基于分形法在计算机上仿真自然景观方法研究

摘要

本论文研究了用计算机进行地景仿真,实现对真实地形的构建和模拟,开发出了基于Delphi7和OpenGL的虚拟建模系统.本论文从分形布朗运动,三维地形建模和虚拟环境三个方面逐步进行了深入讨论.首先,本论文讨论了分形布朗运动的原理和性质,证明了采用分形布朗运动的可能性.进而提出了用高维分形布朗运动实现地景表现的可能.其次,本论文描述了三维几何对象的表示方法,三维几何模型的生成算法和构建过程.并对影响图形的各种因素进行了分析,研究了其对几何模型外观的影响.第三,本论文详细讨论了介绍自然对象的几何数据模型的可视化技术及其过程.三维地形是虚拟环境的基本要素,本论文给出了三维地形数据可视化的基本流程,描述了两种地形真实感的实现方法:图形渲染过程、纹理映射过程,对以上两种方法进行了对比,并且给出了程序生成的相应的具有真实感的图形.本文首次在Delphi7和OpenGL平台上实现了自然地形仿真演示系统.该系统充分利用了文中讨论的三维地形生成原理.本文所讨论的地形建模方法及渲染和纹理技术均在该系统中得到运用.

目录

文摘

英文文摘

创造性声明及关于论文使用授权的说明

第一章绪论

1.1研究背景

1.2概念分析

1.2.1确定性分形生成法

1.2.2随机性分形生成法

1.3研究内容

小结

第二章分形布朗运动(FBM)

2.1分形几何

2.1.1分形几何定义

2.1.2分形的特性

2.2布朗运动的数学模型

2.2.1布朗运动简介

2.2.2布朗运动的数学模型(N.Winener模型)

2.2.3布朗运动的性质

2.3布朗运动的生成算法

2.3.1白噪声积分法

2.3.2随机中点位移法

2.4分形布朗运动的数学模型

2.4.1分形布朗运动的数学定义

2.4.2分形布朗运动与真实地形模拟

2.4.3 FBM的随机中点位移法

2.4.4高维分形布朗运动

2.5 FBM方法的实现

2.5.1一维随机中点位移法

2.5.2二维随机中点位移法的迭代过程

小结

第三章开发平台：DELPHI7.0和OPENGL

3.1 Delphi7.0概要

3.1.1 Delphi7.0可视化开发环境

3.1.2Object Pascal语言的面向对象技术

3.2 OpenGL基本概念

3.2.1 OpenGL基本特点

3.2.2 OpenGL体系结构

3.2.3 OpenGL处理流程与图形绘制方式

3.2.4 OpenGL开发库的基本组成

3.3利用Delphi编写OpenGL程序

小结

第四章自然对象的FBM造型算法实现

4.1三维几何对象的表示

4.1.1几何造型学中三维几何对象的基本表示方法

4.1.2本论文中三维几何对象的表示方法

4.2分形几何模型的构造

4.2.1分形模型的构造

4.2.2中点位移量的确定

4.3参数对山脉模型的影响

4.3.1分形参数H

4.3.2初始方差σ2

小结

第五章自然对象的真实感

5.1几何对象数据模型的可视化流程

5.2山脉地形的可视化：渲染及纹理

5.2.1 OpenGL的初始化

5.2.2用OpenGL对山脉进行渲染

5.2.3用OpenGL对山脉进行纹理映射

5.2.4对图形的几何变换

5.2.5云彩图像

5.3实现程序

小结

结束语

致谢

参考文献

作者在读期间的研究成果