L-系统模拟植物花序的应用研究

L系统是字符串重写系统,把字符串解释成曲线,只要能生成字符串,也就等于生成了图形。将其引入到植物花序生长仿真的研究中,能逼真地描述植物花序生长过程。文章描述在Visual Basic6．0环境下实现了L-System模拟植物花序。     

基于分形几何的动态云模拟

云是一种重要的自然景观。对云彩的模拟在视景仿真系统、计算机游戏、三维动画中有着广泛的应用。该文针对目前一些云彩模拟方法中存在的实现复杂、计算耗时、图像分辨力不高且只能生成静态云等问题,提出了一种在分形几何的Diamond—Square算法中采用改良的随机数发生器和顶点扰动、纹理运动结合模拟实现动态云的方法。基本思想是通过运用二次随机法构造改良的随机数发生器,并把它应用到分形几何的Diamond—Square算法中生成逼真的静态云图,然后通过顶点扰动、纹理运动结合模拟实现动态云。最后运用VC＋＋和OpenGL开发工具实现了云的动态模拟。结果表明,该方法实现简单,可获得实时、逼真的动态云效果。     

基于分形的树木建模算法的研究

基于分形理论的植物模拟,在虚拟场景中已经得到了广泛的应用.其中L-系统以其定义简洁和高度结构化的特点,成为树木模拟最常用的方法之一.针对目前传统的基于L-系统生成的模拟树自相似性太强以及树木主干不够突出的问题,提出了将递归算法和分形L-系统进行嵌套结合,其中用递归算法来生成树木的主干,记录主干的每个生长点,再从生长点处调用L-系统来生成树木的枝叶,最终模拟出一个典型的树木模型.实验结果表明,此算法可以生成层次分明、形态更加逼真的树木.     

基于L-系统的分形植物形态建模方法研究

植物生长过程中所表现出来的分形特征是虚拟植物形态发生的重要研究内容,而L-系统在表达具有分形特征的虚拟植物形态上具有明显的不可控特点,严重影响了L-系统的广泛应用。为了更好地研究自然界植物的分形特征,以植物分枝结构和几何形态的量化为前提,建立植物分形特征和L-系统的映射关系,应用改进的L-系统拟合分形植物的生长过程,并结合B-样条曲线动态控制分形植物的弯曲,生成丰富多样的、具有逼真分形效果的虚拟植物形态。     

基于面向对象的分形植物模拟类库研究与实现

在研究分形L系统植物树木模拟算法基础之上,分析了面向对象技术在分形模拟中的应用,提出了一种基于面向对象的分形植物生成方法.此方法利用面向对象技术的优势,克服了传统分形图形具有的无序性、图形复用率低等缺陷,实现了图形生成快、易移植等特点,扩大了分形图形的应用领域.     

基于L-系统的三维分形植物的算法及实现

分形理论适于解决不规则形态物体的建模仿真问题.分形理论和虚拟现实技术结合起来可以生成逼真、复杂的自然景物.该文将分形理论用于VRML 环境中研究植物的计算机模拟算法.首先介绍了常见的2维和3维分形植物生成算法,总结了它们的利弊.然后提出一种在VRML环境下改进的分形植物生成算法.通过描述树的属性（如树的种类、树的繁茂程度、树叶的形状等）,从而自动生成符合用户要求的三维树.最后给出了产生的3维分形树,并给出了一个应用实例.     

基于分形L系统生成三维景物的算法研究

利用分形L系统模拟三维景物一直受到人们的关注.真实地模拟三维植物的生长过程,关键问题是根据字符串改写命令,如何简单快速地确定植物生长过程中下一个生长点的最终生长方向.在具体分析了植物生长过程后,给出一种简单的植物生长方向的数学表达式,表达式涉及的参数少.形式简单,据表达式设计的算法快速而稳定.最后基于分枝L系统给出了一个随机、递归生成三维树的算法实例,设计算法时,对植物绕轴旋转后的位置确定做了一些简单处理.实验结果表明:简便方法有效、可行;实例生成的树木种类繁多且形态自然逼真.     

利用L-系统和Bezier曲面的植物花朵模拟模型

本文提出了一种模拟植物花朵的模型.在用L-系统描述花朵的拓扑结构的基础上,利用Bezier曲面表现花朵的几何结构, 将花朵的拓扑结构和几何结构结合起来,给出了植物花朵的图形生成算法,并生成了苹果花朵具体实例.该算法简单直观,生成的图形形象逼真,真实感较强,再现了自然美,适合于娱乐和教育等应用领域.     

改进的L系统植物建模方法

L-系统是虚拟植物建模中的重要方法,其基本原理是设定基本的表达规则,经过反复迭代重写和字符解释,从而生成各种各样的图形来.其优点是表达简洁,易于修改;缺点是只注重植物形态结构和生长规则的表达,缺乏植物真实的三维几何表达模型,使建模与真实感处理过程往往脱节.通过对L系统表达机制的分析,引入曲线细分(初始多变形通过重复逼近或插值获得较为平滑的曲线)的思想,提出了一种改进L系统的方法,解决了植物建模过程中真实感处理的问题.通过编程实践,获得了较逼真的计算机模拟图形.     

基于改进L-系统的植物形态建模方法研究

L-系统是表达植物拓扑形态结构的重要方法之一。然而传统的L-系统表达植物枝条弯曲的方法复杂,产生式难以提炼,生成的枝条结构生硬。为了更好地模拟植物枝条弯曲的形态结构,对传统的L-系统进行改进。改进的L-系统将B-样条曲线的数学表达式转化为L-系统的规则产生式,以生长节点为中心,结合B-样条曲线表达,灵活控制枝干的弯曲性,并且采用生长节点的动态数据结构设计,最终实现植物枝条形态的逼真模拟效果。     

三维嵌套L系统及其在植物模拟中的应用

随着分形理论研究的不断发展,虚拟植物已经成为计算机图形学研究的热点问题之一。其中,L系统以其定义的简洁性和高度的结构化特点,成为植物形态模拟中最常用的方法之一。在简要介绍其表达机制的基础上,利用计算机对植物的形态进行了模拟,提出了一种嵌套L系统,它采用过程化形式控制树木的形态,避开了去寻找L系统生成规则的难点,构造了椰子树的模型,从实验模拟结果看,嵌套L系统可以更逼真地反映植物的形态。     

RTIL-system: a Real-Time Interactive L-system for 3D interactions with virtual plants

The L-system is a rewriting process based on formal grammar and is used to generate 3D, dynamic structures such as virtual plants and fractal graphics. In previous works, we highlighted that existing L-system software applications and programs are limited, either in terms of human interaction or in terms of modelling. In particular, few of them allow the user to interact with virtual plants during their growth. Our own L-system engine was developed and called the real-time interactive L-system (RTIL-system). The RTIL-system covers most important L-system extensions such as parametric and context-sensitive features. Furthermore, real-time interactions with the user and the environment with respect to L-system formalism are available. This paper presents an RTIL-system focusing on human interaction, the Partial Interactive Derivation (PID) concept and further progress by the extension of PID to context-sensitive rules. To illustrate the potential of the RTIL-system, the effect of various interactive tasks such as sub-axis additions, pruning and bending on the subsequent dynamic development of virtual plants is described.     

一种通用的植物逼真几何建模方法

针对使用 L 系统进行植物几何建模的具体过程随规则定义的变化而变化的问题 ,提出了一种较为通用的基于 L 系统规则语言分析器的解决方法 ,即通过归纳和抽象得到可以定义多种 L 系统规则的语言 L- plants,并为其构造语言分析器 ,完成 L 系统开始状态和规则的识别 ,进行规则替换 ,以形成最终的字符串 ,最后使用形状语法对字符串进行解释 ,建立出植物的几何模型 .实验证明 ,该方法可以较大幅度地提高植物几何建模的效率     

基于L-系统的三维分形图形描述语言系统

为满足三维分形图形的描述要求,在传统L-系统的基础上提出一种新的三维分形图形描述语言系统——E-L系统。该系统对L-系统的符号进行扩展,以便更好地支持三维分形图形的描述,增加随机参数,使分形图形更加真实,限定符号的类型,使其表达方式更加通用。设计一种三维分形图形的形态控制方法,克服传统分形图形最终形态无法控制的缺点。实验结果表明,E-L系统可以较好地描述具有自相似性的三维分形图形。     

基于迭代函数系统IFS的动态树木模拟

植物作为自然景物中最常见的现象之一,模拟的方法是应用数学和图形学领域的一个重要课题。迭代函数系统IFS是分形理论的重要分支,由于植物结构的自相似性,利用IFS(Iterated Function System)可以逼真地模拟各植物形态,简述几种模拟植物的方法,主要研究迭代函数系统IFS模型,并在VC++6.0环境下基于IFS模型构造出静态蕨叶和树木,详细讨论利用带参量的IFS随机系统实现动画的过程,并利用双缓冲技术,形象逼真地模拟随风摇摆的蕨叶和生长树木的动画效果。实验结果表明,带参数的IFS可使图像发生预期的变化,如果让参数在适当的范围保持连续变化,则动画效果良好。     

二维L-系统的推广及在植物模拟中的应用

弯曲枝条的模拟是植物模拟的重要组成部分,L-系统是植物模拟的重要方法之一。如果用L-系统模拟弯曲的枝条,则需要大量的产生式。通过在产生式中增加弯曲符号以及描述弯曲程度的曲率函数得到了函数L-系统。利用函数L-系统模拟植物,在不改变产生式个数的情况下,通过调整曲率函数能够绘制出相同拓扑结构,但整体形态差异较大的植物;利用函数L-系统模拟具有弯曲枝条的植物,产生式简洁,同时在编程时,容易控制枝条的长度。     

具有生长特征的L-系统模型研究

传统的L系统对于植物生长特征的表达是将表示分枝结构和枝节生长的产生式加以区别,迭代生成描述植物结构的文法系统并结合海龟解释实现植物的可视化模拟,很难真正体现植物生长过程中的“生命”特征。综合考虑L系统对植物生长的表达能力,将具有一定生理年龄和生长年龄的生长单元视为子结构,考虑植物生长的随机特性,植物的动态生长按照隐式马尔可夫过程进行状态转移,从而提出一种广义的L-系统模型,符合植物本身的生长机理。实例验证表明,提出的模型可快速、有效地实现虚拟植物的可视化模型的建立。     

基于遗传算法的三维植物进化模拟

虚拟自然景物技术发展到今天,构造虚拟植物的模型已经很多,但多数都侧重于图形学方面,主要研究对象在某一时刻的形态。受达尔文生物进化论思想启发,借鉴生物界自然选择和进化机制,从植物种群着手,以进化过程为研究对象,为实现计算机对植物进化过程模拟,提出了一种基于遗传算法和L-系统的植物进化模型。该模型无论对于计算机虚拟现实还是植物学研究都具有较高的实用价值。     

基于分形技术的雕刻图形的自动生成

该文提出了用分形技术来自动生成复杂雕刻图形的基本方法,并分别介绍了基于集合分形、函数分形与随机分形的雕刻图形的自动生成过程,分析了分形函数生成雕刻图形的影响因素,论述了通过映射实现由二维分形雕刻图形向三维雕刻图形转换的基本原理。通过分析可得,分形技术是实现复杂雕刻图形自动生成的重要途径之一,在雕刻艺术中,分形技术有广泛的应用前景。