淺析可視化技術對小麥生長的影響

衣霞

摘 要：影子作為小麥的重要視覺特征，在提高作物場景的保真度方面起著重要作用。分析了現有陰影算法的適用性，針對小麥陰影圖像出現斑點的現象，提出了深度偏移方法。將傳統的陰影映射方法與軟陰影法進行對比，研究小麥陰影的產生。

關鍵詞：小麥;軟陰影;可視化

文章編號：1004-7026（2019）02-0111-01? ? ? ? ?中國圖書分類號：S126;S512.1? ? ? ? 文獻標志碼：A

1? 陰影的概念

當不透明的物體遮擋住光源時，就會出現陰影。不透明的物體被稱作屏蔽物，陰影遮住的物體為接受器。當一個點出現在虛擬場景中時，它會出現兩種狀態中的其中一種，即陰影中和陰影外，所表明的是硬陰影。現實生活中的陰影是實際陰影，也就是軟陰影，即接收器總是被特定位置的部分光源照亮。計算機生成的軟陰影來自光源、體積光源或者是多種其他光源，表達出的視覺效果比硬陰影更強烈[1]。

2? 基于模型的小麥形態可視化

本文所研究的小麥器官的幾何模型，主要來源于現有的小麥生長可視化系統模型。小麥生長系統模型和參數調試模型的可視化，有利于模型輸出結果和管理決策，模擬不同條件下小麥生長的動態和可視化表達。小麥葉片的形狀特征和曲線決定了小麥葉片的幾何形狀。NURBS曲面用于小麥葉片的建模，NURBS曲線可以模擬葉鞘，護套的直徑和長度決定了NURBS表面控制點的坐標。小穗由外鼓、芒和花藥組成，小麥品種的主要參數是割粒數和穗徑。

3? 真實感圖形顯示技術

模擬作物器官以及其表面的細節，可以通過作物器官形態的可視化進行。因此，在建立小麥器官三維幾何模型后，有必要采用圖形顯示技術，處理小麥器官的幾何模型，如顯色、紋理映射、光照渲染、陰影渲染等，生成真實的器官圖形。目前，相關人員的研究方向是模擬作物的生產過程是否準確，作物器官形態可視化的使用比較少[2]。

通過顯色技術，研究小麥形態模型，真實地展示小麥葉片的生長情況和穗狀花序的動態，根據在田間收集到的結果，得出了各種不同條件下器官紋理數據。這樣，可以依托小麥形態可視化模型和組件接口編程技術，建立一個小麥器官。這個器官擁有個體和群體的視覺模型，它可以提高小麥生長可視化系統的工作效率、繼承性和靈活性，還可以在不同的開發環境中重用可視化模型組件，為未來其他糧食作物可視化系統的整合奠定了基礎。

4? 結束語

光影是影響小麥和其他作物生長的重要因素，也對作物的可視化起著關鍵的作用。在以前，大多數虛擬小麥可視化的研究主要集中在幾何建模和色彩渲染上，忽略了場景渲染效果的研究，導致虛擬作物的可視化效果不佳[3]。基于虛擬小麥的結果，對于不能生成陰影圖案的問題，可以通過深度偏移的方式進行解決，使用接近陰影圖案百分比的小麥場景著色器，可以改善真實虛擬場景柔和陰影的視覺。

在制作小麥雜交視覺圖的過程中，我們要將碰撞檢測技術直接應用到小麥可視化的過程中，使用預先構建的體積和邊界體積分層樹技術，構建不同的器官體積，并在邊界體積分層樹中構建個體。

分析其他的小麥器官時，根據它們的形態特征和碰撞檢測結果，如實輸入參數，構建小麥植物器官的外圍。結合小麥個體的形態和拓撲結構，構建一個分層數，去除不相關的器官。與傳統檢測方法相比，碰撞檢測法更為快捷。如果交叉現象過于頻繁，可以碰撞檢測出其中的三角形。小穗、桑葚和鞘，很少出現碰撞現象，可以準確地檢測。個人和組級別的碰撞檢測可以準確地檢測碰撞區域，碰撞響應之后，有效地避免了可視化過程中的器官交叉現象。

參考文獻：

[1]劉曉旭.基于不同預處理方法的小麥葉片氮素含量的高光譜估測[D].泰安：山東農業大學，2018.

[2]曹蓓蓓.不同品種和栽培條件對小麥葉片衰老與碳氮平衡的影響[D].咸陽：西北農林科技大學，2017.

[3]張徐洲.小麥葉片雙向反射特性的研究[D].杭州：浙江大學，2017.