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虚拟仿真是虚拟现实技术在实际应用中的研究热点之一,其中虚拟植物是借助于虚拟现实技术、计算机图形学、植物生理生态学等理论做技术支撑,根据生物学提供的可靠数据,系统地描述植物生长发育过程并通过计算机以可视化的方式呈现给人们,因此虚拟植物是多种学科有机结合的产物。虚拟植物的研究包括根系(地下)研究和非根系(地上)研究,从目前的研究现状来看,人们对植物地上部分的研究已经做出了大量成果,而地下部分作为植物生长的重要组成部分也是不容忽视的研究对象。由于虚拟植物研究的对象是植物个体,而植物的种类繁多、生长环境受多种因素影响,因此要将植物形态与生理结构相结合,构建出形象的、逼真的动态生长模型成为了根系研究的难点。 本文首先介绍了课题研究的背景、理论与实际意义及国内外研究现状,对虚拟植物根系生长过程涉及到的理论基础做出了相关的总结。其次,分析比较了各种常见的植物建模方法,选择分形理论中基于参数随机L系统方法对骆驼刺根系生长进行建模。最后,按照骆驼刺根系生长的生理结构,将向水性、向地性等因素考虑进去,构建出根系生长的约束模型,使其与骆驼刺形态生长结构模型很好的结合在一起,更加真实的模拟出骆驼刺根系生长发育的过程。