Cookies help us deliver our services. By using our services, you agree to our use of cookies.

EcoMod


Redakcija dne 16:56, 14. marec 2016 od Ales (Pogovor | prispevki)
(prim) ←Starejša revizija | poglejte trenutno redakcijo (prim) | Novejša revizija→ (prim)

EcoMod splashscreen.png

EcoMod je računalniška aplikacija, ki omogoča interaktivno oblikovanje naravnih dreves, s katerim je integriran še simulator življenja dreves v ekosistemu, ki upošteva realne terenske podatke. Modul za interaktivno oblikovanje najprej omogoča hitro in fleksibilno izdelavo (parametrizacijo) novih 3D proceduralnih modelov za prikaz naravnih dreves. Parametrizirani proceduralni modeli so uporabljeni za prikaz primerkov različno personaliziranih individualnih geometričnih modelov dreves za enako vrsto, z različno starostjo in vplivi okolja. Dobljeni modeli dreves so uporabljeni za animacijo spontanega zaraščanja gozdov skozi več stoletij. Za izdelavo na pogled realistične porazdelitve dreves po terenu je uporabljen simulator življenja dreves. Simulator upošteva realne terenske podatke (višinski podatki DMR - digitalni model reliefa) in izračuna življenjske pogoje za drevesa, da bi tako simuliral biološka načela. Glavni upoštevani življenjski pogoji so nadmorska višina, naklon, sonce in veter. Drevesa na podlagi ugodnosti teh pogojev tekmujejo za preživetje. Upoštevan je tudi način širjenja semen, zaradi katerega se skupine dreves pojavljajo na enakih območjih. Pri gradnji aplikacije so bili upoštevani številni napotki iz znanstvene in strokovne literature, za povečanje zmogljivosti simulacijskega procesa in priprave realističnega prikazovanja nastajajočih ekosistemov.

Napredek: neobjavljena različica je močneje paralelizirana, vsebuje rekonstrukcijo in modeliranje slik več pogledov, močnejšo statistično analizo, simulacijo naravnih katastrof in interaktivno pogozdovanje.

Avtor: Aleš Zamuda

Kontakt: ales.zamuda@uni-mb.si

Zaslonske slike

Aplikacija omogoča tudi izvoz geometrije dreves za pripravo videa:

Več videov: Predstavitev: EcoMod screencast

Implementacijske specifike

Aplikacija EcoMod je zapisana v programskem jeziku C++ in uporablja Qt4 in OpenGL, zato je neodvisna od operacijskega sistema (Linux/Mac/Win32,...), procesorske arhitekture (32/64 bitna) in C++ prevajalnika (GCC, MinGW, MSVC). Sestavljajo jo trije glavni medsebojno povezani moduli, izmed katerih ima vsak poseben namen:

1. Modelirnik geometrije 3D naravnih dreves je prva, visoko interaktivna komponenta aplikacije. Proceduralni model drevesa temelji na Holtonovem žilnem modelu, ki je še dopolnjen in spremenjen na več načinov, npr. za lažjo parametrizacijo ali več animacijskih tehnik. Omogoča interaktivno parametrizacijo proceduralnega modela drevesa z uporabo grafov in drugih interaktivnih gradnikov. Dobljeni parametri se shranijo v preprosto datoteko, kjer so realna števila zapisana v berljivi besedilni obliki. Takšne datoteke je možno kasneje naložiti, z aplikacijo pa prihaja tudi osnovna knjižnica primerov zmodeliranih dreves. Upodobitev proceduralnega modela je opravljena z OpenGL, okenski kontekst za OpenGL pa je pridobljen s Qt4 gradnikom QGLWidget.

2. Vizualizator ekosistemov je druga komponenta, ki upodablja realni pokrajino realnega terena. Za prikaz površja so uporabljena polja oglišč. Programska koda uporablja GLee knjižnico za delo z OpenGL razširitvami za platformno neodvisnost le-teh. Drevesni modeli so dobljeni iz komponente za 3D modeliranje ter nameščeni na mesta rasti dreves iz simulacije rasti ekosistema. Scena lahko vsebuje do več sto tisoč dreves, t.j. do skupaj več kot 100.000.000 trikotnikov. Izdelani primerki proceduralnih modelov so zato za pohitritev prikazovanja poenostavljeni glede na stopnjo podrobnosti ali odstranjeni zaradi obrezovanja na vidni volumen.

3. Simulacija umetnega življenja dreves oz. rastlin znotraj ekosistema uporablja realne podatke življenjskih pogojev, tekmovanje med rastlinami in model razširjenja rastlin. Stohastična simulacija uporablja LCG generator spevdo-naključnih števil. Realni podatki so dobljeni iz digitalnega modela reliefa (podatki iz GIS-sistemov), vlažnost, vetrovnost in osončenost naloženega terena pa izračunani sproti. Ta komponenta je lahko uporabljena kot ogrodje, za uporabo številnih njenih algoritmov in modelov v drugih, multi-disciplinarnih področjih.

Na temeljih zgrajenega aplikacijskega ogrodja je bilo objavljenih nekaj znanstvenih člankov, kot je videti iz http://labraj.uni-mb.si/~ales/ecomod in vsakdo je povabljen tudi, da se pridruži nadaljnemu razvoju aplikacije (glej tudi http://sourceforge.net/projects/ecomod/). Aplikacija je navedena tudi v enciklopediji programske opreme Softpedia.

Aplikacija ima licenčne pogoje licence GPL license version 2. Trenutno je polni avtor celotnega izvornega koda (tj. 30.000+ vrstic kode) Aleš Zamuda. Ker je aplikacija zastonj in prosto dostopna, bi bil zalo vesel kakršnegakoli sporočila, da se aplikacija uporablja ali nadalje razvija.

Datoteke

Stabilna različica (EcoMod 1.0) je dostopna pod odprtokodno licenco GPL:

Zahteve za zagon: primeren gonilnik za grafično kartico in Qt4 pod Linux in BSD sistemi.

Nagrade

Eurocon2007 long3.png

Objave

(pdf) H. Hamann, Y. Khaluf, J. Botev, M. Divband Soorati, E. Ferrante, O. Kosak, J.-M. Montanier, S. Mostaghim, R. Redpath, J. Timmis, F. Veenstra, M. Wahby, A. Zamuda. Hybrid Societies: Challenges and Perspectives in the Design of Collective Behavior in Self-organizing Systems. Frontiers in Robotics and AI, 2016, letn. 3, št. 14. DOI 10.3389/frobt.2016.00014.

HybridSocieties FRAI 2016 thumb.png
Zamuda-EcoMod-vectorized.png

(pdf) A. Zamuda, J. Brest. Vectorized Procedural Models for Animated Trees Reconstruction using Differential Evolution. Information Sciences, 2014, letn. 278, str. 1-21. DOI 10.1016/j.ins.2014.04.037.

Zamuda-EcoMod-environ.png

(pdf) A. Zamuda, J. Brest. Environmental Framework to Visualize Emergent Artificial Forest Ecosystems. Information Sciences, 2013, letn. 220, str. 522-540. DOI 10.1016/j.ins.2012.07.031.

Zamuda-ecomod-jde.png

(pdf) A. Zamuda, J. Brest, B. Bošković, V. Žumer. Differential Evolution for Parameterized Procedural Woody Plant Models Reconstruction. Applied Soft Computing, 2011, letn. 11, št. 8, str. 4904-4912. DOI 10.1016/j.asoc.2011.06.009.

(pdf) A. Zamuda, J. Brest. Tree Model Reconstruction Innovization Using Multi-objective Differential Evolution. 2012 IEEE World Congress on Computational Intelligence (IEEE WCCI 2012), Brisbane, Australia, 2012, str. 575-582.

(pdf) A. Zamuda, J. Brest, B. Bošković, V. Žumer. Woody Plants Model Recognition by Differential Evolution. The 4th International Conference on Bioinspired Optimization Methods and their Applications (BIOMA 2010), 2010, str. 205-215.

(pdf) A. Zamuda, J. Brest, N. Guid, and V. Žumer. Modelling, Simulation, and Visualization of Forest Ecosystems. The IEEE Region 8 EUROCON 2007: International conference on 'Computer as a tool', September 9-12, 2007, Warsaw, Poland, 2007, str. 2600-2606.

(pdf) A. Zamuda, J. Brest, N. Guid, and V. Žumer. Construction of Virtual Trees within Ecosystems with EcoMod Tool. IPSI-2006 Slovenia, International Conference on Advances in the Internet, Processing, Systems, and Interdisciplinary Research, Book of Abstracts, 2006, str. 15.

(pdf) A. Zamuda. Modeliranje, simulacija in upodabljanje drevesnih ekosistemov. Univerza v Mariboru, Fakulteta za elektrotehniko, računalništvo in informatiko, diplomska naloga, 2006, str. .

(pdf) A. Zamuda, J. Brest, V. Žumer. Razpoznava numerično kodiranih proceduralnih modelov iz slik naravnih dreves z uporabo diferencialne evolucije. Zbornik osemnajste mednarodne Elektrotehniške in računalniške konference ERK, 2009, str. 171-174.

(pdf) A. Zamuda, N. Guid. Modeliranje, simulacija in upodabljanje gozdov. Zbornik petnajste mednarodne Elektrotehniške in računalniške konference ERK, 2006, str. 391-392.

(pdf) A. Zamuda, D. Strnad. Interaktivni modelirnik realističnih animiranih dreves. Zbornik trinajste mednarodne Elektrotehniške in računalniške konference ERK, 2004, str. 11-14.

(pdf) A. Zamuda. Modeliranje, simulacija in upodabljanje gozdov z aplikacijo EcoMod. Eureka! Inovacije mladih - Natečaj najbolj inventivni in podjetniško usmerjeni projekti 2008, 2008, str. 1-4.

(pdf) A. Zamuda. Modeliranje, simulacija in upodabljanje gozdov. Abakus, 2007, str. 22-23.

Predstavitve in dogodki

Zunanje povezave