[发明专利]一种基于物理模型的植物叶片萎蔫模拟方法

权利要求书

1.一种基于物理模型的植物叶片萎蔫模拟方法，其特征在于，包括步骤：

A：构建三维植物叶片模型的体素集，所述体素集包括多个用于模拟植物叶片叶肉内部细胞的六面体单元；

B：将所述体素集转化为质点弹簧模型；

C：对所述质点弹簧模型施加外力后，模拟计算所述六面体单元中各个顶点的位移；

D：根据所述六面体单元中各个顶点的位移，插值出所述叶片模型中三角网格的顶点的坐标；

所述步骤A具体包括步骤：

A1：对叶片模型中的三角网格进行八叉树空间分割得到空间八叉树；

A2：计算所述叶片模型的空间包围盒，将所述空间包围盒分成多个六面体单元；

A3：遍历所有所述六面体单元，依次判断每个所述六面体单元与所述空间八叉树的子树空间是否相交，如果是，保留当前的所述六面体单元；否则，舍弃当前的所述六面体单元；

A4：遍历所有保留的所述六面体单元，依次判断每个所述六面体单元与所述子树空间内的三角网格是否相交，如果是，选中当前的所述六面体单元；否则，舍弃当前的所述六面体单元；

A5：利用所有选中的所述六面体单元构建所述叶片模型的体素集，并且记录所有选中的所述六面体单元中包含的三角网格的顶点的索引信息。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述质点弹簧模型由多个弹簧构成；所述弹簧由所述六面体单元中的任意两个顶点连接构成，所述弹簧两端的顶点记作质点。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述弹簧的内力公式如下：

E＝k_s(|x_ij|-L)²；

其中，E表示质点i和质点j之间的能量，x_ij表示质点i和质点j的向量差，L表示质点i和质点j之间的初始距离，k_s表示包含质点i和质点j的弹簧的劲度系数。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述质点弹簧模型的物理动力学方程如下：

Ma+D(u,v)+R(u)＝F；

其中，u∈R³ⁿ表示质点的位移；v∈R³ⁿ为u的一阶导数，表示质点的速度；a∈R³ⁿ为u的二阶导数，表示质点的加速度；M∈R^3n×3n表示质点的质量矩阵；D(u,v)∈R³ⁿ表示质点受到的阻尼力；R(u)∈R³ⁿ表示质点受到的内力；R表示实数空间；n表示所述质点弹簧模型中质点个数；F∈R³ⁿ表示质点受到的外力。