虚拟园艺作物是虚拟植物的一个分支,黄瓜作为一种重要的园艺作物,对其生长过程进行三维可视化模拟具有重要的应用价值。如何从植物学角度忠实描述黄瓜生理生态和形态结构特征,又能从计算机图形学角度快速真实渲染黄瓜生长过程是该领域的难题。目前,多数研究集中在黄瓜生长的生理生态模型上,而很少考虑黄瓜的可视化模型。因此,本文以黄瓜为研究对象,在研究建立黄瓜各器官三维可视化模型的基础上,重点研究基于参数L-系统的黄瓜生长模型及实时渲染技术,设计和开发了黄瓜生长可视化系统。主要内容和结论如下:(1)分析研究了相关领域植物器官的三维可视化模拟方法,针对黄瓜各器官特征,建立了黄瓜果实、花、叶片等植物器官的三维可视化模型。模型具有控制参数少,灵活性好的特点,真实再现了各器官的形态特征。(2)设计了黄瓜生长实验,依据黄瓜主要器官生长测量数据,建立了黄瓜器官生长数学模型。(3)在参数L-系统中引入黄瓜器官生长数学模型,建立了基于参数L-系统的黄瓜生长模型。该模型能够真实模拟黄瓜生长过程中拓扑结构和器官几何尺寸的并行变化,并且模型中参数物理意义明确、结构简洁,易于理解和程序实现。(4)设计了黄瓜生长可视化系统。该系统实现了参数控制的黄瓜主要器官(包括叶、花、果实)的造型及渲染,开花过程的可视化动态模拟,黄瓜植株个体和群体动态生长过程的可视化模拟和漫游。