基于改进包围盒树和GPU的水稻群体叶片间快速碰撞检测

摘要：

为了解决水稻群体动态生长模拟过程中叶片间碰撞检测效率较低的技术问题,该文利用水稻叶片抛物线的形态结构特性以及CPU/GPU硬件加速特性,提出了水稻叶片混合层次包围盒树(mixed level tree,MLT)快速构造方法以及基于CPU/GPU的群体叶片快速相交检测方法.提出了新的OBB包围盒方向轴计算方式,降低了OBB包围盒构建的复杂度,在此基础上,利用单株叶片之间、群体叶片之间碰撞检测计算关系的依赖性,设计了CPU/GPU加速方案,并使用CUDA在Tesla 40加速卡上实现.对分蘖期大规模水稻群体叶片进行了效率对比试验,结果表明,水稻群体规模从2000株增长到10000株的过程中,本文提出的基于MLT的碰撞检测方法耗时是传统的AABB方法耗时的50％,是OBB方法耗时的30％,有效地提升了叶片之间的碰撞检测速度;同时,基于CPU的碰撞检测方法耗时呈线性增长,而利用CPU/GPU并行加速耗时相较于在CPU上的运行时间节省了98％,大幅度提升碰撞检测效率.该研究可为虚拟作物可视化仿真提供参考.

关键词：作物、算法、模型、虚拟水稻、叶片群体、碰撞检测、包围盒、CPU/GPU

所属期刊栏目：34

分类号：S126;TP391(农业物理学)

资助基金：国家重点研发计划项目2016YFD0300607;江苏省农业科技自主创新资金CX161039

在线出版日期：2018-01-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：171-177