，其中仿真步骤是计算反应扩散模型，进行霉菌生长仿真、变色仿真和体积萎缩仿真。本发明专利技术主要应用于植物生长仿真场合。生长仿真场合。生长仿真场合。

【技术实现步骤摘要】
fungus growth.ACM SIGGRAPH,2018:1
‑
2.
[0012][6]CN 102867325 B,2012.06.29.
[0013][7]Liu Y,Chen Y,Wu W,et al.Physically based object withering simulation.Computer Animation and Virtual Worlds,2012,23(3
‑
4):395
‑
406.
[0014][8]Liu Y,Yang X,Cao Y,et al.Dehydration of core/shell fruits.Computers and Graphics,2015,47:66
‑
87.
[0015][9]CN 102663816 A，2012.04.01.
[0016][10]Jeong S H,Park S H,Kim C H.Simulation of morphology changes in drying leaves.C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种葡萄果实霉菌病害症状的虚拟仿真方法，其特征是，步骤如下：A输入：葡萄果实模型，包括UV纹理与三角形网格Mesh；B预处理：B1：对纹理进行Poisson disk采样计算菌丝在纹理上的分布,生成菌丝生长点；B2：按照要仿真的病害致病菌微观形态建立模板菌丝模型，其中，菌丝以分段圆柱模型表示，孢子以球模型表示；B3：对果实网格内部进行粒子填充，内部粒子按六边形排列，将相邻粒子以弹簧S
in
进行连接，组成内部粒子的质点弹簧系统MMS
in
。；B4：连接内外粒子：内部粒子为B3中填充的粒子，外部粒子为步骤A中输入的Mesh的顶点；B4.1：连接外部粒子，以Mesh的边为弹簧S
out
，以Mesh的顶点即外部粒子为质点，组成外部粒子的质点弹簧系统MMS
out
；B4.2：建立内部代理粒子，并将其与外部粒子连接，对每个外部粒子p
o
，以p
o
负法向为出射方向作射线，遍历从8个距离p
o
最近的内部粒子中任取3个粒子构成的所有三角形，判断其是否与射线相交：若相交，则比较三角形面积，取面积最小的三角形，射线与该三角形的交点作为代理粒子p
agnet
，并记录p
agnet
重心坐标与该三角形Δagent，用弹簧S
oa
连接代理粒子p
agnet
与该外部粒子p
o
；C仿真C0在Mesh上计算反应扩散模型：求每个外部粒子p
o
的活跃真菌值u
a
、非活跃真菌值u
i
和营养值n，并计算真菌值u
ai
＝u
a
+u
i
，每个纹理像素及每个菌丝生长点的真菌值u均通过其重心坐标与所对应的Mesh中三角形3个顶点的真菌值u
ai
计算；C1霉菌生长仿真对每个菌丝，利用重心坐标将预处理生成的菌丝生长点映射到果实模型Mesh表面，得到实际的菌丝生长点x
h
；利用重心坐标及菌丝所在Mesh三角形的顶点法向计算菌丝法向n
h
，用如下公式计算菌丝长度l
h
、半径r
h
：l
h
＝k
l
u，
ꢀꢀꢀ
(1)r
h
＝k
r
u，
ꢀꢀꢀ
(2)其中，k
l
是长度系数，k
r
是半径系数，用l
h
与所用模板模型的长度进行比较，实例化当前l
h
能覆盖的模板模型部分，可在菌丝顶部实例化球模型表示孢子。对于白粉病致病菌必须实例化孢子模型，以仿真白粉颗粒的效果；C2变色仿真：每个纹理像素的变色利用零阶动力学模型计算，其公式如下：C＝C0‑
k
c
C0u，
ꢀꢀꢀ
(3)其中，C和C0表示该像素的当前和初始颜色，向量k
c
存储RGB 3通道颜色变化系数；C3体积萎缩仿真：基于步骤B3中的质点弹簧系统MMS
in
，计算内部粒子因失水导致的位置变化，从而带动外部粒子p
o

【专利技术属性】
技术研发人员：刘世光，徐义鑫，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：