在大自然中,植物多种多样、形态各异。它们的存在为我们的世界带来了一抹亮丽的风景。植物叶片是其重要的组成部分,它对植物的生长起到了关键作用。叶片的颜色变化呈现了植物生理状态的变化,它是植物内部生理以及外部环境共同作用的结果。水稻作为人类赖以生存的粮食作物,水稻分蘖期又是水稻生长过程中的一个重要时期,对水稻的稳产高产起到极大的影响。因此,本文以水稻作为研究对象,对水稻分蘖期叶色变化进行仿真研究,对于构建虚拟水稻和探索水稻栽培数字化具有十分重要的意义。该研究以金优458(杂交)和中嘉早35(常规)两个水稻品种的叶片作为研究对象,选择水稻生育期较长且对水稻产量有较大影响的分蘖期的叶片颜色变化进行颜色渲染仿真的研究。通过对供试水稻品种的栽培,获取它们的叶绿素变化数据,为该研究提供真实、可靠的数据。该研究首先对试验中连续获取的水稻叶片图像进行预处理操作:通过对水稻叶片图像进行分割处理获得去色后的叶片的整体轮廓,同时通过灰度共生矩阵法获取了水稻叶片灰度纹理图,为后期的水稻叶色渲染做好铺垫工作。之后,提出了两种水稻叶片变化仿真研究方法:对叶绿素相对含量SPAD值与叶色特征值RGB间的关系进行定量分析,建立水稻叶片SPAD值与叶片颜色分量RGB的数学关系模型;将叶片叶绿素a、叶绿素b以及类胡萝卜素的浓度值与相应叶片颜色分量RGB值进行多元线性回归分析,建立水稻叶片叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素浓度值与叶片颜色分量RGB的数学关系模型。在此基础上,提出了利用计算机图形技术实现水稻叶色变化的仿真建模,通过表面反射和漫射的两种形式表达BRDF,将BRDF函数与试验分析所得的数学关系模型相结合,从而构建出了基于SPAD值的水稻叶色变化仿真模型以及基于色素浓度值的水稻叶色变化仿真模型。