[发明专利]一种基于颜色分级的树叶自适应贴图可视化模拟方法

说明书

一种基于颜色分级的树叶自适应贴图可视化模拟方法，属于可视化模拟技术领域。首先采用基于图像矢量化的树叶绘制方法来构建树叶的基本形态框架，叶片的大小、叶倾角、方位角形态参数由曲线曲面控制；运用技术分级绘制叶片纹理，再根据树叶所在枝干的层级及其生长态势来对叶片进行分类，根据叶片的颜色权值自动判断叶片绘制的相应位置。该方法解决了传统林木形态结构可视化模拟过程中出现的，所建树木模型树叶颜色单一，模型共性较大而个性不足、不符合自然规律等问题，对于实现基于不同空间分布的林木形态结构可视化模拟具有很强的灵活性、操作性与交互性。

技术领域

本发明涉及一种基于颜色分级的树叶自适应贴图可视化模拟方法，属 于可视化模拟技术领域。

背景技术

目前我国林业信息化进程正迈向由“数字林业”步入“智慧林业”发 展的新阶段，“智慧林业”将在“数字林业”发展的基础上，全面应用虚 拟现实、增强现实、云计算、物联网、移动互联等新一代信息技术，实现 林业信息的智慧调节、智慧感知、智慧管理和智慧服务。在数字林业发展 的基础上，智慧林业具有感知化、一体化、协同化、生态化、最优化的本质特征。“智慧林业”战略的提出与实现，将大大加快林业信息化、数字 化发展的速度，使农林管理由简单的信息管理朝着智能经营决策方向发 展；同时“信息化”与“数字化”理念在林业方面也明确定义为“系统地 获取、融合、分析和应用数字信息来支持可持续森林经营管理的科学、技 术和艺术”。在“智慧林业”发展进程中，运用三维数字技术对森林进行 虚拟仿真和预测，现己成为林学、植物学、计算机图形学、虚拟现实技术 等多学科交叉研究的研究热点，从简单的林木三维建模到辅助进行的林分 空间结构优化，三维可视化技术都提供了一种全新森林生产经营理念的描 述方式，这对未来的森林管理与决策起着至关重要的作用，为我国林业资 源管理提供有力的技术支持。

发明内容

为了克服现有技术的不足,本发明提供一种基于颜色分级的树叶自适 应贴图可视化模拟方法。

一种基于颜色分级的树叶自适应贴图可视化模拟方法，含有以下步骤； 首先采用基于图像矢量化的树叶绘制方法来构建树叶的基本形态框架，叶 片的大小、叶倾角、方位角形态参数由曲线曲面控制；运用技术分级绘制 叶片纹理，再根据树叶所在枝干的层级及其生长态势来对叶片进行分类， 根据叶片的颜色权值自动判断叶片绘制的相应位置。

参考分类的林木生长空间环境信息，根据不同树叶纹理颜色权值的分 级，采用自适应性贴图方法，不同颜色权值的树叶将自动贴于对应位置的 枝干。

还含有以下步骤；

步骤①、选择具有典型形态的树叶纹理图数张，将纹理图片转化为带 Alpha通道的PNG格式图片；

步骤②、将选取好的图片导入系统图片库序列中，为了使纹理成像效 果更加逼真，对每幅纹理图像进行色彩增强处理，首先使用几何推导法将 纹理图像从RGB转换到HIS：接着分离HSI空间，I分量形成一个单独的 灰度图像f_i，对f_i进行直方图均衡化；

步骤③、处理完成后将纹理图像由HSI转换回RGB，再根据更新后每 幅纹理图像的R，G，B值，利用式(1)计算已选取纹理图序列中每一张纹 理图的色彩权值，并按值大小进行排序；

其中i＝1,2,3…(1)

其中，N_i表示第i幅图片的色彩权值，R_i，G_i，B_i分别表示对应图片 的颜色像素值；由数字图像原理可知，N_i数值越小，则对应图片色彩越 亮，反之越暗；

步骤④、根据植物生长机理，N_i值越小的树叶纹理表明其贴叶枝干位 于向阳面，因其生长得到了足够的阳光而长势好，应贴叶与向阳面的枝干 上；反之，N_i值越大的叶片纹理表示其在背阳面，生长未有足够的阳光 而叶片颜色暗淡甚至枯萎，应贴叶在背阳面的枝干上；