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随着计算机图形学和虚拟现实技术的飞速发展,自然景观的仿真模拟越来越受到人们的重视。植物作为自然景观的重要组成部分,其真实感绘制一直以来都是热门的研究课题之一。在影视、广告、游戏、计算机动画、建筑环境的整体规划、园林布局设计、航空航天仿真技术、农林业的研究方面,虚拟植物都有着非常广泛的应用前景。 由于植物的形态多样,种类繁多,结构复杂,使得植物的绘制无论在建模,存储还是绘制上都非常困难,而且植物的逼真程度直接影响整个虚拟场景的最终渲染效果。针对植物真实感绘制方面的问题,许多学者做了大量研究,包括:基于层次细节模型的绘制技术,基于图像的绘制技术和基于点的绘制技术等。在现有的算法和技术的基础上,本文对植物的真实感绘制进行了深入的研究,主要研究内容如下: (1)研究了基于基本体和AEC扩展体的两种3DS MAX植物建模技术。首先,介绍三维建模工具3DS MAX和多边形网格建模的基本原理。在多边形网格建模的基础上,介绍基于基本体和AEC扩展体的3DS MAX植物建模技术。基于基本体的植物建模技术,模型较粗糙,但是渲染速度快,适用于实时场景中的植物建模;基于AEC扩展体的植物建模技术,模型精细,虽渲染速度慢,但适用于影视动画制作等方面。 (2)研究分形算法中迭代函数系统在植物仿真模拟方面的应用。在迭代函数系统基本理论的基础上,研究迭代函数系统的关键部分-IFS码在模拟自然景物中的应用,本文利用IFS实现了一些自然景物真实感绘制。仿真实验表明,迭代函数系统能很好的表现出植物的自相似性。 (3)提出基于图像处理和仿射变换的真实感植物绘制方法。该方法利用图像分割技术和形态学方法提取出植物的掩模,然后根据仿射变换关系较好地实现植物的真实感绘制,并用MATLAB实现了交互式界面开发。实验表明,使用此方法生成的植物,真实感程度较好,并能交互的控制植物的形态。 (4)研究基于图像的三维点云的真实感植物绘制方法。详细介绍虚拟建模语言VRML的编辑器,语法和浏览器,在三维点云的基础上,通过使用高级造型节点技术实现了真实感植物的绘制,并利用VRML里的传感器和路由技术实现了真实感植物的三维漫游。