浅析可视化技术对小麦生长的影响

衣霞

摘 要：影子作为小麦的重要视觉特征，在提高作物场景的保真度方面起着重要作用。分析了现有阴影算法的适用性，针对小麦阴影图像出现斑点的现象，提出了深度偏移方法。将传统的阴影映射方法与软阴影法进行对比，研究小麦阴影的产生。

关键词：小麦;软阴影;可视化

文章编号：1004-7026（2019）02-0111-01         中国图书分类号：S126;S512.1        文献标志码：A

1  阴影的概念

當不透明的物体遮挡住光源时，就会出现阴影。不透明的物体被称作屏蔽物，阴影遮住的物体为接受器。当一个点出现在虚拟场景中时，它会出现两种状态中的其中一种，即阴影中和阴影外，所表明的是硬阴影。现实生活中的阴影是实际阴影，也就是软阴影，即接收器总是被特定位置的部分光源照亮。计算机生成的软阴影来自光源、体积光源或者是多种其他光源，表达出的视觉效果比硬阴影更强烈[1]。

2  基于模型的小麦形态可视化

本文所研究的小麦器官的几何模型，主要来源于现有的小麦生长可视化系统模型。小麦生长系统模型和参数调试模型的可视化，有利于模型输出结果和管理决策，模拟不同条件下小麦生长的动态和可视化表达。小麦叶片的形状特征和曲线决定了小麦叶片的几何形状。NURBS曲面用于小麦叶片的建模，NURBS曲线可以模拟叶鞘，护套的直径和长度决定了NURBS表面控制点的坐标。小穗由外鼓、芒和花药组成，小麦品种的主要参数是割粒数和穗径。

3  真实感图形显示技术

模拟作物器官以及其表面的细节，可以通过作物器官形态的可视化进行。因此，在建立小麦器官三维几何模型后，有必要采用图形显示技术，处理小麦器官的几何模型，如显色、纹理映射、光照渲染、阴影渲染等，生成真实的器官图形。目前，相关人员的研究方向是模拟作物的生产过程是否准确，作物器官形态可视化的使用比较少[2]。

通过显色技术，研究小麦形态模型，真实地展示小麦叶片的生长情况和穗状花序的动态，根据在田间收集到的结果，得出了各种不同条件下器官纹理数据。这样，可以依托小麦形态可视化模型和组件接口编程技术，建立一个小麦器官。这个器官拥有个体和群体的视觉模型，它可以提高小麦生长可视化系统的工作效率、继承性和灵活性，还可以在不同的开发环境中重用可视化模型组件，为未来其他粮食作物可视化系统的整合奠定了基础。

4  结束语

光影是影响小麦和其他作物生长的重要因素，也对作物的可视化起着关键的作用。在以前，大多数虚拟小麦可视化的研究主要集中在几何建模和色彩渲染上，忽略了场景渲染效果的研究，导致虚拟作物的可视化效果不佳[3]。基于虚拟小麦的结果，对于不能生成阴影图案的问题，可以通过深度偏移的方式进行解决，使用接近阴影图案百分比的小麦场景着色器，可以改善真实虚拟场景柔和阴影的视觉。

在制作小麦杂交视觉图的过程中，我们要将碰撞检测技术直接应用到小麦可视化的过程中，使用预先构建的体积和边界体积分层树技术，构建不同的器官体积，并在边界体积分层树中构建个体。

分析其他的小麦器官时，根据它们的形态特征和碰撞检测结果，如实输入参数，构建小麦植物器官的外围。结合小麦个体的形态和拓扑结构，构建一个分层数，去除不相关的器官。与传统检测方法相比，碰撞检测法更为快捷。如果交叉现象过于频繁，可以碰撞检测出其中的三角形。小穗、桑葚和鞘，很少出现碰撞现象，可以准确地检测。个人和组级别的碰撞检测可以准确地检测碰撞区域，碰撞响应之后，有效地避免了可视化过程中的器官交叉现象。

参考文献：

[1]刘晓旭.基于不同预处理方法的小麦叶片氮素含量的高光谱估测[D].泰安：山东农业大学，2018.

[2]曹蓓蓓.不同品种和栽培条件对小麦叶片衰老与碳氮平衡的影响[D].咸阳：西北农林科技大学，2017.

[3]张徐洲.小麦叶片双向反射特性的研究[D].杭州：浙江大学，2017.