虚拟现实系统中不规则形体的几何表现

摘要

该论文工作旨在解决虚拟环境中不规则物体的表现问题,并达到虚拟扬景的真实感和对其操作的实时性的较好结合.在现实世界中,自然景物常常具有极其丰富的表面细节和不规则的表面外形.在对这些景物的计算机拟过程中,如果采用传统的计算机图形学方法对表面细节一一进行建模,再进行场景绘制泻染,显然不切实际.场景中过分详尽的细节并不会增加人们对场景景物的理解;并且,对在微机条件下场景的实时生成,巨大的计算量往旆成为图形生成、显示的瓶颈.因此,如何简化且有效地模拟如火焰、烟云等自然景物,已经成为计算机真实感图形生成的关键.并且,随着未来仿真技术和虚拟现实应用需求的不断提高,具有真实自然视觉效果的虚拟环境建模技术将变得越来越重要.论文以虚拟现实系统中带随机性质的不规则物体的虚拟表现为主要内容,着重对虚拟环境中的火焰、水疲、烟云、三维地形等不规则自然景物的几何建模进行研究.这类自然景物不具有规则几何形体,同时具有随机性和自相似性.因此,采用分形技术和粒子系统技术,作为理论支持和实现技术,对非规则的自然景物进行几何建模,这是第一步工作;第二步工作则是对已经建好几何模型进行纹理贴图,增强虚拟环境中自然景物的真实感,以满足虚拟环境的要求,实现对虚拟环境的真实感生成及对其浏览操作的实时性的较好结合.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1课题的提出

1.2本研究的目的和意义

1.3本研究的主要内容

1.4本研究的总体结构及框图

第2章研究背景及文献综述

2.1虚拟现实技术概述

2.2三维图形几何建模

2.3提高虚拟现实系统中模型生成及显示速度的方法

2.4已有的描述不规则物体模型的主要方法

第3章水波模型的建立及其模拟

3.1基于物理模型的建模方法简介

3.2水波动画综述

3.3水流物理模型的建立及求解

3.4干扰模型

3.5水波模型的计算机图形学方面

3.6本章小结

第4章分形布朗运动及其在自然景物建模中的应用

4.1分形的定义及特性

4.2分形理论的主要发展阶段

4.3分数维布朗运动

4.4多维分形布朗运动

4.5随机分形理论及其在自然景物建模中的应用

4.6本章小结

第5章三维地形场景的生成及其实时漫游

5.1地形模型生成方法介绍

5.2地形模型的LOD算法介绍

5.3三维地形的生成

5.4地形模型的自适应二叉树算法

5.5三维地形场景的实时漫游系统

5.6本章小结

第6章使用粒子系统的自然景物建模

6.1概述

6.2粒子系统基本原理

6.3用粒子系统模拟烟的运动

6.4使用粒子系统模拟火焰

6.5对粒子系统生成场景的改进措施

6.6程序片段

6.7本章小结

第7章虚拟现实系统中自然场景综合实验

7.1真实感图形处理技术

7.2真实感图形生成的关键步骤

7.3虚拟现实系统综合实验

第8章总结与展望

8.1全文总结

8.2研究展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的论文