基于迭代函數(shù)系統(tǒng)的自然景物模擬.pdf

1、用分形思想模擬的自然景物在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中的應(yīng)用越來越廣泛。而迭代函數(shù)系統(tǒng)(IFS)作為分形理論的一個分支，在一大類物體的建模問題中具有很大的優(yōu)勢，特別是對自然景物的計算機模擬生成方面優(yōu)勢更為明顯。由于樹木在自然景物的構(gòu)成中占有相當(dāng)重要的地位，而且具有復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)，所以本文以此為基礎(chǔ)對自然景物的模擬從兩個方面進(jìn)行，即樹木的靜態(tài)模擬和樹木的動態(tài)模擬。
　　 首先，針對樹木在隨機風(fēng)場中的搖曳，在分析現(xiàn)有風(fēng)場模型的基礎(chǔ)上，建立了一個能

2、夠體現(xiàn)風(fēng)場自然規(guī)律和隨機變化的風(fēng)場數(shù)學(xué)模型;利用材料力學(xué)原理，對彈性桿件的彎曲運動進(jìn)行了力學(xué)分析，并將其應(yīng)用到樹木枝條的彎曲形態(tài)中，然后對樹木枝條進(jìn)行動力學(xué)分析和分段處理，進(jìn)而計算推導(dǎo)出風(fēng)力參數(shù)，采用局部坐標(biāo)系法對虛擬風(fēng)場中樹木的變形原理進(jìn)行了研究和分析。
　　 其次，介紹了IFS、帶概率的IFS、帶凝聚的IFS和帶參量的IFS數(shù)學(xué)模型，通過帶凝聚的IFS構(gòu)造了生長迭代函數(shù)系統(tǒng)，并介紹了生長迭代函數(shù)系統(tǒng)的樹木造型方法、基本原理和

3、各個變換的控制部位，以此為基礎(chǔ)建立了三維樹木的整體模型。在建模過程中，利用分段法獲取了每段樹木枝條的數(shù)據(jù)，為三維樹木的動態(tài)模擬提供了基礎(chǔ)。
　　 最后，根據(jù)IFS吸引子對參數(shù)的依賴關(guān)系分析了在計算機模擬中樹木枝條的變形原理和方法，包括風(fēng)力參數(shù)對樹木的變形影響、每段樹木枝條的變形過程和算法設(shè)計原理，從而將風(fēng)力參數(shù)與凝聚IFS結(jié)合設(shè)計風(fēng)場凝聚IFS變形算法來控制樹木在風(fēng)中的變形。
　　 本文在VisualC++6.0開發(fā)環(huán)境