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基于面向对象技术的植物根系模拟仿真基础类库研究

作　者: 熊建成
导　师: 张云伟
学　校: 昆明理工大学
专　业: 农业生物环境与能源工程
关键词: 面向对象 植物根系 基础类库 重用技术
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


植物根系应用计算机模拟仿真可以很真实的反映植物根系在三维空间生长发育状况,以可视化的方式在计算机屏幕中显示植物根系的形态结构分布规律,传统的虚拟植物根系,要从原有根系模拟仿真程序中修改代码,重复大量的工作。本研究基于传统虚拟植物根系的缺点提出利用面向对象技术开发植物根系基础类库,该类库有力地支持了植物根系模拟仿真软件的开发模式,大大提高了软件开发中的资源再利用率和共享性。该植物根系基础类库能快速高效地开发出一个高重用性和高维护性的基础类库。在面向对象及软件重用技术基础上,介绍了基于面向对象技术的植物根系基础类库的重用性和多态性以及继承机制,阐述了植物根系基础类库的开发思想以及具体设计步骤和在具体应用中加以实现和验证。论文从理论性与实践性两方面出发,着重研究应用面向对象对植物根系基础类库进行开发研究。首先从技术的角度讨论软件重用的重要性、软件重用的关键技术。然后讨论建立植物根系框架的思路和框架设计的扩充性,并且将框架同其它相关的重用技术进行比较。在面向对象框架技术及设计模式进行详细地分析与研究的基础上,通过与传统框架开发方法的比较,发现传统的自底向上的面向对象框架开发方法具有开发周期长,软件可预测性差,开发技巧要求高等缺陷,将设计模式引入自顶向下的框架开发程中,提出基于设计模式的自顶向下的框架开发方法,加快了软件开发速度,提高了软件代码的共享性。论文以C++面向对象技术为基础,对植物根系的共有属性组织起来抽象出植物根系建模基类。利用单链表数据结构将植物根系数据组织一个数据结构类,完成一条根系的生长。抽象出的建模基类操纵数据结构类中的数据,完成对整个根系拓扑结构的生长。根据C++面向对象技术的派生与继承机制,特殊根系由建模基类中派生出来,在特殊根系类中只需调用基类中的建模与渲染接口方法,完成对特殊根系的模拟与仿真工作。最后,在实现具体植物根系的模拟仿真中,以直根系中的胡萝卜根系为例,对植物根系基础类库的应用性进行验证。选择这种植物根系作为仿真对象,是由于胡萝卜根系具有膨胀特性,其特性在植物根系仿真类型中具有一定的代表性。在验证过程中,证明根据面向对象思想编写的植物根系基础类库可以使植物根系模拟仿真代码有很好的重用性与共享性,提高软件研究人员的开发速度,快速得出植物根系的仿真结果。

全文目录


摘要  3-5ABSTRACT  5-7目录  7-10第一章 绪论  10-18  1.1 植物根系模拟仿真概况及发展趋势  10-14    1.1.1 植物根系模拟仿真在国外的发展概况  11-12    1.1.2 植物根系模拟仿真在国内的研究现状  12-13    1.1.3 植物根系的体系结构  13-14  1.2 本课题的研究对象、研究目的和主要内容  14-16    1.2.1 课题研究对象  14-15    1.2.2 课题研究的意义  15    1.2.3 课题研究的主要内容  15-16  1.3 本章小结  16-18第二章 面向对象技术在植物根系中的应用  18-28  2.1 面向对象技术的方法  18-21    2.1.1 面向对象在根系中使用和分析  18-19    2.1.2 面向对象与植物根系建模过程的分解  19-21  2.2 面向对象技术与植物根系  21-22    2.2.1 根系对象的模块化  21-22    2.2.2 面向对象设计根系对象  22  2.3 面向对象构件技术  22-24    2.3.1 类构件的定义  22-23    2.3.2 软件构件的特点  23-24  2.4 面向对象方法的优点  24-25    2.4.1 面向对象方法的要点  24    2.4.2 面向对象方法的优点  24-25  2.5 本章小结  25-28第三章 植物根系基础类库的总体构架设计  28-40  3.1 植物根系的分类  28    3.1.1 直根系和须根系的定义  28    3.1.2 定根和不定根的定义  28  3.2 植物根系基础类库框架  28-30    3.2.1 植物根系框架设计  28-29    3.2.2 面向对象框架技术与类构件的关系  29-30  3.3 植物根系基础类库的设计  30-34    3.3.1 植物根系数据结构类  31-32    3.3.2 根系建模类  32-33    3.3.3 根系的渲染类  33-34  3.4 植物根系基类的派生  34-38    3.4.1 直根系类及其接口设计  34-36    3.4.2 须根系基类及其接口设计  36-37    3.4.3 植物根系数据结构  37    3.4.4 植物根系构型参数  37-38  3.5 植物根系基类实现的可行性研究  38-39  3.6 本章小结  39-40第四章 特殊植物根系类的构建  40-50  4.1 绘制植物根系模型  40-43    4.1.1 根轴三维实体模型的建立  40-41    4.1.2 VC++与OpenGL接口的连接  41-42    4.1.3 特殊根系的渲染流程图  42-43  4.2 胡萝卜根系的特性  43-48    4.2.1 形态特征  43    4.2.2 生长特点  43-44    4.2.3 胡萝卜的接口方法改进  44-47    4.2.4 胡萝卜的渲染  47-48  4.3 本章总结  48-50第五章 基础类库动态连接库的构建  50-56  5.1 动态链接库的创建  50-52  5.2 动态链接库的分类  52-53    5.2.1 Non-MFC动态链接库  52    5.2.2 MFC规则动态链接库  52-53  5.3 动态链接库的生成  53-54  5.4 动态链接库的调用  54  5.5 本章小结  54-56第六章 总结与展望  56-58  6.1 课题的研究总结  56  6.2 课题研究展望  56-58致谢  58-60参考文献  60-64附录A:本人在攻读硕士学位期间发表学术论文及科研情况  64附录B:植物根系基础类库的设计原理  64附录C:植物根系模拟仿真的基础类库代码  64-81

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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