与环境交互的根系动态生长可视化算法

摘要

为结合环境因素进行植物根系三维建模,分析根系生长机理,提出了一种模拟根系与环境交互的动态生长可视化算法。该算法以根尖与环境的交互为主导,首先计算每个根尖吸收到的养分含量,再根据内部资源分配机制并采用环境影响的缩放函数调节根尖的伸长率与侧根密度,同时结合所受到的向性与障碍物的阻挡因素,实时调整生长方向。提供了根茎形状与根系整体形态的控制方法,包括编辑根茎形状的模板曲线、设定资源分配权重和向性权重等。对不同类型的根系,以及不同土壤环境下(包括各种养分分布、障碍物与盆壁影响)的根系进行了模拟实验。实验结果表明,所提出的算法具有为多类植物根系建模的泛化能力,并且能够合理地表现与环境的交互过程。