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小麦群体生长可视化系统的设计与实现

作　者: 苏芳蕊
导　师: 马新明；赵春江
学　校: 河南农业大学
专　业: 农业信息化技术
关键词: 小麦群体模型 OpenGL MFC 系统可视化
分类号: S512.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 3次
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内容摘要

小麦是重要的粮食作物之一,全世界约有35%~40%的人以小麦为主食。在信息化技术大发展的时代,为搞好小麦生产,提高小麦产量,确保国家粮食安全,我们在小麦等农作物研究领域中引进可视化等先进技术,用新技术、新手段来研究解决小麦研究中遇到的新问题。它是继小麦等作物模拟模型、精准农业研究之后的一项新的研究——虚拟农业的研究,并取得了相应成果,也使传统农业迎来了新的挑战和发展机遇,开始了向现代农业的转变。本研究在国内外研究小麦可视化的大背景下,借鉴前人研究成果和经验教训,采集不同品种、不同密度下小麦各器官的相关形态指标,建立了小麦各器官的形态结构模拟模型,并结合三维几何显示模型,设计并实现了小麦群体生长可视化系统,虚拟了小麦群体地上部分的动态生长过程,具有一定的真实感。并利用数据库技术实现了相关的品种参数、气象数据及栽培措施的添加、修改、删除和查询等。具体研究内容如下:1.在前人研究成果的基础上,基于所采集的小麦各器官的形态指标,建立了小麦叶长、叶形、叶鞘和麦穗长宽厚的动态变化模型。2.基于小麦的自然生长规律及其拓扑结构,结合计算机图形学知识,研究了小麦植株地上部分各器官的几何显示模型。3.基于各器官的动态变化模型和几何显示模型,利用OpenGL函数实现了小麦群体生长过程的三维动态显示。4.基于作物栽培学和OpenGL坐标系的相关知识,研究了不同密度下小麦群体的计算机表示。5.基于以上研究,在VC++平台上,借助MFC和数据库技术,设计并实现了小麦群体生长可视化系统。小麦群体生长可视化系统的设计与实现,能直观地观察不同品种在同一密度下小麦叶片的生长差异以及同一品种在不同密度下小麦叶片的生长状况;能直观地观察不同品种不同密度下小麦主茎及各分蘖上穗长、穗宽、穗厚的差异;能动态显示不同品种不同密度下小麦群体的生长过程,为研究小麦各品种的最适宜种植密度提供了技术支撑。另外,利用计算机来模拟小麦生长,缩短了小麦的生长周期,减少了田间试验,节省了大量的人力、物力和财力的投入,对降低生产成本,提高资源利用率,发展“优质、高产、高效、安全、生态”农业具有重要意义,同时,为农学专家指导农业生产提供了决策依据,方便定量化研究小麦的生长发育规律,对小麦生长的调控具有重要的指导意义。小麦群体生长可视化系统是将虚拟现实技术和农学知识相结合,利用计算机来模拟小麦群体的生长,为农学工作者研究农学中的各种问题提供了一个可视化、可操作、易控制,便于交互的平台。

全文目录

致谢 4-8摘要 8-91 文献综述 9-15 1.1 可视化技术的研究概况 9-10 1.1.1 可视化技术的分类及应用步骤 9 1.1.2 可视化技术在农作物研究领域中的应用现状 9-10 1.2 可视化技术在小麦研究中的应用现状 10-15 1.2.1 生长机模型的研究现状 10-12 1.2.1.1 小麦生理生态模型的研究现状 10-11 1.2.1.2 小麦形态结构模型的研究现状 11-12 1.2.2 小麦可视化模型的研究现状 12-152 引言 15-173 研究材料与方法 17-19 3.1 试验材料 17 3.2 数据采集方法 17 3.3 模型检验 17-194 小麦器官形态模拟模型的建立 19-28 4.1 小麦叶片的形态模拟模型 19-23 4.1.1 小麦叶长的形态模拟模型 19-21 4.1.1.1 小麦叶长形态模拟模型的构建 19-20 4.1.1.2 小麦叶长形态模拟模型的检验 20-21 4.1.2 小麦叶形的形态模拟模型 21-23 4.1.2.1 小麦叶形形态模拟模型的构建 21-22 4.1.2.2 小麦叶形形态模拟模型的检验 22-23 4.2 小麦叶鞘的形态模拟模型 23-24 4.2.1 小麦叶鞘形态模拟模型的构建 23 4.2.2 小麦叶鞘形态模拟模型的检验 23-24 4.3 小麦麦穗的形态模拟模型 24-27 4.3.1 小麦麦穗形态模拟模型的构建 24-25 4.3.2 小麦麦穗形态模拟模型的检验 25-27 4.4 结论与讨论 27-285 小麦群体生长可视化系统的设计与实现 28-56 5.1 系统开发的技术背景 28-36 5.1.1 计算机图形学 28 5.1.2 MFC 知识 28-29 5.1.3 OpenGL 函数 29-30 5.1.4 NURBS 曲线/曲面 30 5.1.5 OpenGL 中的几种变换 30-32 5.1.6 数据库技术 32-36 5.1.6.1 数据库的类型 32-35 5.1.6.2 访问数据库的方式 35-36 5.2 系统的开发语言及开发环境 36-37 5.2.1 系统的开发语言—C++语言 36 5.2.2 系统的开发环境 36-37 5.3 系统的设计思想 37-38 5.4 小麦群体生长可视化系统 38-53 5.4.1 系统的功能简介及功能图 38-39 5.4.2 用户登录模块 39-40 5.4.3 数据库操作模块 40-45 5.4.4 显示模块 45-52 5.4.4.1 小麦群体生长的动态显示 45-50 5.4.4.2 气象数据的查询显示 50-52 5.4.4.3 栽培措施的查询显示 52 5.4.5 旋转功能 52-53 5.4.6 “暂停/播放”功能 53 5.5 系统开发中的注意事项 53-56 5.5.1 Visual C++ 6.0 下OpenGL 环境的配置 53-54 5.5.2 glMatrixMode(GLenum mode)函数和glLoadIdentity()函数 54 5.5.3 OpenGL 坐标系 54 5.5.4 OpenGL 在 Win32 console 与 MFC AppWizard(exe)下的不同之处 54 5.5.5 有关 OpenGL 图像显示的问题 54-55 5.5.6 MFC AppWizard(exe)下光标焦点的获取 55-566 结论与讨论 56-57参考文献 57-60附录 60-61Abstract 61-62

小麦群体生长可视化系统的设计与实现

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