1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
本课题的意义：
以水稻种子个体的形态结构为研究对象，通过计算机图形技术，应用到虚拟的现实技术，在计算机上再现水稻种子萌发的过程，再与农业知识相结合，构建出不同因素影响下，水稻种子萌发的虚拟模型，以期为农作物的虚拟研究以及人工种子提供可视化的研究平台。
国内外研究概况：
2. 研究的基本内容和问题
研究目标、内容和拟解决的关键问题：
将系统分析方法和数学建模技术应用于水稻种子的形态建成,通过对水稻种子形态数据的定性定量分析,构建了水稻种子形态几何模型，在此基础上设计了水稻种子虚拟生长及其调控可视化系统。整个系统由水稻种子形态模型模块、生长模型模块、可视化控制模块、数据库和人机交互界面等组成。水稻种子三维形态是由各器官形态结构特征参数的几何模型来描述的。输入影响水稻种子萌发的各因素的参数,通过人机交互操作，采用 vc 6.0和opengl标准图形库，在计算机上重构出水稻种子萌发的过程,具有较好的真实感。
拟解决的关键问题是如何在计算机上重构出水稻种子萌发的过程，这需要建立合适的数学模型，在水稻种子结构模型的构建过程中有难度，以及器官类的设计和包装、场景控制都需要用不同的函数设计。
3. 研究的方法与方案
研究方法、技术路线、实验方案与可行性分析：
1.构建系统结构
本系统主要由几何形态模型、生长模型、条件可控制模型、可视化模型、数据库组成。如图一所示，通过人机交互界面，输入影响种子萌发与生长的各个因素，可模拟种子的生长过程。输入种子的拓扑结构以及种皮、胚、胚乳的形态特征参数，构建数据库，最后通过可视化控制模块根据人机交互的数据将种子按拓扑结构参数进行拼接，形成各个种子萌发的形态过程。
4. 研究创新点
特色或创新之处：
以往的植物虚拟生长的研究一般侧重于植物结构生长规则的提取和固定时间步长的植物生长模拟，以及利用L-系统、分形理论对虚拟环境下的植物进行形态结构的三维可视化,没有量化植物形态结构变化规律与环境影响因素和技术措施之间的动态关系。同时针对植物种子萌发的虚拟可视化方面的研究国内并不多见，大多数集中在静态器官模型方面,在系统研究方面仍未出现较成熟的种子虚拟萌发系统，水稻种子萌发及调控的虚拟动态生长的研究报道还很少。本设计以水稻种子为样本,通过分析水稻种子形态结构特征参数,构造出基于形态特征参数的生长和形态模型,在此基础上设计和开发了水稻种子萌发及调控的虚拟生长可视化系统。通过简单的人机交互,在计算机上实现水稻种子器官、植株的三维重构和水稻种子萌发的虚拟动态生长过程的显示。
5. 研究计划与进展
研究计划与预期进展：
实验计划是花费2个月左右时间在实验室里完成水稻种子萌发过程的生长模型和形态模型，从水稻种子催芽开始完整的记录种子萌发的全过程。标准情况下为对照组，比较不同条件下各因素对种子萌发的影响，利用体式显微镜每隔2小时观察记录种子萌发的形态结构。同时随机抽样种子胚根长度、胚芽长度、种子发芽率以及胚乳的颜色变化，最终对所得的信息作出分析总结，完成水稻种子萌发及其调控的虚拟仿真系统的实验室部分。然后需要一个月时间主要完成数学建模部分，计划系统是在中文Windows xp操作平台上开发的，采用VisualC 6.0结合OpenGL图形标准进行代码编写，数据库采用Access2000。基于系统软件，以水稻品种杂优水稻Ⅱ优402 作为测试材料。结合已有的水稻植株虚拟生长可视化系统设计研究，在此基础上建立水稻种子虚拟萌发的可视化系统。
