Как создать случайный трехмерный домен, представляющий корневую структуру растения?

13

Я хотел бы смоделировать ламинарный поток воды от корней к стеблю растения. В самом конце корней трубы варьируются от миллиметра до сантиметра в диаметре и длине. По мере приближения к стеблю корни становятся больше по длине и диаметру. Я хочу создать случайные трехмерные домены, представляющие сеть корней с различными диаметрами и длинами. Что было бы лучшим способом создать эту геометрию.

fluid-dynamics computational-geometry randomized-algorithms

— Нэвин
источник

Это статический объект, или вы хотите динамический рост во время симуляции?

— Шухало

12

Скорее всего, вы не хотите что-то действительно случайное; вам нужно нечто, имеющее ту же абстрактную трехмерную структуру, что и корневая система растения, но за пределами определенного уровня абстракции вам все равно, как выглядит корневая система. Я предполагаю, что вы хотите какой-то способ генерировать трехмерные фрактальные домены типа, упомянутого в этой статье, описывающего вычисление фрактальных размерностей корневых систем .

Изучив эту статью о фрактальном анализе эффективности исследования почвы корневыми системами , я обнаружил пакет SimRoot , который выглядит так, как будто он генерирует трехмерные геометрии корневой системы, которые могут вас заинтересовать. К сожалению, они не предоставляют способ загрузки своего пакета. Тем не менее, их веб-сайт ссылается на другие пакеты, которые моделируют корневые системы, такие как PlantGL из INRIA, которая является открытым исходным кодом.

Конечно, как только вы создадите геометрию, вам нужно будет выяснить, как извлечь соответствующие данные в совместимом формате и использовать их в симуляции PDE. Я оставляю эту часть на ваше усмотрение.

— Джефф Оксберри
источник

Я просмотрел, и не похоже, что SimRoot свободно доступен / опубликован для загрузки. Вы нашли ссылку, которая предлагает иначе?

— Арон Ахмадиа

Судя по всему, у них нет ссылки на скачивание, но на INRIA есть и другое бесплатное программное обеспечение. Я предполагаю, что разработчики SimRoot не хотят, чтобы другие люди использовали их программное обеспечение.

— Джефф Оксберри

4

Вы также можете позаимствовать код у людей, которые делают NeuroML для дендритов. Я могу загрузить код, который генерирует трубки из NeuroML, если вы этого хотите. Дендриты

— meawoppl
источник

Спасибо за ваш вклад. Можете ли вы загрузить код, который можно использовать для генерации труб. Спасибо.

— Навин

1

Извините, что мне понадобилось так много времени, чтобы обойти это: github.com/meawoppl/personal-tools/blob/master/NeuroMLParse.py

— meawoppl

3

Я думаю, что ответ от Джеффа Оксберри очень хороший. Он предоставляет готовые решения.

Если вы хотите пойти самостоятельно:

Упомянутые L-системы могут генерировать корневые структуры, если вы предоставите правильные правила. есть эта книга о «алгоритмической красоте растений» , но она не охватывает корневые системы.
Процессы агрегации с ограниченной диффузией могут также создавать корневые структуры. Если вы агрегируете сферы и, после агрегации, создаете логическое объединение структуры, вы получаете объем для непосредственного сцепления (сглаживание необходимо, почти наверняка).

Как я уже сказал, не так много решений, но, возможно, идеи помогут вам. Если вы реализуете что-то, не забудьте выпустить его с бесплатной лицензией! : D

— Аньор, Хуанпите
источник

2

Кое-что, что могло бы быть полезно для вас, является следующим документом:

Ольга Уайльдоттер: «Адаптивный численный метод для уравнения Ричардса с ростом корней», Plant and Soil, 2003

Они обрабатывают только 2D-модель и используют клеточный автомат для имитации роста. Однако это не имеет прямого отношения к вашему вопросу.

— shuhalo
источник