虚拟植物生长(植物生长建模)研究是伴随着计算机科学、仿真科学及农林业科学等多个领域的发展而产生的一门交叉性学科。其主要研究目的和工作为：探索植物生长机理并在计算机中对该机理进行重建与仿真,从而进一步指导农林业及相关技术(地理信息系统、水土保持、沙漠化、数字城市等)的发展。在虚拟植物仿真中,光照的模拟是最重要的环节之一,除视觉效果模拟外,更重要的意义在于研究光照对植物生长过程的影响。本论文第一部分将计算机图形学全局光照理论、并行计算技术与虚拟植物生长相结合,探讨适合于虚拟植物的光照仿真模型及相应算法。该部分主要工作如下：1、研究辐射度算法及其在GPU上的并行实现；2、研究光子映射算法及其在GPU上的并行实现,并探讨其在三维虚拟植物上的应用；3、编写三维植物可视化及光照模拟软件wxVisualPlant。近年来多点触摸操控系统由于其高操作维度及更直观的操作模式,已成为人机交互的一个重要研究方向。在大尺寸交互平台(区别于手持设备)中,由于成本及可靠性等多方面原因,不适宜采用传统的电容式和电阻式多点触摸屏。本论文第二部分研发了基于红外光线、计算机视觉、图像处理等技术的多点触摸操控平台,并基于TUIO协议实现了该操控平台与虚拟现实软件的结合。该部分主要工作如下：1、研究并设计基于红外光的多点操控平台硬件及相关触摸识别系统；2、研发基于上述硬件平台及TUIO协议的控制驱动；3、该系统与虚拟现实应用的结合研究。