基于OSG的分形L系統(tǒng)的三維樹木仿真.pdf

1、隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展,仿真技術(shù)越來越多地受到人們的重視,尤其在虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域,為了使虛擬場景更加逼真和自然,對影響虛擬場景沉浸感、逼真度的植物的仿真也越來越多。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,但是總體來說還沒有一個比較成熟、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,其實蘊含著局部與整體之間的自相似性。可以運用分

2、形理論來描述植物的自相似性。當(dāng)前,對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。
　　 本文對現(xiàn)實中的樹木結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究,在L系統(tǒng)的基礎(chǔ)上對字符集進(jìn)行擴展,設(shè)計了更加豐富的樹木L文法描述,提出了比較符合樹木生長過程的幾何冪衰減規(guī)律,結(jié)合圖形渲染引擎OSG(Open Scene Graph)實現(xiàn)了三維樹木的樹干部分的繪制,并且通過引

3、入偏轉(zhuǎn)角度實現(xiàn)了樹木枝干的自然彎曲。通過添加樹干紋理、繪制樹葉及其陰影,使得樹木更加真實自然。將繪制的樹木作為一個節(jié)點加載到虛擬場景中,增強了虛擬場景的真實感。實驗結(jié)果表明,本文采用的樹木仿真方法能夠真實的展現(xiàn)樹木形態(tài),同時可以實時渲染。
　　 本文主要研究內(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)