在图形学领域,为增强虚拟场景的真实感,植物模型已被广泛应用。进而,提高模拟植物三维模型的逼真性已成为更具挑战性的研究内容。虚拟植物就是为建立植物生长的数学模型,结合多种技术,在计算机上形成逼真的可视化模型。作为虚拟植物的重要组成部分,树木的模拟得到了广泛的重视。随着人们对虚拟现实逼真性要求的不断提高,树木模拟已广泛应用于动画工业的三维场景中,因此获得较真实的树木形态己成为现今图形学领域研究的重要内容。自然界中树木形态不同,一个重要形态特征就是树枝的弯曲变形。为了更好的描述树木局部细节,运用基于直径变化率的树木建模方法,一定程度上提高了树木建模的逼真性和灵活性。分析树木自然结构,对趋向性力学模型进行了改进,根据不同环境中力的参数表达式分别得出不同枝干形态,结合L系统数学方法和基于直径变化率的趋向性力学方法对树枝弯曲角度求解,得到树木枝干的生长位置,实现树木在自然环境中的形态结构模拟。为进一步表现自然环境对树木生长的作用,获得更有效的三维树木模型,在基于直径变化率趋向性力学模型基础上,提出了一种模拟树木生长的综合力学模型。从树木的局部枝干出发,综合分析自然环境中树木生长过程枝干的受力情况,重组环境外力的不同影响时机和权重关系,建立树枝向性生长的综合弯曲角度公式,实现综合力作用下树木生长的模拟。结合树木生长机制,改进原有力学模型。将力学模型与L系统方法相结合,对树木生长过程中受到环境因素的影响进行了研究并模拟,如重力、风力、光照、障碍物。实验结果表明,本方法有较好的模拟效果。