第1章 作物三维建模与可视化的基本知识 1
1.1 概述 1
1.1.1 引言 1
1.1.2 虚拟现实技术及虚拟植物 2
1.1.3 国内外虚拟植物的研究概况 3
1.1.4 小结 5
1.2 虚拟作物建模理论 5
1.2.1 植物生长建模的分类 6
1.2.2 主要的植物建模方法 7
1.2.3 各种植物建模方法的比较 10
1.2.4 小结 11
1.3 作物可视化技术 11
1.3.1 可视化技术的基本概念 11
1.3.2 图形显示的基础理论 12
1.3.3 植物特性的可视化处理 14
1.3.4 小结 15
第2章 作物器官的三维建模与可视化 16
2.1 作物叶片静态三维建模与可视化 16
2.1.1 Cardinal样条插值 17
2.1.2 基于Cardinal样条插值模型的提出 18
2.1.3 基于三角面片的建模 19
2.1.4 建模实现 20
2.1.5 基于粒子系统的叶片纹理构造算法 21
2.1.6 小结 24
2.2 作物果实的几何构造算法 25
2.2.1 黄瓜果实形态模型的建立 26
2.2.2 玉米果实的构造算法 31
2.2.3 小结 34
2.3 花的几何构造算法 34
2.3.1 黄瓜花的构造 34
2.3.2 玉米雄穗的构造算法 36
2.3.3 小结 39
第3章 作物动态三维建模与可视化 40
3.1 作物叶片的动态三维建模 40
3.1.1 玉米叶片形态建成过程中主要形态变化特征 40
3.1.2 玉米叶片三维形态的数学描述 41
3.1.3 玉米叶片的虚拟生长 46
3.1.4 系统实现 47
3.1.5 小结 47
3.2 作物根系动态三维建模与可视化 48
3.2.1 玉米根系的结构、生长及分布 48
3.2.2 玉米根系动态生长的数学描述 49
3.2.3 基于粒子系统的构建 50
3.2.4 系统实现 52
3.2.5 小结 53
3.3 基于双尺度自动机作物生长建模与可视化 53
3.3.1 双尺度自动机模型的原理 54
3.3.2 基于双尺度自动机的玉米拓扑结构建模 57
3.3.3 基于双尺度自动机的黄瓜拓扑结构的生成 61
3.3.4 小结 64
第4章 作物内部三维建模方法 65
4.1 基于切片技术的作物内部三维重建的研究现状 65
4.1.1 国内外研究现状 65
4.1.2 国内已有的研究实例 66
4.1.3 国外已有的研究实例 67
4.1.4 各种理论算法的研究现状 68
4.1.5 小结 72
4.2 作物茎切片图像获取及图像处理 72
4.2.1 显微图像的获取 73
4.2.2 图像的预处理 73
4.2.3 轮廓提取 80
4.2.4 图像配准 86
4.2.5 小结 90
4.3 基于轮廓线的三维绘制 91
4.3.1 引言 91
4.3.2 轮廓插值方法 92
4.3.3 OpenGL及特性 93
4.3.4 重建用到的数据结构及算法 95
4.3.5 实验结果 99
4.3.6 小结 100
4.4 基于体素的面绘制 101
4.4.1 引言 101
4.4.2 等值面的抽取 102
4.4.3 MT算法 106
4.4.4 VTK简介 107
4.4.5 借助VTK实现面绘制 108
4.4.6 小结 111
4.5 基于体素的直接体绘制 111
4.5.1 体绘制技术概述 111
4.5.2 常见的体绘制算法 113
4.5.3 光线投射算法（图像空间序） 114
4.5.4 物体空间序的体绘制方法（投影体绘制） 116
4.5.5 Ray Casting的改进算法 117
4.5.6 借助VTK实现体绘制 118
4.5.7 小结 121
第5章 作物生长三维建模与可视化软件的设计与开发 123
5.1 面向对象思想作物生长可视化软件的开发技术 123
5.1.1 引言 123
5.1.2 软件的关键技术 124
5.1.3 软件的体系结构 125
5.1.4 小结 135
5.2 “黄瓜模拟可视化系统”软件的设计与实现 136
5.2.1 从软件工程的角度进行分析和设计 136
5.2.2 单个器官的可视化 138
5.2.3 植株的可视化 139
5.2.4 群体漫游与动态生长 143
5.2.5 小结 146
参考文献 147