基于变化光源方向多图像的植物叶片表观三维模拟

为了真实准确地模拟植物叶片表观颜色,提出一种基于多图像的叶片表观模拟方法。首先搭建基于线性光源的表观图像采集系统,用以获得400张视线角度固定、光源方向变化的叶片图像集合;采用拟合方法自动地从400张图像中获得整个叶片表面的表观特征参数,包括漫反射强度、高光反射强度和粗糙度;利用该拟合方法对线性光源移动条件下理想物体的各种反射特征的变化情况进行仿真计算,然后针对叶片图像中的每个像素寻找与仿真计算结果最接近的表观模型参数作为拟合结果。通过该拟合方法,可将叶片表面上各个位置的表观参数合成3张表观参数图像,采用基于点光源的实时光照方法测试最终的可视化模拟效果。从模拟结果中可以看出利用该文方法得到的结...

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Published in农业工程学报 Vol. 32; no. 9; pp. 150 - 156
Main Author 苗腾 郭新宇 赵春江 肖伯祥 王传宇 温维亮
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 沈阳农业大学信息与电气工程学院，沈阳 110866%北京农业信息技术研究中心，北京 100097 2016
国家农业信息化工程技术研究中心，北京 100097
农业部农业信息技术重点实验室，北京100097
北京农业信息技术研究中心，北京 100097
数字植物北京市重点实验室，北京 100097
Subjects
三维
光源
可视化
叶片
数字植物
表观模拟
appearance modeling
三维
visualization
可视化
数字植物
three dimensional
digital plant
叶片
表观模拟
light resources
leaf
光源
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Summary:为了真实准确地模拟植物叶片表观颜色,提出一种基于多图像的叶片表观模拟方法。首先搭建基于线性光源的表观图像采集系统,用以获得400张视线角度固定、光源方向变化的叶片图像集合;采用拟合方法自动地从400张图像中获得整个叶片表面的表观特征参数,包括漫反射强度、高光反射强度和粗糙度;利用该拟合方法对线性光源移动条件下理想物体的各种反射特征的变化情况进行仿真计算,然后针对叶片图像中的每个像素寻找与仿真计算结果最接近的表观模型参数作为拟合结果。通过该拟合方法,可将叶片表面上各个位置的表观参数合成3张表观参数图像,采用基于点光源的实时光照方法测试最终的可视化模拟效果。从模拟结果中可以看出利用该文方法得到的结果能够真实地表现叶片自身的表观质感特性,相对于传统方法更加真实准确。
Bibliography:11-2047/S
Miao Teng,Guo Xinyu,Zhao Chunjiang,Xiao Boxiang,Wang Chuanyu,Wen Weiliang （1. Beijing Research Center for Information Technology in Agriculture, Beijing 100097, China; 2. National Engineering Research Center for Information Technology in Agriculture, Beijing 100097, China; 3. Key Laboratory for Information Technology in Agriculture, Ministry of Agriculture, Beijing 100097, China; 4. Beijing Key Lab of Digital Plant, Beijing 100097, China; 5. College of lnformation and Electrical Engineering, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110866, China）
Three-dimensional（3D） Plant modeling and visualization is a key research issue in both digital plant and agricultural application. Leaf is one of the vital organs in a plant, so the 3D modeling and shading of plant leaves is an important and fundamental work for achieving the goals of digital plant. Appearance simulation of plant leaves is still a challenging issue because of its intricate underlying structure and complex and subtle interaction with light.
ISSN:1002-6819
DOI:10.11975/j.issn.1002-6819.2016.09.021