基于等高线位图和分形插值的三维地形生成研究

三维地形真实感显示是计算机图形学的重要组成部分,其生成方式主要有两类:一是基于真实地貌信息,一是随机产生地貌信息.结合两类方法的优点,利用等高线位图得到真实地貌信息,然后利用受控的随机分形插值生成地貌细节,实现了一种生成近似真实地貌的简易算法.     

各向异性的分形地形生成方法研究

传统的分形地形生成方法得到的地形是各向同性的,为了使生成的分形地形具有各向异性特征,提出了一种新的分形地形生成方法,该方法利用组合分形布朗曲面模型,将具有不同特征的两种分形布朗曲面相融合,使得生成的地形具有各向异性特征.对组合分形布朗曲面算法进行了仿真实验,生成了最终的分形地形.对仿真结果的分析表明,生成的分彤地形的特征具有各向异性特征,和实际的自然地形特征相符合,从而证明了该算法的有效性.     

基于自适应神经网络的自由曲面分形生成

通过把自适应线性神经元(adaline)网络与自由曲面的生成原理相结合,提出了一种生成分形曲面的新方法.给出了对自由曲面分形的各种分形方法的数学模型,详细介绍了如何通过设置神经网络可调参数的数值来控制和调整分形曲面形状的方法,实现了在控制神经网络可调参数的情况下,改变确定自由曲面各型值点的线性组合关系,生成可预测、可控制和可调整的分形曲面.     

基于分形的自然场景绘制

在数据场可视化、计算机仿真及虚拟现实技术中,经常需要实现自然场景的绘制.分形是描述自然景物最好的方法.本文给出了由分形插值曲面生成场景中地形面的具体方法;提出了在同一递归深度取相同随机量的方法解决中点变位法中的裂缝问题,实现了用三角形中点变位法和四边形中点变位法绘制场景中的山形,从而用连续四边形面片构造出了库区山形及河道,用分形曲面构造出了河床,逼真地全景显示了库区自然场景.     

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。     

分形插值曲面

研究一类迭代函数系统和分形插值曲面的构造，得到分形插值曲面面连续的充分必要条件，由此给出了简单的分形超限插值方法和新的网格点插值方法；从而利用网格曲线或网格点上的特征生成连续的分形插值曲面，这种简单有效的方法可广泛地用于分形造型和数据拟合。     

基于分形方法的机载雷达云仿真

为了提高军事仿真训练的逼真程度,根据云的特性以及机载气象雷达上云的成像,提出了一种虚拟云的建模方法,应用分形技术中一种改进的逐次随机增加法进行云数据建模,并且选择适当的控制源曲面,在此控制源曲面基础上与分形生成的曲面进行加权融合,生成具有预定形状的云数据模型。最后将此数据模型按照一定的生成法则在相应点映射成颜色值,建立高度和颜色值的对应关系,可实现机载气象雷达屏幕云的成像仿真。     

基于FBM约束模型的可控性分形生成方法

为了获得分形生成过程的可控性,根据局部变形能的概率分布建立了基本FBM(factal Brown motion)约束模型,通过阈值估计给出了FBM约束因子的具体实现,使得分形生成过程能够在表面细节具备统计自相似性的同时更好地对宏观形状进行控制.其中离散约束下提出的区域缓冲控制与连续约束下提出的区域调和控制方法进一步丰富了分形生成的控制手段.可控性分形生成实例表明,该方法能够实现分形生成过程的有效控制,可在自然模拟、工程信息可视化等领域中得到广泛应用.     

有理分形曲面造型及其在图像超分辨中的应用

曲面构造是计算机辅助几何设计的一个关键问题。为了使建模曲面在实际应用中更加灵活、有效,提出一种有理分形曲面的构造方法,并基于该模型给出一种单幅图像超分辨率重建算法。首先,将分形插值函数视为高度函数的分形扰动,给出了一种双变量有理样条迭代函数系统,由此生成有理分形曲面;其次,研究了有理分形函数的一些分析性质,给出了有理分形曲面的计盒维数;最后,将该模型及其理论结果应用于单幅图像的超分辨率重建,提出一种重建算法。该算法先通过非下采样轮廓波变换将图像划分为边缘区域和非边缘区域;然后借助于维数公式精确计算尺度因子,利用模型的多样性对不同区域采用不同的模型进行插值,非边缘区域采用有理函数模型,边缘区域采用有理分形插值函数模型;最后通过适当的变换得到目标图像。实验结果表明了所提模型和算法的有效性,其在处理图像纹理细节和边缘方面优于对比算法,特别是在保持图像的结构信息上具有较强的竞争力,同时获得了较好的客观评价数据和主观视觉效果。     

基于EMD的DEM数据信息伪装技术

提出了一种全新的基于经验模态分解的数字高程模型（DEM）数据伪装技术。首先利用SHA-256单向Hash函数产生由种子控制的伪随机序列,扩充序列后再用经验模态分解生成用于伪装的DEM数据,伪装后的DEM数据具有较高的视觉欺骗性。同时针对DEM数据提出了广义直方图的概念,通过修改广义直方图在伪装的DEM数据中以便可逆地嵌入水印。本方法保证提取水印后可完全恢复伪装DEM数据以及使用种子可完全还原秘密DEM数据,算法安全性较高。     

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.     

基于面向对象的分形植物模拟类库研究与实现

在研究分形L系统植物树木模拟算法基础之上,分析了面向对象技术在分形模拟中的应用,提出了一种基于面向对象的分形植物生成方法.此方法利用面向对象技术的优势,克服了传统分形图形具有的无序性、图形复用率低等缺陷,实现了图形生成快、易移植等特点,扩大了分形图形的应用领域.     

三维牙颌模型的牙齿形状建模方法

针对三维牙颌模型由于齿间粘连导致单颗牙齿局部形状缺失的问题,提出一种综合性的牙齿形状建模方法.根据三维牙颌模型的形态特征,采用基于曲面最小主曲率的方法对粘连区域进行准确的检测提取;对删除齿间粘连区域后生成的齿间开口利用局部最优化权值规则进行剖分并细分优化,生成"中间"恢复曲面;根据牙齿的生理医学特征,以齿间开口的边界信息为约束条件,采用基于最小化曲面能量函数的方法对"中间"恢复曲面进行变形调整,实现单颗牙齿缺失形状的准确恢复.实验结果表明,采用文中方法能取得满足临床口腔医学要求的形状建模结果.     

基于分形技术的雕刻图形的自动生成

该文提出了用分形技术来自动生成复杂雕刻图形的基本方法,并分别介绍了基于集合分形、函数分形与随机分形的雕刻图形的自动生成过程,分析了分形函数生成雕刻图形的影响因素,论述了通过映射实现由二维分形雕刻图形向三维雕刻图形转换的基本原理。通过分析可得,分形技术是实现复杂雕刻图形自动生成的重要途径之一,在雕刻艺术中,分形技术有广泛的应用前景。     

迭代函数系统IFS随机分形的生成方法

研究了迭代函数系统IFS随机分形的构造问题,在对已有几种方法分析的基础上,提出了基于概率分布随机和生成元随机的方法.通过引入随机因素对带概率的IFS的伴随概率集作随机化处理,使得伴随概率呈随机分布,在逐次迭代计算过程中对系统生成元进行随机演变,实现IFS随机分形的计算机生成,并以树木模拟为实例展示了所给方法的模拟效果.最后指出了随机分形生成仍需要进一步深入研究的问题.     

基于高光线模型消除三角形网格局部不规则区域

高光线是检测自由曲面质量的有效工具.它提供一种直观且便利的手段,在交互设计中提高自由曲面质量.文中提出了在任意三角形网格曲面上生成高光线模型的一种方法.基于该高光线模型,文中给出了一种消除三角形网格上的局部不规则区域的方法.该方法通过求解一个目标函数,并迭代地移动网格顶点位置,来获得修改后的新网格.利用该方法能够同时优化三角形网格表面形状以及网格上的高光线形状.该方法直观易用,适合于三角形网格的局部形状优化.     

基于内容特征的四方连续纹样自动生成

针对分形图形在服装花型设计中实际应用需求,提出了一种在分形图形内容基础上自动提取核心基础花型,并生成四方连续纹样的方法.该方法先利用Canny算子进行边缘检测,分析主要花型区域,然后利用灰度共生矩阵提取并分析图形纹理特征,在此基础上选择最佳拼接方法对提取花型进行拼接,生成四方连续纹样.该方法生成的四方连续图案美观,计算复杂度低,通用性强,具有良好的实用性.     

分形图形与混沌图案的应用

对分形与混沌的应用进行了研究,给出了分形曲线--(1～5次)封闭Koch曲线的生成结果,并讨论了利用牛顿法解方程及其混沌情况生成图案的方法.以封闭Koch曲线和牛顿法解方程及其混沌情况图案为研究对象,把分形几何图形和牛顿法解方程之混沌情况图案相结合,实现了对封闭Koch曲线区域的填充;为分形和混沌理论在艺术领域的应用,做出了初步的尝试,研究表明分形与混沌可以被运用于艺术上.     

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。     

三维模型重构中分形补偿的研究

用计算机生成图形来模拟现实世界是计算机的一个重要应用领域。如何使得计算机生成的三维图形更具真实感始终是计算机图形学中一个研究的难点和热点。本文研究了纹理映射和分形算法的基本原理,提出一种在纹理映射构造三维模型时利用分形技术进行补偿的方法。实验表明该方法改善了基于纹理重构的三维模型的真实感。