基于辐射度方法的植被真实感模拟

【摘要】随着计算机图形学的飞速发展，虚拟现实已经成为一个非常活跃的领域，并在农业、教育、遥感等领域得到了日益广泛的应用，目前大型网络游戏的美轮美奂的视觉效果正是虚拟现实研究成果的最好展现。而真实感植被模拟又是虚拟现实研究的热点，受到国内外研究机构和学者的关注。植被的真实感模拟研究主要分为两个方面，一是对植被形态的模拟，二是光照渲染。1968年，Lindenmayer提出了L-系统理论，后该理论与计算机图形学相结合，为L-系统在植被模拟领域的应用奠定了理论基础。辐射度方法是一种全局光照模型，是光照渲染的最经典的方法之一。本文提出了一种通过L-系统模拟植被的轮廓并利用辐射度方法对其进行光照渲染来生成植被真实感图形的方法。L-系统的本质上是一个重写系统，通过对植物对象生长过程的经验式概括和抽象，构造初始状态与描述规则，进行有限次迭代，生成字符串并对其进行几何解释，就能生成表现植物生长规律的拓扑结构。目前能够生成真实感图形的光照模型主要有辐射度方法和光线跟踪算法。光线跟踪算法也有着广泛的应用，但它更适用于模拟镜面反射的物体，难以解决多次漫反射和颜色渗透现象。而辐射度算法能够能弥补光线跟踪算法的这些不足，生成更为逼真的真实感图形。同时，辐射度方法与视点无关，更适合应用到场景漫游中。植被模拟的场景的表面绝大多数都是漫反射表面，因而辐射度方法无疑是更理想的选择。本文对L-系统理论做了深入的研究，并在VC++6.0环境下用MFC实现了利用确定性L-系统对植被枝干的三维模拟。本文还深入研究了全局光照模型，着重研究了辐射度方法，并利用辐射度方法实现了对简单场景的渲染。本文在结构上首先介绍了真实感植被模拟的研究背景和研究现状。主体部分简要介绍了光线跟踪算法，详细介绍了辐射度方法，并对形状因子的求解和辐射度方程的求解做了详细的讨论。同时详细介绍了辐射度方法实现流程中的其它环节，并在简单场景下实现了辐射度方法。L-系统理论是本文介绍的另一个重点，这部分简单介绍了L-系统的分类，着重介绍了确定L-系统并对其进行了实现。最后实现了植被形态模拟和真实感模拟的综合，实验性地实现了基于辐射度方法的植被真实感模拟。综上所述，本文实现了利用L-系统对植被形态的模拟和利用辐射度方法的光照渲染，并将二者结合，实现对植被的真实感模拟。
【作者】赵慧；
【导师】钟慧湘；
【作者基本信息】吉林大学，计算机应用技术，2014，硕士
【关键词】计算机图形学；辐射度方法；L-系统；植被模拟；真实感模拟；

【参考文献】
[1]贾海鹏,苏勋家,侯根良,毕松,郭锋,刘朝辉,程勇.Gr/NiFe_2O_4纳米复合材料的制备与形成机理研究[J].稀有金属材料与工程,2014,10:2520-2524.
[2]王浩红.反微乳液法制备TiO_2/CdS/Fe_mO_n及其光催化降解亚甲基蓝研究[D].华东师范大学,物理化学,2004,硕士.
[3]巫昊旻.政府干预与企业债务期限结构[D].浙江工商大学,会计学,2014,硕士.
[4]PierreLegendre.β-多样性的研究:应用多元回归和典范分析研究生态方差的分解[J].植物生态学报,2007,05:976-981.
[5]徐文杰,胡瑞林,岳中琦,谭儒蛟.土石混合体细观结构及力学特性数值模拟研究[J].岩石力学与工程学报,2007,02:300-311.
[6]刘更才,王国荣,梅名庆.城市居民恐震心理分析与对策[J].地震学刊.1994(02)
[7]黄小玲.昆虫生长调节剂对小菜蛾的毒物兴奋效应研究[D].江西农业大学,动物学,2012,硕士.
[8]翟晓洁.装修项目采购模式选择的研究[D].清华大学,项目管理（专业学位）,2013,硕士.
[9]孙福荣.脊髓康对大鼠脊髓损伤后轴突再生微环境的作用机制研究[D].南京中医药大学,中医骨伤科学,2013,博士.
[10]张素君.探讨交替传译译语流利性的缺乏[D].上海外国语大学,翻译,2014,硕士.
[11]王文玲.初中藏语文教材浅层句法分析[D].西北民族大学,语言学及应用语言学,2012,硕士.
[12]黄艳.初探中国当代建筑装饰行业的市场发展[D].南京林业大学,木材科学与技术,2004,硕士.
[13]崔河,刘越.离子型共聚酯及其共混物的流变行为[J].山东纺织经济.2004(04)
[14]张春东.CANDU重水反应堆压力管GRAYLOC密封性能研究[D].浙江工业大学,机械工程,2012,硕士.
[15]张飞翔,齐亮,姚克俭.被动式DMFC气泡行为的实验研究和数值模拟[J].化工进展,2013,02:283-289.
[16]刘大震.硅基单反应腔PCR生物芯片的设计与制作[D].大连理工大学,测试计量技术及仪器,2004,硕士.
[17]王培英.基于LACP多激活检测方法和处理机制的研究[D].西南交通大学,通信与信息系统,2013,硕士.
[18]刘芳.分心刺激数量对不同水平网球运动员视觉选择性注意影响的ERP研究[D].天津体育学院,体育教育训练学,2013,硕士.
[19]蔡小霞.晚清“溢美”型狭邪小说研究[D].陕西理工学院,中国古代文学,2013,硕士.
[20]吴旭.掺锡氧化铟纳米纤维膜制备及其复合光纤性能初探[D].浙江理工大学,材料加工工程,2013,硕士.
[21]程珩,牟瑞芳.基于改进重心法的危险废弃物回收中心选址问题研究[J].交通运输工程与信息学报,2014,04:108-113.
[22]白天毅.基于神经网络的手写体数字识别关键技术研究[D].西安工业大学,计算机技术,2014,硕士.
[23]宋艳丽.蒙古族“博”祭天仪式音乐调查研究[D].内蒙古大学,音乐学,2014,硕士.
[24]徐菡.智能排课系统的设计与实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[25]康俭明.数学思想方法学习的若干研究[D].福建师范大学,教育,2003,硕士.
[26]周永煦.REACH法案对中国化工产品出口欧盟的影响及对策研究[D].云南大学,工商管理,2012,硕士.
[27]章坚民,陈昊,周明磊,陈建,钟一俊,李也白.配电网均匀接线图生成及态势图察觉度计算[J].电力系统自动化,2014,13:166-173.
[28]张文彬.十四大以来社会主义道德建设的历程与基本经验[D].安徽师范大学,中共党史,2004,硕士.
[29]冯悦.大庆市四县农村剩余劳动力转移问题研究[D].黑龙江八一农垦大学,农村与区域发展,2014,硕士.
[30]秦岭.胃肠间质瘤基因突变与临床病理特征、免疫组化表达相关性研究[D].南方医科大学,肿瘤学,2012,硕士.
[31]赵莉.新媒体科学传播亲和力的话语建构研究[D].中国科学技术大学,公共管理,2014,博士.
[32]李清华.渝东南本土文化校本课程发展的现状及策略研究[D].西南大学,课程与教学论,2013,硕士.
[33]李振良.几类积分不等式的研究及应用[D].曲阜师范大学,应用数学,2013,硕士.
[34]孙洪伟.猪源H5N1亚型禽流感病毒的分离、鉴定及其进化分析[D].吉林农业大学,预防兽医学,2012,硕士.
[35]王威.我国蘑菇出口的国际竞争力及影响因素分析[D].山西财经大学,国际贸易学,2014,硕士.
[36]吴双.中美商誉会计处理比较研究[D].北京交通大学,2014.
[37]覃露才.LNG汽化站储罐自增压过程动态模拟研究[D].哈尔滨工业大学,供热、供燃气、通风及空调工程,2014,硕士.
[38]拓墣产业研究所上海子公司研究员张之烦.触控面板产业面临变局[N].中国电子报,2013-01-15006.
[39]资俊.社会性别视角下中国女性体育发展研究[D].天津体育学院,体育人文社会学,2013,硕士.
[40]梁军会.高中英语课堂教师话语的人际功能研究[D].浙江大学,英语学科教学（专业学位）,2013,硕士.
[41]吴怡.大黄敷脐对慢传输型便秘小鼠影响的实验研究[D].浙江中医药大学,中西医结合护理,2014,硕士.
[42]贾艳飞.鞍区占位病变术后高钠血症的临床分析[D].吉林大学,外科学,2013,硕士.
[43]蒋雅娜.智能材料结构中压电元件局部脱胶损伤特性研究[D].南京航空航天大学,测试计量技术及仪器,2004,硕士.
[44]赵亮.环境镉接触人群锌状态与镉损伤的关系[D].遵义医学院,卫生毒理学,2012,硕士.
[45]张钟秀.基于PLIF/Mie煤油超雾化粒径二维分布测量研究[D].中国科学技术大学,机械电子工程,2014,硕士.
[46]张文婷.多重异质性与跨国并购决策[D].华中科技大学,国际贸易学,2012,硕士.
[47]张元媛.多电平直流变换器及其控制策略的研究[D].南京航空航天大学,电力电子与电力传动,2004,硕士.
[48]付叶宏.晋宋的山水赋研究[D].河北大学,中国古典文学,2003,硕士.
[49]崔海英.中国履行应对气候变化的国际义务的法律路径探析[D].吉林大学,法律,2013,硕士.
[50]赵鹏飞.某综试舰损管及火灾监报系统的设计开发研究[D].江苏科技大学,船舶与海洋工程,2013,硕士.