草的捕捉與大規(guī)模草地渲染模擬研究和實(shí)現(xiàn).pdf

1、草是自然界十分重要的組成部分，在各種3D場(chǎng)景中都不可或缺。草的建模，渲染和模擬技術(shù)已經(jīng)在各種應(yīng)用中被廣泛地使用，比如游戲應(yīng)用，虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景等，草地渲染和模擬效果很多時(shí)候直接決定了虛擬場(chǎng)景的真實(shí)程度。
　　現(xiàn)在還沒有成熟的草葉重建方案。之前的草地渲染和模擬方案中，都是采用的手工創(chuàng)建草葉模型然后進(jìn)行渲染和模擬操作。這種做法帶來的問題是很難準(zhǔn)確重建草葉的形態(tài)結(jié)構(gòu)。此外，草葉類型有很多，自動(dòng)化的草葉重建方案無疑是更為高效的。現(xiàn)有的基于公告

2、板的草地渲染和模擬方案可以一定程度上解決系統(tǒng)運(yùn)行效率低的問題，但是帶來的缺陷是渲染的質(zhì)量不高，草葉真實(shí)感缺失。因?yàn)槎喔輹?huì)綁定在一個(gè)公告板上面，草的運(yùn)動(dòng)受限，故此種模擬方案只能對(duì)公告板進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模擬，沒有與草葉的交互，物理真實(shí)度低。而另一些基于草葉幾何結(jié)構(gòu)的渲染和模擬方案中，受限于系統(tǒng)性能，只能對(duì)草地中的少量草葉采用彈簧模型等建模，模擬其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。其余草葉采用公告板，二維紋理圖等代替表示，無法進(jìn)行有效的運(yùn)動(dòng)模擬。
　　本文提出的草葉

3、模型重建，大規(guī)模草地渲染和模擬算法，利用草葉圖像和深度信息對(duì)草葉形狀進(jìn)行準(zhǔn)確建模，并設(shè)計(jì)了一種基于頂點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)相似性和幾何相似性的模型簡(jiǎn)化方案，保證草葉模型能夠用于純粹的基于幾何結(jié)構(gòu)的大規(guī)模草地渲染和模擬系統(tǒng)中。同時(shí)我們提出了一種基于草塊的草地渲染方案。這種方案提前產(chǎn)生了草葉的數(shù)據(jù)集，并在運(yùn)行前對(duì)每個(gè)草塊做實(shí)例化，可以節(jié)省草葉數(shù)據(jù)儲(chǔ)存空間。在運(yùn)行時(shí)刻對(duì)草葉進(jìn)行擴(kuò)展渲染的方案進(jìn)一步壓縮了所需要的空間復(fù)雜度。同時(shí)本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了滿足數(shù)百萬根草葉獨(dú)