基于OSG的分形L系統(tǒng)的三維樹木仿真.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,仿真技術(shù)越來(lái)越多地受到人們的重視,尤其在虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域,為了使虛擬場(chǎng)景更加逼真和自然,對(duì)影響虛擬場(chǎng)景沉浸感、逼真度的植物的仿真也越來(lái)越多。自20世紀(jì)60年代起,人們就開始采用不同的方法構(gòu)建模型模擬植物的形態(tài)。目前,植物仿真方面已經(jīng)有一些研究成果,但是總體來(lái)說(shuō)還沒(méi)有一個(gè)比較成熟、系統(tǒng)的方法,仿真的植物形態(tài)也比較單一,不能很好地表現(xiàn)植物多樣性。植物看似結(jié)構(gòu)復(fù)雜、形態(tài)各異,其實(shí)蘊(yùn)含著局部與整體之間的自相似性?？梢赃\(yùn)用分

2、形理論來(lái)描述植物的自相似性。當(dāng)前,對(duì)具有自相似性特征的植物仿真方面,L系統(tǒng)的應(yīng)用比較廣泛。本文選取植物中的樹木作為研究對(duì)象,采用分形理論和DOL系統(tǒng)相結(jié)合的分形L系統(tǒng)進(jìn)行樹木的仿真。
　　 本文對(duì)現(xiàn)實(shí)中的樹木結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究,在L系統(tǒng)的基礎(chǔ)上對(duì)字符集進(jìn)行擴(kuò)展,設(shè)計(jì)了更加豐富的樹木L文法描述,提出了比較符合樹木生長(zhǎng)過(guò)程的幾何冪衰減規(guī)律,結(jié)合圖形渲染引擎OSG(Open Scene Graph)實(shí)現(xiàn)了三維樹木的樹干部分的繪制,并且通過(guò)引

3、入偏轉(zhuǎn)角度實(shí)現(xiàn)了樹木枝干的自然彎曲。通過(guò)添加樹干紋理、繪制樹葉及其陰影,使得樹木更加真實(shí)自然。將繪制的樹木作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)加載到虛擬場(chǎng)景中,增強(qiáng)了虛擬場(chǎng)景的真實(shí)感。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文采用的樹木仿真方法能夠真實(shí)的展現(xiàn)樹木形態(tài),同時(shí)可以實(shí)時(shí)渲染。
　　 本文主要研究?jī)?nèi)容:比較和分析了植物仿真常用的方法,確定了適合樹木繪制的方法,即分形L系統(tǒng),并對(duì)分形理論和L系統(tǒng)理論的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了深入的研究。分析了影響植物形態(tài)結(jié)構(gòu)的因素,即內(nèi)在因素和環(huán)