草的捕捉與大規(guī)模草地渲染模擬研究和實現(xiàn).pdf

1、草是自然界十分重要的組成部分，在各種3D場景中都不可或缺。草的建模，渲染和模擬技術已經(jīng)在各種應用中被廣泛地使用，比如游戲應用，虛擬現(xiàn)實場景等，草地渲染和模擬效果很多時候直接決定了虛擬場景的真實程度。
　　現(xiàn)在還沒有成熟的草葉重建方案。之前的草地渲染和模擬方案中，都是采用的手工創(chuàng)建草葉模型然后進行渲染和模擬操作。這種做法帶來的問題是很難準確重建草葉的形態(tài)結構。此外，草葉類型有很多，自動化的草葉重建方案無疑是更為高效的。現(xiàn)有的基于公告

2、板的草地渲染和模擬方案可以一定程度上解決系統(tǒng)運行效率低的問題，但是帶來的缺陷是渲染的質量不高，草葉真實感缺失。因為多根草會綁定在一個公告板上面，草的運動受限，故此種模擬方案只能對公告板進行運動模擬，沒有與草葉的交互，物理真實度低。而另一些基于草葉幾何結構的渲染和模擬方案中，受限于系統(tǒng)性能，只能對草地中的少量草葉采用彈簧模型等建模，模擬其運動狀態(tài)。其余草葉采用公告板，二維紋理圖等代替表示，無法進行有效的運動模擬。
　　本文提出的草葉

3、模型重建，大規(guī)模草地渲染和模擬算法，利用草葉圖像和深度信息對草葉形狀進行準確建模，并設計了一種基于頂點的運動相似性和幾何相似性的模型簡化方案，保證草葉模型能夠用于純粹的基于幾何結構的大規(guī)模草地渲染和模擬系統(tǒng)中。同時我們提出了一種基于草塊的草地渲染方案。這種方案提前產(chǎn)生了草葉的數(shù)據(jù)集，并在運行前對每個草塊做實例化，可以節(jié)省草葉數(shù)據(jù)儲存空間。在運行時刻對草葉進行擴展渲染的方案進一步壓縮了所需要的空間復雜度。同時本系統(tǒng)實現(xiàn)了滿足數(shù)百萬根草葉獨