首页> 中文学位 >基于分形理论的虚拟植物仿真
【6h】

基于分形理论的虚拟植物仿真

代理获取

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1课题来源

1.2课题研究目的和意义

1.3国内外概况

1.3.1国外概况

1.3.2国内概况

1.4论文主要研究内容

第二章 分形理论基础和方法研究

2.1分形的定义

2.1.1分形概念

2.1.2分维与分数维的测定

2.2分形在植物模拟中的主要方法

2.2.1L系统

2.2.2迭代函数系统

2.2.3粒子系统

2.2.4随机移动(RW)和受限扩散凝聚模型(DLA)

2.3方法比较与选择

2.4本章小结

第三章 迭代函数系统算法研究

3.1 IFS的基本原理

3.1.1仿射变换

3.1.2完备度量空间的压缩映射定理

3.2 IFS参数的确定

3.2.1IFS码与吸引集

3.2.2生成IFS吸引子的算法

3.2.3拼贴定理

3.3色彩分配的方法

3.4本章小结

第四章 L系统分析与改进

4.1基本L系统分析

4.1.1 L-系统基本定义

4.1.2L系统数学分析

4.1.3龟图

4.2植物形态发生模型

4.2.1植物分枝结构以及粗细处理

4.2.2植物的随机性

4.2.3三维L系统扩展

4.2.4三维DOL系统

4.2.5嵌套L系统

4.3植物生态发生模型

4.3.1植物具有趋光性,屈地性

4.3.2植物受风力的影响

4.3.3随机L系统

4.3.4参数L系统

4.3.5语义相关L-系统

4.4三维植物动态生长设计

4.4.1简单的花朵生长L系统

4.4.2单轴简易植物动态生长的具体实例

4.4.3合轴植物动态生长过程

4.4.4离散与连续动态生长

4.5本章小结

第五章 注重细节的植物真实感模拟

5.1分形递归思想的提出

5.2三维分形树通用建模算法描述

5.3植物器官描述

5.3.1枝干描述

5.3.2枝叶描述

5.3.3花朵描述

5.4随机数生成

5.5单轴树和合轴树

5.6阴影绘制

5.7本章小结

第六章 植物场景漫游系统设计

6.1 OpenGL简介

6.1.1 OpenGL图形的操作步骤

6.1.2OpenGL程序框架的生成

6.2天空的生成

6.2.1 Skydoom

6.2.2 Skybox

6.3水面模拟

6.4地形模拟

6.5视点与视景

6.6常见植物模拟

6.6.1 Corner模型

6.6.2 Roux模型

6.6.3 Leeuwenberg模型

6.6.4 Rauh模型

6.6.5 Fagerlind模型

6.6.6 Petit模型

6.6.7 Prevost模型

6.7漫游系统优化

6.7.1 LOD技术

6.7.2 Imposter技术的绘制

6.7.3 Mipmapping技术

6.7.4显示列表技术

6.7.5雾化

6.8本章小结

第七章 结论与展望

7.1结论

7.2展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文

作者在攻读硕士学位期间所开展的项目

致 谢

附录A 一组系统中的仿真图片

展开▼

摘要

植物是自然场景中的重要组成部分,但由于其结构的高度复杂性,给模拟植物带来了极大的困难。分形理论的引入,为植物的建模提供了更加广阔的发展空间。随着分形理论研究的不断发展,虚拟植物已经成为计算机图形学研究的热点问题之一。 当前,基于分形理论的植物模拟方法主要有L系统,迭代函数系统,受限扩散凝聚模型和粒子系统等。本文将自然界中的植物作为主要的研究对象,并对四种主要分形植物的模拟方法以及算法特点进行分析对比,选定L系统和迭代函数系统作为主要的模拟方法,首先详细的讨论了迭代函数系统理论基础,并以植物为例给出了寻找迭代函数系统码以及着色的方法,使描绘的植物更加逼真。 在植物拓扑结构模拟过程中,从多个角度对L系统植物建模机制进行了理论分析:基于植物形态的分形特征,研究了L系统方法用于模拟植物的表达机制;系统的讨论了确定L系统,随机L系统,参数化L系统,相关L系统,分析了它们各自的表达特点以及不同的L系统在虚拟植物生长方面的应用。通过改进传统的L系统解决了L系统在模拟植物枝干粗细方面的问题,通过对字符的扩展,实现了三维L系统,针对L系统规则不好寻找,提出了一种嵌套L系统,它采用过程化形式控制树木的形态,很好的避开了这个难点,并可以逼真的描述植物。之后还根据L系统本质构造了参数可变的三维树木模型,通过对模型参数的控制或对模型进行细微的处理,很容易的得到了自然界中的单轴树和合轴树,具有一定的通用性。 在植物器官模拟方面,对植物枝干的连接性进行了改进,设计了纹理贴图和迭代函数系统方法来描述树叶,用L系统模拟植物叶脉,并用贝塞尔曲面作为花瓣来描述花朵,最终还实现了阴影效果。 最后本文设计了一个基于植物场景的漫游系统,这是虚拟植物的一个具体应用,它包括漫游系统的重要组成成分,如天空,地面,河流,植物等,其中讨论了常见的植物模型,并用L系统与分形递归算法进行了仿真,从最终效果来看,系统中的植物的真实感强,系统实时性好。

著录项

相似文献

  • 中文文献
  • 外文文献
  • 专利
代理获取

客服邮箱:kefu@zhangqiaokeyan.com

京公网安备:11010802029741号 ICP备案号:京ICP备15016152号-6 六维联合信息科技 (北京) 有限公司©版权所有
  • 客服微信

  • 服务号