Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

L-systems from 3D-imaging of Phenotypes of Arborized Structures

Verbeek Fons J., Cao Lu

Fundamenta Informaticae

|

2020

|

Vol. 175, nr 1-4

327--345

EN

Biology is 3D. Therefore, it is important to be able to analyze phenomena in a spatio-temporal manner. Different fields in computational sciences are useful for analysis in biology; i.e. image analysis, pattern recognition and machine learning. To fit an empirical model to a higher abstraction, however, theoretical computer science methods are probed. We explore the construction of empirical 3D graphical models and develop abstractions from these models in L-systems. These systems are provided with a profound formalization in a grammar allowing generalization and exploration of mathematical structures in topologies. The connections between these computational approaches are illustrated by a case study of the development of the lactiferous duct in mice and the phenotypical effects from different environmental conditions we can observe on it. We have constructed a workflow to get 3D models from different experimental conditions and use these models to extract features. Our aim is to construct an abstraction of these 3D models to an L-system from features that we have measured. From our measurements we can make the productions for an L-system. In this manner we can formalize the arborization of the lactiferous duct under different environmental conditions and capture different observations. All considered, this paper illustrates the joint of empirical with theoretical computational sciences and the augmentation of the interpretation of the results. At the same time, it shows a method to analyze complex 3D topologies and produces archetypes for developmental configurations.

2

Wirtualny ogród – o komputerowym modelowaniu i wizualizacji drzew

Ozimek A.

Topiarius. Studia krajobrazowe

|

2017

|

T. 2

31--41

PL

Postępująca w ostatnich latach cyfryzacja wymusza na projektantach implementację narzędzi cyfrowych. Stopniowo pojawiają się systemy, które umożliwiają parametryczne generowanie modeli, czy to architektonicznych, jak BIM (ang. Building Information Model), czy dotyczących krajobrazu – LIM (ang. Landscape Information Model). Problematyka komputerowego modelowania krajobrazu jest bardzo rozległa. Obejmuje całe spektrum zagadnień dotyczących form terenu oraz jego pokrycia, w tym obiektów o charakterze kulturowym i przyrodniczym. W opracowaniu omówiono zagadnienia dotyczące tworzenia trójwymiarowych modeli drzew, w tym szczególnie struktur bazujących na L-systemach. Dzięki wykorzystaniu liczb losowych, a z drugiej strony – bardzo precyzyjnemu opisowi gramatyki przestrzennej, pozwalają one na generowanie niepowtarzalnych okazów drzew, które jednocześnie zachowują cechy charakterystyczne dla określonego gatunku. Porównano i oceniono dwa programy służące tworzeniu modeli drzew.

EN

Recently, digital techniques have made a rapid progress, forcing designers to implement numerical tools. Gradually, the systems appear, which allow generation of parametric models, whether in architecture – BIM (Building Information Model), or in landscape architecture – LIM (Landscape Information Model). In case of landscape the problem of computer modelling is very complex. It covers the whole spectrum of issues, starting from the landform to its cover, including objects of cultural and natural heritage. The paper discusses the issues concerning creation of three-dimensional models of trees, particularly, structures basing on L-systems. Thanks to the use of random numbers, and, on the other hand, very precise description of the spatial grammar, they enable creation of the unique examples of trees, which at the same time have the characteristics of the given species. Two programs for the generation of tree models were compared and evaluated.

3

Procedural generation of underground systems with terrain features using schematic maps and L-systems

Antoniuk I., Rokita P.

Challenges of Modern Technology

|

2016

|

Vol. 7, no. 3

8-15

EN

This article describes an algorithm for procedural generation of underground systems with terrain features, by processing set of schematic maps. L-system and cellular automata are used to generate final system shapes. Most of existing algorithms are not suitable for application in computer games, since they usually lack any considerable level of control, require large amount of computation or produce overly complex meshes. We present our solution, that can produce editable 3D objects from very simple input, with high level of control over final system layout. We also allow evaluation at every key step of generation process. Presented approach incorporates placement of various terrain features with stalactites, stalagmites and columns as an example of such elements. Obtained results can be used in computer games or similar applications.

4

How to Evaluate Optimum Usage of a Land with Lindenmayer's Grammar

Żukowska U.

Technical Sciences / University of Warmia and Mazury in Olsztyn

|

2012

|

nr 15(2)

279-291

EN

This work presents the approach which combines Lindenmayer's grammar and Bajerowski's method for finding the optimum usage of a land. Purpose of this approach was to build quick method, which can simplify using of cartographic method and includes algorithm based on natural growth. Result of proposed method is a computer program, which supports decision-making process of analyzing usage of a land. The approach gives possibility of starting from any point from a map and finishing in any derivation step. Therefore user can generate many findings quickly, especially in the form of a map, and compare them. It is also possible to find expansion of specified function of a land. Content of the paper is presented below. First, we discuss context-free parametric L-system. Subsequently we outline the Bajerowski's method. Next we present our approach with adaptation of Bajerowski's proposal and with our description of proposed L-system. We give also example of using our approach with some explanation. Eventually, we presented advantages of our system and possible future developments.

5

Grammar-based model of Hierarchical Genetic Strategy - a preliminary study

Kołodziej J.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika

|

2008

|

z. 165

95-102

EN

The scope of this paper is the construction of Hierarchical Genetic Strategy theoretical model based on the L-systems framework. The model was defined in the case of inactive prefix comparison procedure of HGS. We applied Vose's theory in a short formal analysis of basic search mechanisms implemented in the strategy.

6

Polyhedral covers based on l-system fractal construction

Furmanek P.

Journal Biuletyn of Polish Society for Geometry and Engineering Graphics

|

2004

|

Vol. 14

40--47

EN

The paper includes an analysis of L-system as a formalism used to describe plants growth, which in time has become a general method of creating fractal objects. A modification of L-system, enabling generation of 3-D structures, which could be applied as the supporting construction for polyhedral covers of architectural objects is proposed in this study. The paper presents a gallery of geometric forms which application in architecture creates an alternative for domes and other traditional types of roofs.

PL

Geometria fraktalna jest jedną z najmłodszych teorii współczesnej matematyki, której rozwój dokonał się dzięki zastosowaniu technik komputerowych. Chociaż pierwsze obiekty fraktalne zostały odkryte przez Cantora, van Kocha, Sierpińskiego na początku XX wieku, właściwy rozwój teorii fraktali został zapoczątkowany w latach 70-tych przez francuskiego matematyka polskiego pochodzenia Benoita Mandelbrota. Zastosowania komputera pozwoliło między innymi na wizualizację najsłynniejszego obiektu współczesnej matematyki nazwanego od nazwiska jego twórcy zbiorem Mandelbrota. W 1968 roku biolog Aristid Lindenmayer stworzył formalizm służący do opisu wzrostu roślin wykazujących cechy fraktalne. Formalizm zwany L-systemem w połączeniu z zastosowaniem technik komputerowych pozwolił na skonstruowanie wielu modeli roślin i monitorowaniu procesu ich wzrostu. Metoda ta polega na zastosowaniu reguły podstawiania i sposobie konstrukcji zwanej w literaturze grafiką żółwia. Przepisywanie jest techniką polegającą na zamienianiu części prostego początkowego ciągu znaków zgodnie z ustalonym zbiorem reguł przepisywania. Wykorzystanie tej metody w przestrzeni 3-wymiarowej pozwala na tworzenie komputerowych modeli fraktalnych konstrukcji imitujących budowę roślin np. z rodziny baldaszkowatych. Dzięki wykorzystaniu technik komputerowych ułatwiona jest zmiana parametrów konstrukcji "fraktalnych roślin". Możliwe jest również generowanie wyższych niż w obiektach naturalnych stopni iteracji. Uzyskane przykłady "fraktalnych roślin” mogą być wykorzystane jako konstrukcje wsporcze dla wielościennych przekryć obiektów architektonicznych. Generowanie struktur poliedrycznych polega na łączeniu najbliższych wierzchołków "gałązek" konstrukcji fraktalnej a następnie wypełnieniu powstałej sieci płaszczyznami wieloboków. Proces generowania konstrukcji fraktalnych jak również tworzenia przekryć oraz przykładowych wizualizacji architektonicznych zrealizowany został za pomocą programu komputerowego Autodesk VIZ 4.

7

A framework for an L-systems based evolutionary model for structure design and representation

Strug B.

Image Processing & Communications

|

2003

|

Vol. 9, no 3-4

71-79

EN

This paper deals with the possibilities of applying evolutionary methods and L-systems in computer aided structure design. An evolutionary process that involves the evolution of both the individuals produced by an L-system and the L-system itself is described. The modified standard genetic operators are presented as well as the number of operators specific for L-systems is defined. The presented theory is illustrated by examples from the domain of plant structures generation. The L-system as the model for structure representation is also described.

8

Gramatyka słowa genetycznego systemu ewolucyjnego

Dobosz K., Lubiński M.

Studia Informatica

|

2002

|

Vol. 23, nr 4

125-137

PL

W publikacji omówiono rozwiązanie problemu liniowego zapisu słowa genetycznego będącego algorytmem rozwoju systemu ewolucyjnego. Wprowadzono formalną gramatykę zapisu słowa genetycznego, a następnie rozbudowano ją, umożliwiając tworzenie algorytmów rozwoju zawierających dowolne pętle sprzężenia zwrotnego oraz skoki.

EN

In the paper a solution of the problem of finding a linear form genetic word, which is an algorithm of the evolution system's development is discussed. A formal grammar of genetic word's notation has been introduced, and then enlarged. It gives possibilities for creating developmental algorithms that contain any feedbacks and jumps.