VRML环境中3维分形植物的生成及应用

虚拟现实技术的高速发展给分形理论开拓了新的研究领域。文章闸述了植物形态结构分形模拟的主要方法，指出其中的难点。提出了基于VRML的简化的L-系统算法。论述VRML和Java结合的途径和具体步骤，并通过简化的L-系统算法生成了若于种具有交互性的3维分形植物的实例。最后分析了该研究的实际用途，并给出了一个应用实例。     

基于分形L系统生成三维景物的算法研究

利用分形L系统模拟三维景物一直受到人们的关注.真实地模拟三维植物的生长过程,关键问题是根据字符串改写命令,如何简单快速地确定植物生长过程中下一个生长点的最终生长方向.在具体分析了植物生长过程后,给出一种简单的植物生长方向的数学表达式,表达式涉及的参数少.形式简单,据表达式设计的算法快速而稳定.最后基于分枝L系统给出了一个随机、递归生成三维树的算法实例,设计算法时,对植物绕轴旋转后的位置确定做了一些简单处理.实验结果表明:简便方法有效、可行;实例生成的树木种类繁多且形态自然逼真.     

一种新的分形树递归算法的研究

树木种类繁多,形态各异,在虚拟场景建模中具有广泛的应用,分形递归算法能够比较简单快捷的建立起分形树模型,但现有的分形树递归算法缺乏通用性,针对不同分枝形态的分形树需要建立不同的算法模型。本文对递归算法进行了改进,通过每次产生不同的随机数控制生成多种分枝形态各异的分形树。实验结果表明,该算法具有很好通用性,高效简洁,能生成形态更加丰富自然的分形树。     

分形在电台细微特征识别中的应用

针对电台细微特征产生机理,对分形技术在电台细微特征识别中的应用展开深入研究.本文实现了基于分形理论的步数维、盒雏、信息维、Lyapunov维四种分形维算法,采用模拟单音调制数据分析了分形算法的适应性.最后对实际工作状态下3种型号的5部电台进行个体识别,实验结果证明了分形在电台细微特征识别工程应用中的可行性和有效性.     

基于分形的树木建模算法的研究

基于分形理论的植物模拟,在虚拟场景中已经得到了广泛的应用.其中L-系统以其定义简洁和高度结构化的特点,成为树木模拟最常用的方法之一.针对目前传统的基于L-系统生成的模拟树自相似性太强以及树木主干不够突出的问题,提出了将递归算法和分形L-系统进行嵌套结合,其中用递归算法来生成树木的主干,记录主干的每个生长点,再从生长点处调用L-系统来生成树木的枝叶,最终模拟出一个典型的树木模型.实验结果表明,此算法可以生成层次分明、形态更加逼真的树木.     

基于多重分形的聚类层次优化算法

大量初始聚类结果之间存在强弱不同的相似性,会给用户理解与描述聚类结果带来不利影响,进而阻碍数据挖掘后续工作的顺利展开.传统聚类算法由于注重聚类形状及空间邻接性,或者考虑全局数据分布密度的均匀性,实际中均难以解决这一类问题.为此,提出了基于分形的聚类层次优化算法FCHO(fractal-based cluster hierarchy optimization),FCHO算法基于多重分形理论,利用聚类对应多重分形维数及聚类合并之后多重分形维数的变化程度来度量初始聚类之间的相似程度,最终生成反映数据自然聚集状态的聚类家族树.此外,初步分析了算法的时空复杂性,基于合成数据集和标准数据集的有关实验工作证实了算法的有效性.     

分维分割编码与重构

文章给出了基于分形维进行分割的编码算法及相应的解码重构过程描述。分形编码是从全局出发,考虑到图象中一些相距甚远的区域之间,或区域与整体之间可能存在相当大的相关性这一特点而提出了利用分形及分形维的方法,试图寻找快速的编码,解码及平滑处理。该方法通过存储图象的生成元获得了显著压缩图象存储量的效果。     

数据流中随机型分形维数计算方法研究

分形维数能够有效地描述数据集,反映复杂数据集中隐含的规律性,基于分形理论的数据挖掘算法通常都步及到分形维数的计算。但是现有的分形维数计算方法的时间复杂度和空间复杂度都比较高,大大降低了算法的效率,使算法很难适应高速、海量的数据流环境。因此,总结分析了现有的几种分形维数计算方法,并提出一种随机型方法,利用固定的内存空间快速估计数据流的关联维数。最后通过与现有算法进行对比实验,证明了这一随机型算法的有效性。     

基于带参IFS的3D分形树及其摇曳形态的实现

首先阐述了带参IFS理论并分析了自然界中在风中树的摇曳形态,根据IFS理论定义了3D分形树的一般形式,然后确定仿射矩阵和参数,最后给出了一个四叉树的IFS码,并绘制了此3D分形树在风中摇曳形态,并提出了此算法的优点和不足.     

基于IFS分形算法的树木形态分析与实现

研究树形态仿真问题,为解决大自然中树木不同形态的逼真模拟,针对开关不规则的传统方法难以描述,用迭代函数系统构造树木自然景象的基本原理和构图过程.根据传统随机迭代算法生成灰度分形树木色彩单-的不足,提出了生成树木的改进随机迭代的着色算法,迭代函数系统生成分形树时,用不同结构形态的特征参数与迭代函数仿射变换,并通过控制和调节树木不同的特征参数以此控制不同形态的分形树生成,在VC十十6.0的编译环境下,对分形树木的不同形态进行了仿真,仿真结果验证了采用方法的有效性.     

弯曲树枝和分形树根的三维模拟

枝条的逼真度在很大程度上影响着整棵树的形态效果,为了模拟出更符合自然规律的三维树,结合了分形算法和材料力学原理,提出了基于重力场的三维弯曲枝条和分形树根的模拟方法。枝条的弯曲程度体现了它的受力情况,同时也可以用杨氏弹性模量来控制其弯曲度;另一方面,采用X3D及Java,运用分形算法结合X3D的Extrusion节点模拟了分形弯曲树根的向地性。用户只需要输入相关参数就可以得到形态较为逼真的三维树。同时将树的地下部分与地上部分有机地结合在一起,模拟了基于重力场的三维树形态。实验结果表明,该方法可以比较方便地生成形态逼真的三维分形树。     

分形方法在心电仿真中的应用

在基于细胞电生理的心电活动仿真中,传导系统非常重要,但由于Purkinje纤维分布的复杂性使得心室传导系统的构建非常困难。根据Purkinje纤维分布特点,用分形理论对心室传导系统进行了描述,并采用分形树模型,基于文法规则,提出了分形树的生成规则,通过分形树的曲面生长算法实现心室Purkinje传导系统的构建。该模型应用于三维心室电活动仿真中,取得了较好效果。     

一种适合VRML应用的三角网格简化算法

交互虚拟环境中，VRML作为三维场景描述语言得到广泛应用，场景中的物体常常用三角形网格模型来描述，本文提出了一种适合VRML应用的网格简化算法，该算法不仅可以快速减少模型中的画片数目而且能保持模型良好的视觉效果，算法中给出了一种有效的误差控制方法，能在用户指定的误差范围内通过使原始网格中的边折叠达到大量简化的目的，该算法实现简单且速度快，另外能够有效地支持细节层次模型的表示，最后给出实例证明了该算法的有效性。     

城区建筑物3D景观模型建立

为了在2D GIS基础上实现城市建筑物的3D显示,提出了一种建立建筑物3D模型的方法,该方法首先采用最大包围盒法将建筑物3D模型与2．5D DEM集成在一起,然后采用了Meier关系数据结构的表示城区建筑物几何模型中的拓扑信息和属性信息,并通过VRML浏览器业实现城市景观的交互显示,从而实现了利用常规2D GIS数据建立建筑物3D景观虚拟模型,实验结果表明,该方法能在VRML浏览器中以各种视角,在各个位置和按各种缩放比例,对建筑物模型进行动态观察,并在计算机屏幕上实现立体显示,根据实验结果和分析可见,随着2D GIS的发展成熟,利用常规2D GIS数据来建立建筑物3D景观模型的条件已经具备。     

基于VTK分形理论的研究

分形理论是一种新兴的几何学,在多种学科中都有着广泛的应用.可视化图形工具包是一个功能强大的可视化和图形图像处理类库.运用VTK流水线进行图形以及三维渲染可使现阶段的分形理论研究可视化,实现分形图形的逼真模拟.在分析分形理论基本算法的基础上,借助VTK设计二维和三维分形图形绘制的渲染流水线,提供生成分形图形和三维分形实体的一种新方法,并以典型的分形集合(曼德尔伯特集)为例,显示渲染效果.     

VRML中粒子系统在虚拟化学实验室构建中的应用研究

本文给出了基于VRML虚拟化学实验室构建的一整套实现方案,分析了Flash技术、3d smax+三维引擎技术、VRML+Java技术等虚拟实验室技术的优缺点。将粒子系统理论引入化学实验现象的仿真,分析了VRML中粒子系统的实现,运用有限自动机算法模拟了火焰的生成。     

Building interactive virtual environments for simulated training in medicine using VRML and Java/JavaScript

Medicine is a difficult thing to learn. Experimenting with real patients should not be the only option; simulation deserves a special attention here. Virtual Reality Modelling Language (VRML) as a tool for building virtual objects and scenes has a good record of educational applications in medicine, especially for static and animated visualisations of body parts and organs. However, to create computer simulations resembling situations in real environments the required level of interactivity and dynamics is difficult to achieve. In the present paper we describe some approaches and techniques which we used to push the limits of the current VRML technology further toward dynamic 3D representation of virtual environments (VEs). Our demonstration is based on the implementation of a virtual baby model, whose vital signs can be controlled from an external Java application. The main contributions of this work are: (a) outline and evaluation of the three-level VRML/Java implementation of the dynamic virtual environment, (b) proposal for a modified VRML Timesensor node, which greatly improves the overall control of system performance, and (c) architecture of the prototype distributed virtual environment for training in neonatal resuscitation comprising the interactive virtual newborn, active bedside monitor for vital signs and full 3D representation of the surgery room.     

用VRML实现晶粒三维形貌仿真结果可视化

该文以连续形核模型和晶粒的细胞生长法为基础,提出一种“晶界多边形逐个拓扑,晶粒形貌逐个构建”的三维仿真算法;采用面向对象的方法,在VC++6.0中完成了晶粒的三维形貌仿真;结合VRML的技术特点,将仿真结果自动转换为场景文件,并在浏览器中实现交互式的三维可视化。实验表明,所建仿真模型较好地模拟了三维多晶体组织,因此可为多晶材料显微组织的研究提供一种三维数字化模型。