基于分形L系统的树木建模方法研究

张权义

(山西农业大学 文理学院，山西 太谷 030801)



基于分形L系统的树木建模方法研究

张权义

(山西农业大学 文理学院，山西 太谷 030801)

[目的]虚拟树木是场景可视化的重要组成部分。为建立真实感的树木模型，本文提出了基于分形L系统的树木可视化方法，建立包含枝干，分叉角度等信息的树木拓扑结构模型。[方法]首先根据现实生活中树木的结构解析出分形L系统的生产式和初始串，产生字符串，然后使用MATLAB软件根据字符串中的字符解释成几何图形，实现对树木的建模。[结果]使用该方法逼真地模拟了白杨树的拓扑结构，并且该方法具有一定的可移植性。[结论]使用MATLAB软件基于分形L系统的树木建模方法具有一定的应用性和推广性。

树木建模； 分形L系统； MATLAB

树木是现实场景中常见的景物之一，所以在虚拟场景中常常需要将树木可视化，即树木建模是虚拟场景中不可或缺的一部分，同时也为园林设计提供一定的理论基础。由于自然界中许多植物的形状具有自相似特征，而分形也具有自相似性。因此，近年来分形理论在植物模拟领域得到了广泛的应用[1～6]，已成为虚拟农业研究的重要组成部分。

L系统是分形理论的一个重要分支，由美国生物学家LindenMayer在19世纪70年代提出，广泛应用于模拟植物生长过程的研究中。该系统借助计算机生成许多具有无穷细节、有规则的分形图形，特别是在树木形态模拟方面，分形L系统可以有效地描述树木的生长和拓扑结构，并能很好地表达植物的结构特征，具有高度简洁性和多级结构的特点。……