基于随机中点位移法的三维地形模拟

分形布朗运动FBM是分形几何的重要内容,利用它可以构建出极具分形特性的三维几何模型,这种几何模型可以用来生成多种不同的自然对象,如山脉、云彩等的真实感图形。随机中点偏移法是生成分形布朗运动的重要方法。该文简单介绍了随机中点位移法模拟地形的几种方法,特别是其中的菱形-方形法(Diamond-Square法),详细介绍了其原理,位移量以及实现的算法,并且给出了具体的模拟图。     

OpenGL在自然对象真实感图形生成中的应用

针对自然对象不规则的几何形状,介绍了分形几何在其数据建模方面的优势和基本思想,并以山脉地形为中心阐述了以fBm方法为基础的几何数据模型生成算法。探讨了OpenGL在以山脉地形为代表的自然对象真实感图形生成过程中的基本用法。对于在分形几何对象图形渲染过程中,OpenGL默认的法矢量计算函数无法正常运行的问题,引入了行之有效的求取算法。最后通过计算机模拟实验对整个过程算法过程予以验证。     

基于灰度值算法与Diamond-Square算法的三维地形生成

分形地形的生成是三维自然景物的模拟的重要组成之一。研究了基于灰度值算法与分形插值算法的三维分形地形的生成。利用灰度值算法或Diamond-Square算法生成高度数据,同时作平滑处理,然后对高度数据着色并利用OpenGL纹理映射技术实现三维分形地形的生成并显示。这种方法可按照地形需求改变地形崎岖程度和地貌,在实验上基本上达到了真实感的效果。     

分形布朗运动在水下地形模拟中的应用

由于水下地形的高程数据获取困难,如何运用少量的数据生成真实感强、精度高的地形模型是值得研究的问题。运用分形布朗运动（fBm）模型得到水下地形的分形特征参数,结合随机中点位移内插算法,通过Matlab编程实现了三维水下地形的模拟。以长江口深水航道为例,讨论了其运用fBm的可行性,模拟生成了三维航道地形,并与 ArcGIS自带的插值方法进行比较,采用等深线重构法对插值结果进行精度分析。比较结果显示,基于fBm模型模拟得到的地形具有丰富的地表细节,反映了地形的复杂性和不规则性,具有很好的可视化效果,同时能保证较好的精度。     

基于分形几何的动态云模拟

云是一种重要的自然景观。对云彩的模拟在视景仿真系统、计算机游戏、三维动画中有着广泛的应用。该文针对目前一些云彩模拟方法中存在的实现复杂、计算耗时、图像分辨力不高且只能生成静态云等问题,提出了一种在分形几何的Diamond—Square算法中采用改良的随机数发生器和顶点扰动、纹理运动结合模拟实现动态云的方法。基本思想是通过运用二次随机法构造改良的随机数发生器,并把它应用到分形几何的Diamond—Square算法中生成逼真的静态云图,然后通过顶点扰动、纹理运动结合模拟实现动态云。最后运用VC＋＋和OpenGL开发工具实现了云的动态模拟。结果表明,该方法实现简单,可获得实时、逼真的动态云效果。     

基于细分的地形生成方法研究

提出了一种基于水平面的投影为参考起点,来生成一个很小的原始数据集,进一步构成多分辨率四边形网格,用以确定地形基座的形状。并用分形技术中的中点位移法及四边形边线插值细分方法对地形进行递归细分,从而生成自然的地形。模拟实验结果表明所提出的算法可以方便生成具有真实感、可控性的山脉地形,较好地解决了传统方法对生成地形的形状无法预测和控制以及不真实的问题。通过实验,对分形断面和分形地貌的模拟生成进行了可视化实验研究,结果证实了该方法的有效性和实用性。     

一种新的累加自动地形生成方法*

提出了一种新的基于分形的累加自动地形生成方法,首先引入断裂形成算法作为地形高度生成器的初始模型,通过控制幅度和迭代次数,生成形态各异的地形轮廓,然后从分形理论fBM数学模型出发,使用中点位移法对初始模型进行迭代处理,生成丰富的地形细节。该方法的主要优点是自动性和可控性的结合,一方面通过设置断裂形成算法的参数可以自动生成特征模板,另一方面通过控制分形参数,生成任意层次的地形细节。实验表明,使用该方法可以生成真实感较强的地形,该方法是可行且有效的。     

分形插值算法在分形自然景物模拟中的应用

分形方法可以模拟传统欧氏几何方法所不能描述的各种自然景物,如云层、山脉等.对分形自然景物模拟中的随机中点位移法和分形插值算法进行了回顾和分析,给出了基于Diamond-Square算法的山峰纹理图和蓝天白云的详细设计和迭代实现过程.OpenGL试验的结果表明分形插值算法对自然景物的模拟非常逼真,可以在虚拟场景的自然景物生成中得到应用.     

分形技术生成凹凸纹理的应用研究

分形技术在计算机描述自然景观方面取得了比较理想的结果、文中论述了分形技术在凹凸纹理生成领域内的应用,以实现自然景观物体表面的计算机真实感显示。介绍了凹凸纹理生成的基元构造以及中点位移法实现法向挠动的计算机实现,从而生成客观世界物体表面的真实感纹理贴图。实验证明该方法实现简单,系统资源耗费少,行之有效。     

分形技术生成凹凸纹理的应用研究

分形技术在计算机描述自然景观方面取得了比较理想的结果、文中论述了分形技术在凹凸纹理生成领域内的应用,以实现自然景观物体表面的计算机真实感显示.介绍了凹凸纹理生成的基元构造以及中点位移法实现法向挠动的计算机实现,从而生成客观世界物体表面的真实感纹理贴图.实验证明该方法实现简单,系统资源耗费少,行之有效.     

一种基于RMD的可控性真实感山脉的模拟方法

提出了一种利用山脉的少量特征点的三维坐标,采用分形技术快速生成可控性、真实感山脉的方法,并在PC机上用VC＋＋6.0结合OpenGL编程,将生成的山脉数据转化为具有真实感的可视化图形。模拟实验结果表明提出的算法成功解决了传统的基于RMD的山脉生成算法中山脉形状无法控制的问题。     

An erosion model based on velocity fields for the visual simulation of mountain scenery

Visual simulation of natural scenery using computer graphics is an interesting research field with wide applications such as flight simulation and special effects in movies. There have been many studies of fractal techniques that use 1/f noise generated by FFT or the midpoint displacement method as modelling methods for imaginary mountain scenery. These methods are suitable for creating impressive mountain scenes, but they cannot create clear ridge and valley lines, which are notable features of mountains produced by erosion processes. Although a few reports have presented modelling methods that take erosion processes into account, the results have not been satisfactory. In this paper we present a simple ‘quasi-physically based’ method for simulating the topography of eroded mountains based on velocity fields of water flow. © 1998 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于牛顿迭代算法的分形艺术图形设计

分形艺术图形是分形艺术最主要的表现形式之一,分形艺术图形的生成需要借助计算机,并通过数学模型和程序才能完成。文中主要利用牛顿迭代算法、特效处理算法和着色算法生成分形艺术图形,其中牛顿迭代算法是核心算法,为创作分形艺术图形提供素材;着色算法也是不可缺少的,为仓Ⅱ作分形艺术图形提供调色板,决定了生成的分形艺术图形的精美程度;特效处理算法是可选的,对分形艺术图形进行二次加工,也在一定程度上决定了分形艺术图形的精美程度。笔者利用Visual C＋＋6．0开发工具编制了一个分形艺术图形生成软件,生成了大量绚丽多彩的分形艺术图形,这说明该算法是有效的。     

基于分形与纹理映射的3D地形仿真

文章研究了基于分形与纹理映射技术的3D地形仿真技术.该技术通过分形插值算法与DEM数据矩阵的线性变换构建出各类特征的地形模型,并利用分形纹理及位图纹理,通过纹理映射技术及光照模型仿真出平原、高山、草地、海洋等各类地形地貌,实现了具有逼真效果的3D地形的视景仿真,并可运用交互技术实现在视景终端以任意角度和高度进行观察.研究结果表明,文中提出的基于分形与纹理映射的地形仿真技术,方法简洁,地形生成速度快,地形、地貌仿真效果逼真生动,适用范围广,具有很好的应用价值.     

基于L-系统的三维分形植物的算法及实现

分形理论适于解决不规则形态物体的建模仿真问题.分形理论和虚拟现实技术结合起来可以生成逼真、复杂的自然景物.该文将分形理论用于VRML 环境中研究植物的计算机模拟算法.首先介绍了常见的2维和3维分形植物生成算法,总结了它们的利弊.然后提出一种在VRML环境下改进的分形植物生成算法.通过描述树的属性（如树的种类、树的繁茂程度、树叶的形状等）,从而自动生成符合用户要求的三维树.最后给出了产生的3维分形树,并给出了一个应用实例.     

使用C++ Builder编程演示曼德布罗分形图

分形几何方法在计算机图形学和模拟仿真学的研究中具有重要的应用,而曼德布罗分形图是分形几何中的一个经典实例.阐述了如何使用C Builder编程实现曼德布罗分形图的多级放大与缩小演示,只要将其中分形迭代的算法进行改变,此方法可以对其他的分形图进行多级放大与缩小演示.     

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。     

一种山区图像边缘信息的分水岭变换提取方法

为了能够抑制引起过分割的根本原因-噪声和细密纹理,提出了一种改进的提取山区图的山脊线、山谷线的边缘信息的分水岭算法,该算法着重于解决传统分水岭的过分割问题;该算法首先对梯度图进行一种改进的多尺度梯度算子处理,以减小图像噪声对分水岭的过度分割的影响;然后利用基于标记符控制的最小强制技术去除由噪声和不必要的图像细节形成的谷底,使修正后的梯度图像只对应包含区域极大值的标记图像,改进后的方法能准确地提取出所需要的关键边缘信息.     

测量分维的矢量计盒算法研究

分形理论目前在众多学科领域中取得了广泛的应用,研究这些对象主要通过确定它们的分维,其中计盒算法是一种最常用的方法。传统的计盒算法是基于栅格(位图)文件的方法,由于其存在图像放大后失真、过程繁琐和迭代次数有限等缺陷,因此为了准确简单方便地进行分维计算,开发了一种以矢量文件为载体的矢量计盒算法,并详细阐述了这种算法的数据结构、处理流程和主要函数,同时以Koch曲线、骨肿瘤边界及水系证明了矢量计盒算法的准确性和优越性。实践表明,该算法有3个优点:(1)图像不会随着放大缩小而失真;(2)可完全进行计算机操作,且简单可靠;(3)从某种意义上讲,由于迭代的次数可以是无穷的,所以能非常精确地确定图形的标度空间,并可获得精确的分维值。因此矢量计盒算法是一种方便、实用而且精确的维数计算方法。