IFS树木随风摇曳的方法研究

为了更好地模拟自然环境中三维树木摇曳的效果,基于迭代函数系统(IFS)方法并利用高斯函数产生随机因子,对三维树木进行建模。采用1/fB噪声技术产生虚拟风场,运用力学知识对树木进行受力分析,模拟树木随风摇曳的运动状态。实验结果表明,该方法能够有效地模拟自然树木的形态,树木具有较好的逼真度,并能快速真实地模拟树木摇曳效果。     

基于分形三维L系统的真实树木摇曳动态模拟

如何真实且快速地模拟树在风中的自然摇曳是计算机图形学中一个非常具有挑战性的问题。针对树在风中的摇曳变形,提出了一种将分形技术和物理力学变形技术相结合的方法。该方法首先利用分形技术建立了树木模型,然后根据风力级数的强弱模拟风场,并结合树的层次结构特点,给出了风力模型,在此基础上根据物理力学原理进一步模拟了树的摇曳变形。实验表明,用该算法模拟树在风中的摇曳,可以简便快速地得到效果较好的动画系列画面,生成的树木逼真且多姿多态。     

基于凝聚IFS的三维树木风中模拟

针对目前模拟动态自然景物的方法存在的缺点和不足,提出一种风场凝聚迭代函数系统IFS(Iterated Function System)变形算法。首先根据风的自然规律建立风场数学模型,并利用物理原理计算推导出风力参数;然后从一个已模拟的三维树木IFS吸引子出发,将风力参数与凝聚IFS相结合来控制不同层次树木枝条的变形,使模拟的三维动态树木既符合自然规律又符合分形的一系列特征。最后,通过实验结果表明用这种算法可以有效地模拟出三维树木在风中的动态摇曳。     

一种风场作用下粒子系统火焰的动态模拟

为了真实地模拟火焰在风中摇曳的动态效果,提出一种新的风场作用下粒子系统火焰的动态模拟方法。该方法将风场视为一个包含全域和区域两种类型风场的随机风场,利用Perlin噪音函数生成给定条件下的风速矢量场;进而通过风场影响范围的判定,采用动力学方程实时计算风力作用下火焰粒子的速度和位置,最终实现不同风场作用下火焰的动态模拟。实验结果表明,该方法不仅能绘制出风场中火焰随风摇曳的逼真效果,同时对模拟的实时性有很好的支持。     

基于分形递归算法的树木真实感绘制

快速真实地模拟树在风中的摇曳一直是计算机图形学中的一个挑战性问题,作为自然场景的重要组成部分,树木的真实感模拟也得到人们的广泛重视.树木种类繁多,形态各异,复杂的结构使其无论在造形、存储还是在绘制上都存在着相当的困难.大多数园林设计软件很难构建模型参数可变的三维树.研究了一种简易的基于分形递归算法的建模方法,利用过程参数控制树的摇曳,使模型的真实感更强,变形计算更容易,得到了令人满意的实验效果.     

风场作用下的动态森林场景的实时仿真

为真实地模拟树在风中摇曳的动态效果,将风场视为一个随机过程(场),利用谱分析的方法生成给定条件下的风速矢量场;进而采用简化的动力学方程,实时计算风力作用下树的位移和形变.采用一种混合式几何和图像的表示方法对树木进行参数化建模,并在模型中内建多个细节层次,以便加速场景视点相关的绘制.综合以上算法的交互式漫游系统能实时地模拟包含数千棵树的森林场景在风场作用下的动态效果,初步满足了虚拟现实、战场仿真与数字娱乐等应用的要求.     

基于Perlin噪声函数和动力学的树木折枝模拟

针对树木在风中摇曳的自然现象,提出风力过大引起的折枝现象的模拟。采用Perlin噪声函数模拟动态风场变化,应用动力学知识分析树枝的运动细节得出树枝变形的公式,加入到字符龟解释中,并使用多种规则表达式进行编程实现。实验结果表明树枝在风场作用下作为一个整体运动并最终随机断裂,符合物理上的连续性和一致性。该方法模拟的树木折枝逼真,可应用于游戏、娱乐等行业的形态模拟中。     

一种树木折枝现象的仿真算法

为了快速真实地模拟风力过大引起的树木折枝现象,提出了一种仿真算法。首先结合噪声函数给出一个风场模型,然后应用材料力学知识分析树枝的运动细节后得出树枝的变形参数,并将变形参数加入到树木的分形几何解释中,最后在此基础上设计了树木折枝的可视化仿真方法。该算法可以通过调整风场模型中的参数得到不同风力作用下树木折枝的可视化仿真效果。仿真结果表明了算法的正确性和有效性,能够为统计树木受灾情况提供参考依据。     

脉动风场中的飘雪模拟

飘雪场景的模拟可以大大提高虚拟场景的逼真效果,其中风场的建模是重要的环节.为更真实的表现风的随机性,本文基于格子BGK建立风场,用D3Q7模型改进三维风场的建模方法,引入湍流强度的概念描述风场的湍流程度,根据地表面的粗糙程度和离地高度确定其大小,实验表明该方法能更好的增强模拟风场中飘雪场景的真实性.     

基于L-系统和Perlin噪声函数的风吹树动模拟

分析风中树木运动与其受力关系,提出采用在自然现象中观察到的Perlin噪声来模拟风场变化,利用L系统实现对三维树木的建模,应用材料力学知识分析树枝的运动细节,并得出影响树枝运动幅度大小的公式,编程实现结果表明,该方法模拟的树木运动逼真,可应用于游戏娱乐业和教育业中定型的树木运动模拟。     

三维树木随风运动真实感模拟

提出了一种真实感较强的模拟树在风中摇曳的方法。该方法采用I、系统建立树的有限元模型。引入Pcrlin 噪声函数建立具有自然风的1/f波动特性的风速模型;采用材料力学中梁的运动模型模拟枝干受风力弯曲。详细分 析了树对风的遮挡:枝干遮档和叶子遮档,即风场与树之间的“流固藕合”现象,特别是在处理枝干遮挡过程中,采用了 流体力学中的圆柱绕流模型。实验结果表明,该方法模拟的风吹树动效果逼真,可以达到实时显示的效果。     

Simulation of tree and its swaying with wind generated by L-system

This paper constructs a tree model by using the 3D stochastic and L system with brackets. Adjusting the range of the parameters, the present method ensures a favorable randomness and reflects the reality and the real time. Based on a simple mechanical model, the simulation of the phenomenon of wind swaying trees satisfies visual effects well.     

基于动力学有限元的树在风中摇曳动画

建立了阔叶树在风中的摇曳的有限元模型.考虑了风场与和树之间流固耦合效应,探讨了由平均风压和旋涡脱落引起的2种不同的振动模式,提出一种加速有限元求解的虚拟材料法.通过该模型可以模拟不同风力等级下树的晃动,树的晃动程度与风力等级表中的相符;并通过模拟结果数据库,可生成树在风中摇曳的动画.     

外力作用下番茄植株形变的动态模拟

提出一种模拟番茄植株形变过程的计算机方法.该方法针对番茄的虚拟模型,结合材料力学中弹性杆的变形计算原理,给出计算番茄主茎和叶轴变形的数学公式,并基于阻尼振动原理,模拟了枝茎变形后的形态恢复过程.该方法已经使用OpenGL在NVIDIA GeForce3图形硬件上实现.实验结果显示,利用这种方法可以实现不同拉力和触动力作用下番茄植株形变过程的可视化模拟.     

数据驱动的大规模森林场景真实感动画

提出一种基于数据驱动的大规模森林场景真实感动画的实现方案.该方案预先对单株样本树在风力作用下的运动作高精度的动力学计算,得到高分辨率、精确的树骨架形变序列;然后采用分簇主元分析方法对形变序列数据进行压缩与简化,构建单株树各枝干运动的细节层次;最后基于多株样本树多个细节层次的运动数据合成大规模森林的群体运动.实验结果表明:该方案实现了力学形变数据的高效重用,在森林动画合成效率和真实感上具有一定的优势,能满足对规模和画质要求较高的应用,如影视动画与媒体广告等的需求.     

基于动力学的树在风中摇曳的方法的研究

为了模拟树在风中的摇曳变形,本文基于力学分析,从多个角度考虑树的受力,先计算出风力作用下每个单元段的受力情况,再由末梢枝条向根部进行力的传递,然后在从根部到末梢进行计算以获得整棵树的变形,并在些基础上考虑了风与树间的流固耦合效应,分析了平均效应和脉动效应,给出了相应数学公式,通过以上方法能较为逼真的模拟出树在风中的变形。     

针对机车低频晃车问题的频变阻尼减振器仿真分析研究

针对某型高速机车车体横向低频晃动问题,提出一种将传统抗蛇行减振器替换为频变阻尼减振器(FSD)的抑制方法.首先,应用Simpack建立该机车动力学模型,从车体振动频域分布对车体横向低频晃动特性进行分析,分析表明车体横向晃动频率在1-2Hz之间;然后,建立频率阀的CFD计算模型和FSD减振器数值简化模型;最后,对比应用传...     

森林动态演替现象的可视化模拟

由于自然环境、资源竞争、生长繁衍等因素的影响,森林中树木的空间分布格局不断发生着变化。本文基于森林生态学的相关理论,对森林的这种动态演替现象进行了研究和模拟。我们采用一种二维分布图的形式来着重展现森林演替过程中的自然稀疏、多树种演替和聚集生长三种重要的变化规律,并以此为基础,通过迭代推演的方式实现了森林景观动态演替过程的可视化模拟。模拟计算过程中,为了加速迭代推演过程中最耗时的树木相交测试,本文还提出一种“扩展边界的四叉树”方法,提高了计算效率。本文在生成森林初始分布信息时参考了有关森林空间数据的概念,能够生成符合林业上树木胸径分布的森林数据。本文技术方法不仅可应用于影视动画、虚拟现实等领域,而且在林业科学研究与应用上也具有潜在的应用价值。     

基于混合概率背景模型的视频分割方法

提出一种新的基于混合概率模型的背景建模方法,用于视频中前景物体的检测与分割。主要利用两个概率模型：隐马尔可夫模型和概率图模型建立一个混合的贝叶斯网概率模型,对视频输入中背景变化的时间和空间局部相关性(同现性)进行学习。在建立正确模型参数的基础上,贝叶斯信念传播算法根据图像输入预测当前背景状态的后验分布,并根据预测得到的背景状态对输入图像进行分割。实验结果验证了该方法的有效性和在复杂背景变化下的鲁棒性。