聂文儒[1]2004年在《分形与真实感地形生成研究》文中指出本文主要是关于分形与真实感地形生成算法的研究，用计算机生成的真实感地形一直是计算机图形学中一个富有挑战性且重要的课题，这种挑战性源于场景的多样性和绘制真实感场景的复杂性。它包括对山体，植被，天空以及云的模拟。研究的目的在于这一方向的研究在GIS、计算机动画中场景的合成、驾驶与飞行模拟、游戏和计算机艺术等中有广泛的应用前景。本文是应用D-S算法来完成整个生成过程的。D-S算法是在“矩形”算法基础上完成的，先介绍一下“矩形”算法：由于这种算法都是在每个矩形中间取一个点，所以称这种算法为“矩形”算法，具体算法思想如下：从下面这叁幅图不难看出，第二幅比前一幅多做了一次细分，也就是分形层数增加了一层，随着分形层数的增加,地形的精确度会不断提高。然后不断对矩形的中点根据已存在数值的对角线上的两端点数值的平均值上下波动一定的随机数值，获得新的中点高度， 这从第叁幅图和第二幅的区别可以明显看出来。图1 矩形算法示意图从上面几幅连续不断细分的地形网格图，不难看出只要不断细分就可以产生越发逼真的地形。但是经过研究和实际试验，发现矩形算法有缺陷，因为每次都是一分为四，而且只使用了一个矩形形中的对角线上的两个点。本文应用的是D-S算法来生成地形网格克服了这一缺点，同时利用该算法生成高度图从而形成蓝天白云以及地形的纹理图。D-S算法的思想如下：从一个很大的空2D数组开始。维数应该是2的n次方加1（如 33X33、65X65、129X129等）。将四个角设为相同高度。如果你察看所得到东西，它是一个正方形。取个简单的例子，用一个5X5的数组。首先，四个角种上了初始高度值，表示为黑点。
周蕊[2]2015年在《近海海浪的建模仿真研究》文中研究表明近年来,人们尝试用虚拟现实技术来模拟叁维海浪,由此导致叁维海浪建模和仿真在军事战舰对抗方面、影视作品、海洋工程、游戏开发等领域得到了广泛应用。鉴于海浪仿真受空间、动态等多种因素影响,使海浪仿真成为计算机图形学研究的热点。本文首先从近海海浪的特征入手,在分析水深与波形参数的关系基础的上,得出受水深变化而产生次峰较多的浅水谱形的特点,通过增加一个深度因子来克服JONSWAP谱能量过于集中于主峰的缺陷,使谱形产生次峰,可用于近海浅水波浪模拟。为表现海浪细节,本文第二步提出一种方形-方形细分的阈值滤尖峰算法来克服传统分形算法生成海浪的折痕、尖峰等问题。通过方形-方形细分法计算海浪曲面的插值点,同时控制阈值的大小,对曲面的不同尖峰进行滤除,完成海面网格点的绘制。然后,通过分析传统海浪分形算法,得出相邻插值点之间信息传递跨度过大是产生波浪折痕、尖峰现象的主要原因。为此提出了一种新的适用于近海海浪仿真的阈值滤尖峰的细分算法。最后在分析了数字信号处理器DSP具有功耗低、实时计算速率高的优点,并且DSP芯片上集成的众多端口功能可以很容易地建立起系统,提出运用DSP处理器来计算海浪高度,并在DSP硬件平台上实现了该算法,为近海区域的大面积海浪的实时仿真提供了有效的应用基础。OpenGL仿真结果表明,改进的JONSWAP谱适合于模拟近海,可以生成的逼真、平滑、柔和的浅水海浪。新的分形算法能有效地减少生成波浪的折痕、尖峰现象,具有较好的真实感和实时性,达到了近海浅水实时仿真的目的。
范玉红[3]2005年在《塌陷区分形地形生成和分维演变分析》文中认为由于煤炭开采而形成的塌陷区地形形态复杂,同时造成矿区内耕地减少,引起矿区景观格局变化。本文利用分形中的分形插值理论模拟塌陷区的分形地形生成,并引入遗传算法以更快的速度求取无标度区的最优解,以在此基础上求解分形特征参数H和σ;利用ArcView计算矿区景观斑块分维数,并以分数维为基础分析矿区景观演变。本文在Matlab语言环境下实现了基于遗传算法的分形无标度区的计算和基于FBM分形插值算法。本文对基于fBm的中点位移法,局部稳态的四邻域中点位移技术进行了一定程度的改进。利用分形理论对矿区的塌陷区进行了标度不变域的计算和分形内插,并对概率积分法预计的数据进行分形内插绘制地表下沉图,借助于ArcView对邹城市部分煤矿的塌陷区和滕州市部分煤矿的塌陷区景观进行了分数维演变分析,取得了良好的效果。
郭武[4]2008年在《过程建模技术中若干问题的研究》文中研究指明可交互性、沉浸感和想象力一直是虚拟现实系统所追求的目标,而真实感和实时性是系统构建中的一对矛盾。其中最费时的一个环节是虚拟环境中几何造型的创建。过程建模技术作为建模工具中最具灵活性的技术,在计算机图形学领域中不仅创建了许多自然的纹理、特效的模拟,而且还生成了较为复杂的自然模型,包括树木和建筑等。本文在对其几何造型及其控制等过程建模技术研究的基础上,针对其中的一些关键技术和理论方法作了如下4个方面的工作:(1)提出了一种结合基于物理和基于过程两种方法的动态植物建模方法。根据阔叶植物的自然属性,利用植物的茎枝和叶片结构的相似性,采用了具有厚度信息的3D叶片建模方法,并通过叶片平行脉位置方向的弹性约束关系来有效控制叶片在风力作用下的动态仿真效果。克服了以往植物建模工作的缺陷:主要集中在对植物器官静态结构的仿真,而通常会忽略树叶或花瓣的厚度信息。(2)提出一种基于动态贝叶斯网络(DBN)的植物生长建模方法。利用DBN对不确定预测问题较强的描述能力,分析后生成虚拟植物生理生态的网络模型,通过组件接口控制其形态发生模型。由参数L系统和时变L系统结合构成的形态发生模型保证了盆景植物连续的生长特性。既能真实的反映盆景植物的生长变化,又能逼真的模拟其外部形态。(3)提出一种基于图像特征的建筑过程建模方法。预先建立古塔L系统组件模型库及组件特征库,通过对原始图像的特征点提取获得鉴别能力强的局部区域用于组件特征识别,应用基于多尺度奇异值特征的PSO分类器对特征组件向量加以分类,最后利用装配语法的控制实现快速创建逼真的虚拟古塔3D模型。(4)面向几何造型中安全问题,提出了一种基于图像局部特征与图像几何正则性的鲁棒数字水印算法。采取的主要方法有:1)利用图像中的局部最稳定特征点生成具有几何不变性的局部特征区域;2)在局部特征分块中快速寻找最佳几何流方向,近似最佳逼近效果。3)设计了一种正交向量盲提取水印。实验结果表明该算法能获得很高的图像质量,且具有较强的抗攻击能力,能有效地对传输中的几何造型图像加以保护。
丁伟[5]2010年在《始秩序，致混沌》文中提出随着技术的逐渐发展,虚拟世界的“在线式生活”将离我们越来越近,而在未来的虚拟世界中,仅仅依靠人力的绘制和建模是远远不能满足未来的需求的。现实世界中广泛体现的分形原理在虚拟仿真模拟上则有着广泛的应用,运用分形理论及其技术手段,配合对现实世界构建规则的理解,能对虚拟世界中的表象、规则和逻辑原理之间的关系加以分析和解读。本论文从虚拟世界与现实世界的相似性出发,去探讨在其中运用分形结构的艺术性和理论结构,在本文中尝试提出一种基于分形、黄金分割率和系统科学的想法:在艺术美学中以黄金分割率作为切入,点通过对斐波纳契数列的分析,能在将美学数学化的前提下,利用分形这一兼具图案美和数学美的计算机艺术形式,以复杂性科学理论作为研究工具,将分形与自然生物结构之间的关系进行类比和总结,以期最终能在一定程度上达到自然美学,数字美学和自然科学的和谐统。一分形不仅为人们研究探索自然界无限的奥秘提供了一个极其丰富的演进模式,而更能在构建虚拟世界,以及寻求艺术与美的奥秘中有所运用,就此本论文试图在分形、黄金分割率和虚拟世界叁者结合的探讨上有所突破和创新,运用这叁者,配合对现实世界构建规则的理解,有望能在未来建立一个自生成式虚拟世界,从而让艺术家和科学家的想象和创意能在此自由生长。
黄燕[6]2010年在《基于随机分形的3D树建模的研究》文中认为在计算机真实感图形领域中，分形方法常被用来模拟自然景物。在模拟自然景物时，传统的几何学方法是用拼接的形式来形成图像，会存在过渡不自然等问题；而分形方法是利用规则进行递归或迭代自动生成景物图像，画面过渡自然，因此常被应用于模拟山、云、地形等自然景物。由于很多自然场景中都包含树木，因此对树木的模拟也成了计算机真实感图形领域中的一个研究热点。本文侧重研究如何运用分形方法模拟叁维自然树。至今为止，该领域中已出现了很多模拟叁维自然树的分形方法。其中，最常用到的是LS文法、IFS方法和分形递归方法，但它们只是单纯地利用分形结构实现树的3D建模，且生成的造型过于呆板，缺乏生动性，又不易控制。所以本文在分形递归算法的基础上，提出了基于随机分形的3D树模型，该模型最大限度地引入了随机性，以弥补上述缺陷。同时，本文针对算法实现过程中的若干关键问题进行了深入探讨，提出利用叁维旋转变换方法简单、快速地计算每个分枝末稍点位置，同时运用统计概率学方法设计符合本文算法要求的伪随机数发生器，以满足实际应用中的需求。另外，本文在随机分形树模型的基础上，加入了风力模型，其主要考虑以下叁个因素：风向、风力等级、风的持续时间，从而形成了基于风力的随机分形3D树模型。该扩充模型在实现过程中综合利用叁维方法和二维方法进一步简单、快速地模拟了叁维树在风场中的摇曳。最后，本文在Visual C++环境下利用3D图形接口OpenGL实现了这些模型。
曹云刚[7]2003年在《基于分形原理的DEM数据内插及其叁维显示技术》文中研究表明基于分形原理的数据内插就是利用分形几何体的自相似性，采用一定的数学模型来进行数据的内插。分形布朗运动(fractional Brownian motion，简称fBm)是用以描述地形表面分形特征最有效的数学模型之一。该模型的特点就是只需要很少几个参数(自相似参数H和方差σ)就可以控制地形表面的形状，且生成的地形表面具有高度的地表质感，能充分描绘出复杂的真实地面。 在运用分形原理进行数据内插时，最主要的需要解决的问题就是分形维数的确定。由于数据的分形特征总是存在一定的标度区，也就是只有在一定的标度范围内数据才满足分形性质。所以，数据的分维估计应该在一定的标度区间进行。另外，因为数据的局部分形特征与整体分形特征之间存在一定的差异，这样，还需要对原始数据进行分块分别计算其分形维数。 本文利用分形几何理论与分形布朗运动原理，重点研究和分析了以下的几个问题：分形维数计算时无标度区的确定，使用了人工法与轨迹法相结合的方法；对原始数据进行分块分别计算其子分形维数，考虑了实际地形特征的方向性，计算得到的子维数为局部的最大坡度方向上的方向维数；改进了传统的随机中点移位(RMD)内插技术，使用不同的插值比系数进行插值。利用已有的DEM数据进行几种不同方法的内插计算，计算结果表明改进的随机中点移位内插法能有效地避免插值点附近明显的“尖峰现象”，且插值精度有了一定的提高。最后，利用OpenGL技术实现了对该地形数据的真实模拟显示。
王一涵[8]2017年在《当代西方建筑空间形态泛视觉化与审美感知研究》文中研究指明20世纪60年代,西方进入后工业社会以来,在社会文化领域中影像和图像占据了当下意识形态的重要地位。影像与图像经由视觉的传导,在文化、生活、艺术、建筑等社会中的各个领域以被人观看的形式进行一种直白的表达。信息的传播方式由原来的口口相传、文字叙述、发展到现在读图的视觉文化。各种作品以高识别度的泛视觉化形式来刺激观者的感官体验,从而赢得更多人的关注。受此影响,当代西方建筑的空间形态在参数化与数字化建造的推动下呈现出一种非线性的变化;同时在建筑空间形态上也纷繁复杂,出现了涌现、动感、折迭、曲面、塑性、自组织性与不确定性等特点。这些特征正是读图时代下建筑空间形态泛视觉化的高视觉识别度的体现。因此,从大量当代西方建筑空间呈现出的纷繁复杂形态图示的这种趋势可以看出,当今时代建筑作品的泛视觉化特征十分鲜明。由此可见,当代西方建筑空间形态呈现出泛视觉化的特征,并以此为切入点,通过对当代西方建筑空间形态呈现出的复杂性趋势以及大量建筑案例的分析与解读,构建一种以媒介时代图像学转向与美学转向为哲学基础、以数字化构建及复杂性科学为技术与理论基础的当代西方建筑空间形态泛视觉化与审美感知研究体系。并借此分析在后工业社会、读图时代、数字化建造、以及后现代哲学的现实语境中,引发泛视觉化特征的深层次原因,以及基于泛视觉化特征下所出现的各种新型空间形态创作理念与空间审美感知体验。在此基础上,通过对当代西方建筑空间形态泛视觉化与审美感知的背景梳理,以媒介时代下图像学转向、新科学观的转变、多元哲学观的介入以及美学的新拓展四个方面为建筑空间形态呈现泛视觉化提供了必要的影响因素,指出时代潮流是转变审美形式的必然成因。进而构建了技术美学、分形美学、拓扑美学、以及数字美学的泛视觉化与审美感知多维理论。建立了泛视觉化与审美感知在建筑空间形态上的叁种形式表征,即视觉层级、视像转译、视空属性。作为对上述叁种建筑空间形态泛视觉化特征的形式表征:视觉层级体现了当代西方建筑空间形态在分形理论下,视觉上呈现的多维化趋势以及时空突破性主体特征;视像转译体现了当代西方建筑空间形态在图解理论下,观者的“视”以及建筑师创作的“像”之间的交互转译;视空属性体现了当代西方建筑空间形态在复杂性科学理论下,呈现出的空间样态改变了人们传统看建筑的方式,从而拓展了空间视觉的新属性。最后,针对当代西方建筑空间形态泛视觉化的叁种空间形态形式表征,分别运用“影像”、“叙事”、“通感”的理论,解读多维空间的多维记忆审美感知、图解空间的图解觅境审美感知以及复杂空间的复杂情境审美感知。通过感知与体验,建立审美知觉体验与当代西方建筑空间泛视觉化表达之间的内在联系,来激发空间创造的潜能,开拓空间创作的思维模式,增强对美的创造意识,从而构建感知体验以及由此产生的知觉审美意识和建筑空间形态的审美情感诉求。
高勇[9]2012年在《水下潜器突防空间建模方法研究》文中研究表明随着现代战争中各种武装力量的不断发展，水下潜器已经成为海上作战的重要威慑力量，同时对其发展的突防技术也得到了高度重视。本文提出水下潜器突防的相关概念，重点研究的问题是如何建立用于水下潜器突防仿真的环境空间，因此开展水下潜器突防空间建模方法研究。水下潜器突防空间建模可以实现真实的突防环境重建，为潜器突防提供隐蔽性和安全性的保障指标。本文建立一个可以真实反映水下突防空间的建模模型，该模型将为突防航路规划提供完备、准确的描述信息。本文针对水下潜器突防空间的实际要求，提出突防地理空间建模方法和突防威胁可视域空间建模方法，并根据实际的航行安全要求，融入海上井架平台障碍物模型，主要研究内容如下：首先，对突防空间建模方法的研究现状进行分析，在研究空间建模相关理论的基础上，提出水下潜器突防空间建模的概念、方法和构建流程。其次，研究突防地理空间建模方法，并在此基础上分析重建海底地形的建模方法，针对海底地形随机性和复杂性特征，选择规则格网的DEM模型构建突防地形，采用多重分形与克里金插值法相结合的插值算法重建海底地形。该建模方法解决了传统插值法在构建海底地形时精度不高、过于平滑等问题，经过仿真验证，实现了海底地形自然形态的描述，并能够表现局部区域地形特征。再次，深入研究突防威胁可视域空间建模方法，以地形可视性分析为理论基础，研究影响可视性分析结果的重要因素。针对传统陆上基于光线的可视性分析方法在海洋中的不足，分析声音在海洋中传播的性质规律及能量衰减因素，并结合地形可视性的基本思路和声学理论，采用射线传播轨迹作为可视性分析模型，提出基于声线的地形可视性分析方法，同时进行仿真验证，得到了突防威胁可视空间模型及其叁维效果图。最后，研究水下潜器突防空间建模方法的融合，即将突防地理空间模型、突防威胁可视域空间模型和航行障碍物模型相融合。针对突防空间模型各种组成模型的融合问题，提出水下突防空间建模模型整体设计方案，并对融合后的模型进行仿真验证，突防空间建模模型中的相应信息可提供地形区域内各位置点的威胁危险指标。
张璋[10]2007年在《基于分形理论的雷达岸线回波生成算法的研究》文中进行了进一步梳理航海雷达／ARPA模拟器可供使用者在实验室条件下，模拟船舶在海上的实际环境，进行操作使用雷达／ARPA设备的训练，以掌握正确运用雷达／ARPA设备进行航行定位、导航和避碰的技术。雷达模拟器在海员培训和适任评估中起着重要的作用。随着航海事业的发展，用户对雷达模拟器的要求越来越高，《STCW 78／95公约》也对雷达／ARPA模拟器提出了明确的要求。 分形(Fractal)理论是目前非线性数学领域中非常活跃的一个分支，它的研究对象是自然界和非线性系统中不光滑和不规则的几何形体。图像的纹理分析、自然景物的模拟、时序分析等研究领域都有大量应用分形理论进行研究和分析的相关文献。 从八十年代开始，分形理论逐渐被引入到雷达信号处理中，它在其中的应用一方面来源于分形学方法的普遍性，另一方面是因为雷达系统中的许多环节包含着分形的产生过程和现象，如地表、海面、森林、山河等。本文将分形理论应用于雷达信号模拟中，针对航海雷达回波图像中具有分维特征的岸线进行了深入分析和研究，并对其进行了模拟，取得了一定的研究成果。本文的主要工作如下： 1．对分形理论的数学基础，特别是对分数布朗运动较进行了较系统的分析和深入的研究。 2．对Koch曲线算法进行了改进，以其为基础对雷达模拟器岸线回波进行细化模拟。 3．提出了改进的随机中点偏移法实现FBM曲线的方法，并用此方法对雷达模拟器岸线回波进行细化模拟。 4．对两种分形算法进行了分析比较。分析了两种分形算法中存在的共性问题以及该问题在实际应用中对雷达模拟器岸线回波的影响，并提出了改进算法解决了该问题。
参考文献：
[1]. 分形与真实感地形生成研究[D]. 聂文儒. 吉林大学. 2004
[2]. 近海海浪的建模仿真研究[D]. 周蕊. 昆明理工大学. 2015
[3]. 塌陷区分形地形生成和分维演变分析[D]. 范玉红. 山东科技大学. 2005
[4]. 过程建模技术中若干问题的研究[D]. 郭武. 吉林大学. 2008
[5]. 始秩序，致混沌[D]. 丁伟. 湖南工业大学. 2010
[6]. 基于随机分形的3D树建模的研究[D]. 黄燕. 福州大学. 2010
[7]. 基于分形原理的DEM数据内插及其叁维显示技术[D]. 曹云刚. 西南交通大学. 2003
[8]. 当代西方建筑空间形态泛视觉化与审美感知研究[D]. 王一涵. 哈尔滨工业大学. 2017
[9]. 水下潜器突防空间建模方法研究[D]. 高勇. 哈尔滨工程大学. 2012
[10]. 基于分形理论的雷达岸线回波生成算法的研究[D]. 张璋. 大连海事大学. 2007
标签：计算机软件及计算机应用论文; 空间分析论文; 随机算法论文; 空间形态论文; 建筑空间论文; 系统仿真论文; 视觉文化论文; 图像融合论文; 数据建模论文; 当代建筑论文; 雷达论文; 算法论文;