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对自然景物模拟与绘制方法的研究一直以来都是图形学领域的热点研究问题,而植物场景的模拟则是其中一个重要的组成部分。本文主要讨论了真实感植物场景的图形学生成方法,就其中的植物体造型与绘制、动态模型设计以及场景绘制的优化处理等核心问题进行了有针对性的分析和探讨。 鉴于实际树种的复杂性,在计算机中建立树模型通常采用基于过程建模的方式,这将使用户面临如何对模型进行交互式控制的问题:参数太少,不足以描述植物的形态特征;参数太多,模型又难以生成和理解。为解决这个问题,本文采取了过程建模与基于图像绘制相结合的方法来生成单株植物。在生成树的过程中,利用Bezier曲线作为顶点控制曲线,采用轴变形方法生成形态各异、效果逼真的树干和分枝。对于叶片的生成,本文采用Bezier参数曲线描述叶子中脉的形状,把树叶或草叶构成的星形结构纹理图象嵌入到叶脉参数曲线的局部标架中来实现。通过将几何模型的多样性与图像纹理的多样性相结合,产生出各种各样的植物实体。文中还对纹理合成算法进行改进,采用了一种基于星形结构的快速纹理匹配策略,实现了植物体的快速绘制。 在植物场景绘制过程中,本文首先构建了符合自然风力特征的风力模型,然后采用快速纹理合成技术实现风力场作用下的动态植物场景,该方法可以高效地处理基于物理的快速变形计算。在算法实现过程中,为提高绘制速度,采用了视点相关的基于点的LOD绘制技术。实验结果表明,该风力模型和绘制方法能够快速计算出树和草丛的变形效果,场景画面流畅,具有较高的真实感。 在植物场景输出优化控制中,本文首先探讨了如何利用帧间相关性和帧内扫描线相关性来构造相关性加速算法,并采用基于图形和基于图像的方法输出场景的实验结果。其次通过对场景复杂度进行控制的方法,实现了对植物场景复杂度和输出帧速率的有效控制。最后用反馈闭环控制系统对场景的复杂度和输出精度实施自动调整并取得了较好实验结果。