基于随机中点位移法的三维地形模拟

分形布朗运动FBM是分形几何的重要内容 ,利用它可以构建出极具分形特性的三维几何模型 ,这种几何模型可以用来生成多种不同的自然对象 ,如山脉、云彩等的真实感图形。随机中点偏移法是生成分形布朗运动的重要方法。该文简单介绍了随机中点位移法模拟地形的几种方法 ,特别是其中的菱形 -方形法 (Diamond -Square法 ) ,详细介绍了其原理 ,位移量以及实现的算法 。

随机中点位移法在三维地形插值显示的适用性分析

三维地形模拟技术是当前计算机绘图领域中研究的重点之一。针对粗略地形的格网用分形技术进行插值,通过定量数据分析分形计算效率,预测产生的分析数据量。基于随机中点位移法中的菱形-方形法三维地形模拟;通过统计数据量和效率推求合适的递归次数范围,缓解计算量和地形逼真度之间矛盾的方法,以及用此方法进行三维地形的分析和预测的适用性分析。

随机中点位移法在测井曲面模拟中的应用

在本文中,作者首先对随机中点位移法进行了研究和探讨,并将该插值方法应用于实际的储层参数数据处理中,取得了较好的效果。这表明随机分形插值方法是在收集数据不多甚至很少的情况下,一种简单而有效的方法,值得进一步的研究和推广。

随机中点位移法在测井曲线模拟中的应用

基于随机分形插值方法,首先利用R/S分析来对一条测井曲线进行分形处理得到Hurst指数,然后利用所得Hurst指数来对同一口井的另外一条测井曲线进行随机分形插值模拟,插值得到的测井曲线与原始曲线符合良好。

基于分形理论的随机位移算法

为了解决基于分形理论的中点位移法对地形仿真产生的皱折问题，对中点位移法的固定间隙度进行改进，使中点细分扩展到任意尺度细分，采用了线性插值的随机位移算法对地形进行仿真，达到好的可视性．该方法间隙度调节灵活，实现简便，合成速度快，实验结果证明了该算法的有效性．

地形生成的细分随机移位方法

将4点细分格式推广到三维表面,提出一种基于四边形栅格4点细分格式的随机移位地形生成方法.实验结果表明提出的算法可以方便生成具有真实感、基本可控性的山脉地形,较好地解决了传统随机中点移位方法对生成地形的形状无法预测和控制、裂缝和不真实的问题.

基于RMD法的农业土壤表面三维重构与分析

[目的]土壤表面模型是分析土壤与车辆耦合作用的基础,为获取相对逼真的土壤表面模型,本文改进并分析了一种表面插值重构方法。[方法]首先利用不平度测试仪获取3种农业土壤的三维数字高程数据,使用一定的剔除率对原土壤高程数据进行剔除,得到3组剔后数据,求出剔后数据中各行、各列2D数据的Hurst指数,并应用于随机中点位移法过程参数的求解中。改进随机中点位移法,使用此法对剔后数据进行一次和二次分形插值重构,求解并分析3种土壤原始测量数据及重构前和重构后数据的平均值、峰度系数、相对误差、分形维数和RMS高度,同时,也使用传统的随机中点位移法和迭代函数法对3种土壤的剔后数据进行分形插值,并与改进随机中点位移法进行对比分析。[结果]改进的随机中点位移法是一种高效、稳定的分形插值方法,使用此法对矩形区域高程数据进行的插值重构能使重构后的数据在分形计盒维数、平均值及峰度系数方面与原数据之间的误差基本保持在5%以内,说明使用改进的随机中点位移法重构后能较好保持原数据的特性。[结论]该研究为进一步分析土壤与轮胎耦合作用提供了精细和高效的土壤表面模型建立方法。

三维可控真实感地形生成方法研究

提出了一种基于分形布朗运动的形状基本可控的真实感地形的生成方法。根据地形上少量特征点的三维坐标,将地形的整个平面区域划分成几个三角形,然后对每个三角形,利用改进的随机中点位移法进行三维地形数据的细分与迭代生成。并在PC机上用VC++6.0结合OpenGL编程,将生成的三维地形数据转化为具有真实感的可视化图形。模拟实验结果表明所提出的算法可以方便生成具有真实感、可控性的多峰山脉地形、一般平缓地形、以及复杂的组合地形,较好地解决了传统分形布朗运动对生成地形的形状无法预测和控制的问题。

各向异性的分形地形生成方法研究

传统的分形地形生成方法得到的地形是各向同性的,为了使生成的分形地形具有各向异性特征,提出了一种新的分形地形生成方法,该方法利用组合分形布朗曲面模型,将具有不同特征的两种分形布朗曲面相融合,使得生成的地形具有各向异性特征。对组合分形布朗曲面算法进行了仿真实验,生成了最终的分形地形。对仿真结果的分析表明,生成的分形地形的特征具有各向异性特征,和实际的自然地形特征相符合,从而证明了该算法的有效性。

分形插值算法在分形自然景物模拟中的应用

分形方法可以模拟传统欧氏几何方法所不能描述的各种自然景物,如云层、山脉等。对分形自然景物模拟中的随机中点位移法和分形插值算法进行了回顾和分析,给出了基于Diamond-Square算法的山峰纹理图和蓝天白云的详细设计和迭代实现过程。OpenGL试验的结果表明分形插值算法对自然景物的模拟非常逼真,可以在虚拟场景的自然景物生成中得到应用。

基于分形法在计算机上仿真自然景观方法研究

自然景观的计算机三维模拟是计算机图形学研究的重要领域之一,分形法是近年来流行的和使用最多的地形生成方法,运用这种方法可以模拟地形、海浪、云彩等自然景观。该文主要描述了基于分形技术的分形布朗运动fBm以及在此基础上提出的随机中点位移法,给出了算法的实现细节和程序实现的细节,并且在Delphi7和OpenGL环境下运用上述方法实现了对山脊和山脉的仿真。试验结果证明应用这种方法生成的山脊及山脉具有较好的真实感,并且算法简单、易于实现、合成速度快,在实际中是切实可行的。

一种伪装阵地构造方法研究

针对阵地伪装的重要性,提出一种新的伪装阵地构造方法。该方法通过GIS获取阵地地貌信息,以阵地的典型特征地貌为原型,结合各种约束条件提取其地形定量因子构造伪装阵地初始模型。利用随机中点位移法中的菱形-方形网算法进行迭代运算生成随机分形模型,通过加权融合构造出伪装阵地精细模型。对该伪装阵地构造方法进行仿真实验,实验结果表明,该方法有效、可行,能较好地构造伪装阵地。

分形表面建模方法的比较研究

随机中点位移法、二维Weierstrass-Mandelbrot函数法和离散傅里叶变换法是粗糙零件表面分形建模的3种常见算法.针对它们的合成速度、合成精度以及合成表面的均方根偏差进行了比较和研究.研究发现,离散傅里叶变换法的合成速度仅稍慢于随机中点位移法,但其合成精度以及对均方根偏差的控制能力,均优于其余2种方法.

航拍影像模拟的生成算法

为了在战场模拟和教育训练等情景中有效地使用航拍影像,减少实地拍摄的成本,提出了航拍影像模拟的生成算法。航拍影像模拟主要采用可视化技术对大地景象和动态云图进行再现。改进随机中点位移法生成全闭合的2个基本数据场;运用锐化方法将第1个数据场生成边缘相对清晰、分布相对集中的云场;将云场进行平移和变形,得到受风场影响的动态变化的云图;将第2个数据场映射生成连续的大地;最终进行云图和大地叠加显示,实现航拍影像的模拟。仿真模拟算法在虚拟战场环境模拟软件中进行了应用,模拟仿真效果满足了系统的需要。

一种基于RMD的可控性真实感山脉的模拟方法

提出了一种利用山脉的少量特征点的三维坐标,采用分形技术快速生成可控性、真实感山脉的方法,并在PC机上用VC++6.0结合OpenGL编程,将生成的山脉数据转化为具有真实感的可视化图形。模拟实验结果表明提出的算法成功解决了传统的基于RMD的山脉生成算法中山脉形状无法控制的问题。

基于随机分形的地形场景的研究

三维地形的计算机模拟是计算机图形学研究的重要领域之一,指出随机中点位移法的数学模型与真实地貌特征基本吻合,用分形技术中的随机中点位移法,在VisualC++和OpenGl环境下,实现了三维地形的仿真;为了使三维地形更具逼真性,采用纹理映射和光照映射来处理细节。实验结果表明应用这种方法生成的三维地形具有较好的真实感,算法简单、易于实现。

基于融合曲面造型方法的预定形状山脉地形生成

随机分形法和曲面造型法分别在地形生成的随机性和可控性方面能起到一定的作用。为达到生成预定形状山脉地形的目的 ,提出了一种基于融合曲面生成具有预定形状山脉地形数据模型的方法。该方法以曲面造型法生成的高斯函数曲面作为控制源曲面 ,利用随机中点位移法对其进行迭代运算生成山脉地形数据模型 ,可使得所生成的山脉地形既具有预定形状 ,又满足真实感和随机性的要求。用高斯函数生成控制源曲面的方法 ,实现了只需通过几个直观的参数 ,就可以方便地进行山包源曲面形状控制的目的。对于用随机中点位移法或融合曲面法 ,生成的曲面总存在局部尖峰的问题 ,给出了一种局部平滑方法 ,能有效地平滑曲面的局部尖峰 。

基于OpenGL的随机分形地形研究

针对随机中点位移三角形边界细分法生成地形时存在的裂痕问题,提出了一种解决方案,将边中点位移的随机量用链表进行了存储,避免了公共边的中点被位移两次,从而很好的解决了裂痕问题,得出了较好的效果。同时比较了不同递归次数生成地形的特点。实验中采用OpenGL绘图工具,对生成的地形进行纹理贴图,取得了较好的地形仿真效果。

Unity3D下一种基于Perlin噪声的地形仿真方法

针对传统随机中点位移法在地形仿真中存在的绘制过程复杂、细节表现不足、山顶处易出现失真的问题,提出一种在Unity3D下利用Perlin噪声构造分形,并对网格顶点进行位移映射进而生成地形的方法。根据设定好的分辨率构造网格,计算并叠加各顶点不同频率的噪声值构造分形,最后对网格顶点进行位移映射,生成满足要求的地形。在噪声计算过程中修改了随机梯度选取方法,可使梯度选取更具有随机性,且计算出的噪声值分布更加均匀,避免了在山顶处出现失真的现象。实验结果表明,该方法可以很方便地实现三维地形仿真,并能很好地表现地形细节特征,解决了因山顶过于尖凸出现的失真问题。

基于分形特征的交通运输车辆行走路面的三维重构

为获得路面激励,通过理论推导实现基于分形特征的交通运输车辆行走路面的三维重构。对国际与国家规定的标准路面谱进行逆傅里叶变换以产生随机路面样本,用轮廓均方根法获得路面平均分形维数(1.59);结合二维路面的统计特征,根据随机中点位移法和三角剖分法,建立三维路面理论模型;对各等级路面进行三维仿真,其纵向任一截面可作为二维仿真路面。该建模理论适合行走路面的三维重构。