冷風(fēng)雪　毛宏健

摘要：園藝植物可視化的研究從數(shù)字化、信息化、科學(xué)化的水準(zhǔn)出發(fā)，尤其是在數(shù)字領(lǐng)域，通過(guò)對(duì)不同植物結(jié)構(gòu)模型的研究，大幅度的提高園藝植物幾何模型的真實(shí)感，將數(shù)字植物引入到園藝植物可視化研究的范疇，構(gòu)建園藝植物群體結(jié)構(gòu)，為農(nóng)業(yè)場(chǎng)景制作提供技術(shù)手段，為蔬菜栽培、花卉種植管理等提供虛擬平臺(tái)軟件工具，更好、更快的推動(dòng)園藝植物可視化的快速發(fā)展。本文對(duì)園藝植物可視化的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了探究。

關(guān)鍵詞：園藝植物；可視化技術(shù)；應(yīng)用

引言：數(shù)據(jù)可視化借助于計(jì)算機(jī)的快速處理能力，并結(jié)合計(jì)算機(jī)圖形圖像學(xué)方面的技術(shù)，能夠把海量的數(shù)據(jù)以圖形、圖像或者動(dòng)畫等多種可視化形式更加友好的展現(xiàn)給人們?？梢暭夹g(shù)應(yīng)用于園藝植物，在當(dāng)前還處于初步探索階段，屬于新興研究領(lǐng)域，主要分為幾個(gè)部分：園林設(shè)計(jì)、園林植物疾病管理與控制和園林植物產(chǎn)量預(yù)測(cè)等，對(duì)我國(guó)的園林建設(shè)起到很大的促進(jìn)作用。在文章中，對(duì)當(dāng)前我國(guó)園藝植物可視化的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并對(duì)其中計(jì)算機(jī)及圖像處理等相關(guān)新技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了探討，提出了園藝植物可視化的研究方向。

1園藝植物可視化相關(guān)技術(shù)探討

1.1參數(shù)化建模技術(shù)？

在當(dāng)前園藝可視化技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，利用參數(shù)化建模技術(shù)，可以利用植物的三維結(jié)構(gòu)形態(tài)，采集到不同植物的結(jié)構(gòu)形態(tài)和參數(shù)數(shù)據(jù)，然后運(yùn)用植物學(xué)中的拓?fù)湟?guī)律進(jìn)行相關(guān)的研究，通過(guò)這些研究，我們可以了解到各種植物的內(nèi)部器官形態(tài)、大小和基因等方面的信息，然后再依據(jù)這些參數(shù)對(duì)我們需要進(jìn)行研究的植物或結(jié)構(gòu)快速建模，并且結(jié)合植物交互式設(shè)計(jì)方法，對(duì)植物的花朵、葉子、果實(shí)等進(jìn)行可視化分析。

1.2園藝植物形態(tài)建模？

園藝植物可視化的另外一個(gè)方面主要是幾何形態(tài)的模擬研究，不同植物的形態(tài)都不盡相同并且較為復(fù)雜，以莖部為例，花卉植物與蔬菜植物的品種就有一定的差異，在可視化建模過(guò)程中，要重視各個(gè)器官的精細(xì)建模與仿真，其中常見(jiàn)的園藝植物形態(tài)建模方法有以下幾種：參數(shù)化建模、基于圖像的三維重建以及基于三維測(cè)量數(shù)據(jù)的重建方法等。

1.3基于圖像的三維重建

這種方式一直是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域進(jìn)行圖形研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一，由于這種方式截取的數(shù)據(jù)較為方便，獲得的信息量較廣，在植物幾何建模領(lǐng)域受到廣泛運(yùn)用，其主要的研究對(duì)象是依據(jù)單副圖像以及視頻等相關(guān)因素模擬物體，這種技術(shù)的核心部分在于分析物體多視角下的輪廓圖像，通過(guò)分析物體的多視角圖像的亮度特征的一致性關(guān)系，恢復(fù)物體的表面，從而得到植物幾何模型基于亮度的模型。

1.4基于測(cè)量數(shù)據(jù)的三維重建

在植物幾何建模中，常規(guī)數(shù)據(jù)非常耗時(shí)，數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度也達(dá)不到相關(guān)要求，最終生成的模型與實(shí)際植物之間的差距也非常大，但隨著三維測(cè)量技術(shù)硬件的應(yīng)用，相關(guān)專家已經(jīng)將這種技術(shù)運(yùn)用到植物幾何建模中來(lái)，在三維測(cè)量數(shù)據(jù)的獲取中，主要運(yùn)用的設(shè)備有數(shù)字化儀以及三維掃描儀，通過(guò)運(yùn)用這種儀器能夠獲取植物生長(zhǎng)過(guò)程中一些動(dòng)態(tài)信息，并且通過(guò)采取一些相關(guān)數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)與信息來(lái)建立植株的形態(tài)模型，最終實(shí)現(xiàn)植物的可視化。

2當(dāng)前我國(guó)園藝植物可視化發(fā)展分析

2.1交互式設(shè)計(jì)在園藝植物可視化中的應(yīng)用？

交互式設(shè)計(jì)所起到的作用就是，讓設(shè)計(jì)出來(lái)的產(chǎn)品在用戶使用的時(shí)候更加方便、操作簡(jiǎn)單。將交互式設(shè)計(jì)方法應(yīng)用于園藝植物可視化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)中，可以使園藝植物模型的建立更加簡(jiǎn)單，易于操作，意義重大，也是交互式設(shè)計(jì)很好的應(yīng)用，同時(shí)也滿足了園藝植物建模對(duì)于軟件設(shè)計(jì)的需求。在園藝植物管理中，充分利用所采集到的植物各參數(shù)，對(duì)植物資源進(jìn)行合理配置，提供引導(dǎo)式的操作界面，對(duì)植物管理中節(jié)間的數(shù)量、植物的分枝情況進(jìn)行合理的設(shè)定，系統(tǒng)通過(guò)這些設(shè)定好的參數(shù)自動(dòng)模擬植物的初始生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，同時(shí)，操作人員還可以對(duì)其進(jìn)行交互式的調(diào)整，幫助操作人員模擬出植物的生長(zhǎng)形態(tài)。在對(duì)植物建模之后，可以通過(guò)花卉圖的建立，運(yùn)用融合算法，得到植物花朵排列模型，達(dá)到對(duì)園藝植物進(jìn)行可視化管理的目的。？

2.2三維立體技術(shù)在園藝植物可視化中的應(yīng)用？

三維立體技術(shù)是利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過(guò)專業(yè)的三維立體制圖軟件，模擬出立體的圖形，形象的展現(xiàn)在我們的面前。應(yīng)用于園藝植物可視化模擬中，可以增加可視化的真實(shí)性，把各種復(fù)雜的植物結(jié)構(gòu)通過(guò)立體模型的方式表現(xiàn)出來(lái)，這其中包括對(duì)植物結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的展示、紋理結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)等。三維立體技術(shù)在園藝植物可視化技術(shù)中，主要從植物的各種圖片中采集到顏色紋理、凹凸紋理和過(guò)程紋理等信息，并對(duì)圖片進(jìn)行處理，通過(guò)三維立體技術(shù)將植物以三維立體的形式表現(xiàn)出來(lái)，根據(jù)立體的要求，對(duì)其中的缺陷進(jìn)行修復(fù)，將曲面中的所有小四邊形網(wǎng)格對(duì)應(yīng)進(jìn)行貼圖，將各種紋理特征真實(shí)的表現(xiàn)出來(lái)。通過(guò)三維立體技術(shù)的應(yīng)用，結(jié)合建模技術(shù)可以真實(shí)的將植物的立體形態(tài)形象的展現(xiàn)在我們面前，以利于對(duì)園藝植物的管理。

2.3園藝植物可視化的應(yīng)用前景

在現(xiàn)階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息化技術(shù)、圖像處理技術(shù)等都得到很大發(fā)展，并且應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。由于園藝植物可視化技術(shù)是近年來(lái)才逐漸興起的，因此在技術(shù)應(yīng)用方面還普遍存在一些問(wèn)題，對(duì)于當(dāng)前的可視化技術(shù)的研究和人們的期望之間還具有相當(dāng)大差距。比如，我們希望可能通過(guò)模型估產(chǎn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、CO₂濃度、降水等影響園藝植物生長(zhǎng)情況的預(yù)測(cè)，但是在實(shí)際應(yīng)用中，還滿足不了人們的愿望，當(dāng)前園藝植物模型還只是停留在建模階段，還有待于人們?nèi)ラ_發(fā)、研究，這也是園藝植物可視化技術(shù)發(fā)展的重要方向。

3結(jié)語(yǔ)

園藝植物可視化主要是通過(guò)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息化技術(shù)、三維立體技術(shù)等來(lái)實(shí)現(xiàn)的，目前尚處于初級(jí)階段。運(yùn)用可視化技術(shù)對(duì)園藝植物進(jìn)行建模，可以將植物形態(tài)真實(shí)的展現(xiàn)在我們的面前，實(shí)現(xiàn)對(duì)植物群體結(jié)構(gòu)、園藝植物的有效管理，為園藝植物栽培、花卉種植提供可視化的管理，更好的推動(dòng)我國(guó)園藝事業(yè)的發(fā)展。