导读:本文包含了虚拟自然场景论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:虚拟现实,自然环境仿真,地形生成,植被景观生成
虚拟自然场景论文文献综述
武文杰[1]（2019）在《基于虚拟现实技术的大场景自然环境仿真的研究》一文中研究指出自然环境仿真技术是计算机科学中的一项重要科研课题,也是虚拟现实领域中应用广泛的技术。面向于不同方向的应用,实现自然环境仿真的技术会有所不同。例如,面向于地学研究、地外行星地貌研究时,实地测量地表高度数据是一种有效的研究手段;面向于飞行模拟器中的地景生成、虚拟沙盘生成和游戏中场景生成时,低数据存储和高效的自动生成技术成为主要手段。自然环境仿真技术中的重点是地表形态模拟和自然景物模拟,其中,分形算法是广泛应用的地形高度数据自动生成方法,但该方法无法确保生成具有指定形态的地形地貌,面对该问题,如何简单高效地生成具有指定地表轮廓结构、并兼具地表细节的地形是其难点;自然环境仿真中另一个难点是生成植被覆盖区问题,如何模拟出真实世界中植被覆盖区域复杂的轮廓形态特征是本问题的难点。本文将就自然环境仿真中的宏观地貌形态生成和地表植被覆盖区生成问题进行研究。本文主要完成以下工作内容:(1)提出一种指定轮廓的地形高度图生成方法。该方法首先基于有限二维离散点对地形形态进行控制,并插值离散点存储的高度数据,在过渡区间生成原始地形轮廓数据;针对插值数据值超出灰度值值域的问题,提出地形数据规范化公式,将插值数据规范到合理区间,由此生成地形轮廓高度图;最后结合本文提出的随机权重地形数据融合公式,将该地形轮廓数据与分形噪声数据相融合,生成一种具有宏观地形轮廓结构并具有一定地表细节的目标地形高度图。(2)提出一种植被覆盖区生成方法,解决模拟真实自然环境中植被覆盖区复杂轮廓形态特征的问题。对真实环境中植被分布区宏观形态特征进行分析,面向于不同植被在大小规模不同的地形上的分布特点,设计了不同的水平和垂直方向植被分布区间,在此基础上,基于水平、垂直方向植被分布区间分别对分形噪声灰度图和本文提出的目标地形高度图进行二值化处理,生成水平、垂直方向植被分布图,最后将两者做异或运算获取地表植被分布图;再对植被模型进行重定位计算,解决分布区内植被排布过于整齐和低概率出现的植被悬浮地表之上的问题。(3)提出一种自然环境仿真构建方案,该方案基于目标地形高度图与地表植被分布图作为生成虚拟自然环境的基础数据,并面向大规模地形上的植被分布区生成问题进行优化。其中基于目标地形高度图数据,生成具有指定地形轮廓的地形网格;基于地表植被分布图数据,生成具有复杂轮廓形态特征的植被分布区域。针对大地形实时效率问题,应用LOD技术对大地形和植被覆盖区的实时渲染进行优化;基于地表植被分布图的特点,设计一种优化方法,该方法通过赋予地表植被分布图一个随机扰动量控制每一个位置是否生成植被,在不影响植被覆盖区整体效果的情况下,通过扩大随机扰动量的值域空间,降低植被生成概率,从而提高自然环境渲染的实时效率。(本文来源于《吉林大学》期刊2019-06-01）
王祖新[2]（2014）在《虚拟环境下自然场景的渲染研究》一文中研究指出自然场景的渲染一直是计算机图形学研究的一个热点,同时也是一个技术难点。高效的自然场景渲染技术,能够在有效保证自然场景的渲染速率的前提下,提高场景渲染的真实度。本文结合自然场景渲染相关技术以及GPU技术,对自然场景渲染中的若干关键技术进行了研究,主要研究工作如下：首先,调研了国内外自然场景渲染的方法,针对建模技术真实感不够强、渲染技术不能满足实时性和真实性要求等问题,通过Maya建模软件实现树木的建模工作,并且在树木的渲染过程中将LOD技术与Billboard技术融合,实现不同模型间的切换,达到了在满足真实度的前提下提高渲染效率的目的。其次,研究了不同的阴影技术以及其应用场景。针对复杂场景中阴影建模一般采用阴影图技术实现,但存在边界走样的问题,本文采用光源空间透视阴影图结合OSG技术实现阴影的改善。同时,针对树木动画提出了简化的树木动画模型,利用GLSL着色语言实现树木动画的特效。再次,研究了水的渲染方法。提出针对不同水的模型,采用不同的算法分别实现不同状态下水的模拟,并利用着色语言实现光的折射和反射现象的模拟。最后,综合渲染技术及其相关技术搭建虚拟高尔夫模拟系统。(本文来源于《北京邮电大学》期刊2014-01-14）
王海玲[3]（2013）在《虚拟自然场景建模与绘制关键技术研究》一文中研究指出随着虚拟现实技术应用的推广和普及，虚拟场景建模与绘制技术研究逐渐成为一个热门研究课题，并已被广泛应用于战场仿真、航空航天、自然风光展示、远程教育和训练培训等众多领域。近年来，由于人们对虚拟场景真实性需求的不断提升，虚拟场景仿真突现出模型建模复杂度、规模性与绘制速度之间的矛盾问题。在建模真实感和绘制实时性相平衡方面，建模与绘制技术研究仍存在着诸多挑战，因此，对虚拟自然场景建模与绘制技术的研究具有重要的理论意义和应用前景。本文重点围绕模型简化、大规模地形建模与绘制、动态海面波浪建模与绘制以及碰撞检测等关键技术进行分析和研究，具体内容如下：（1）模型简化是实时绘制的必要前提和重要手段，本文重点研究特征保持的模型简化技术。针对QSlim算法的过简化问题，提出区域划分和多特征引导的模型简化方法。首先在分析物体属性特征的基础上，对模型进行区域划分并计算其叁角形单元的分布密度，以控制模型简化深度，然后利用模型的几何特征、视觉特征构造多特征度量函数，以增强简化模型的特征保持，使新方法在保证计算速度的同时也可有效保持简化模型的特征信息。（2）地形是虚拟自然场景仿真的基本组成部分，针对大规模地形的复杂度与绘制速度间的矛盾问题，提出大规模地形的数据组织与调度方法，即外存数据管理和内存多线程调度。在外存方面，将大规模地形进行分块，分别创建多分辨率层次，并结合顶点相关性进行数据排序和压缩；在内存方面，利用基于视点运动特性进行地形数据预取，并采用多线程并行策略进行数据调度，使该方法在保证地形真实感的基础上，减少数据调度量，从而提高地形绘制速度。（3）动态海面模拟是影响虚拟自然场景仿真质量的关键因素，针对动态海面模拟中的真实感和实时性间的矛盾问题，提出算法调和的动态海面建模方法。该方法将动态海面视作基波、高频细波和光照模型的调和产物，结合海浪谱参数和余弦波迭加构造基波模型，利用基于波浪动态特征修正的分形算法调和海面的高频细波，最后研究GPU调和的海面光照技术，使该方法在不影响动态海面视觉效果的前提下，可有效提高其绘制速度。（4）碰撞检测是虚拟场景仿真的“生命”体征之一，考虑碰撞检测算法的实时性需求，提出基于CPU和GPU的并行碰撞检测方法。在分析拓扑结构图的基础上，创建拓扑结构图引导的包围盒层次，并结合拓扑结构图同层节点间的分离性，提出CPU多线程并行策略更新和遍历包围盒及包围盒层次，此外，利用GPU并行计算叁角形的相交性，并研究数据组织方法和通信策略以提高CPU与GPU间的通信效率，使该方法能有效减少包围盒相交测试对的数量，提高碰撞检测速度。(本文来源于《哈尔滨工程大学》期刊2013-03-01）
黄文州[4]（2009）在《基于3ds Max 9插件技术的虚拟自然场景》一文中研究指出通过对虚拟自然场景制作过程的介绍,探讨了Autodesk公司出品的一款着名3D动画软件3ds MAX 9及其自然景观插件DreamScape、植被插件SpeedTree在虚拟自然场景创作中的使用方法和技巧。(本文来源于《电脑知识与技术》期刊2009年27期）
黄争舸[5]（2008）在《虚拟自然场景建模和可视化的若干问题研究》一文中研究指出虚拟自然场景的建模和可视化是一个极富挑战性的研究课题,在GIS、娱乐与游戏、研究与教学、合成环境、飞行仿真、数字展示、虚拟战场等众多领域都具有广阔的应用前景。自然场景所包含的内容非常广泛,包括天空、陆地和海洋,以及空中、地上、水上水下的各种现象,这些场景和现象的建模和可视化方法多种多样,非常复杂。虚拟自然场景是一个典型的交叉研究领域,所涉及的领域非常多,包括生物学、物理学、计算机科学等。本文的研究主要从计算机科学与技术的角度出发,针对自然场景建模和可视化研究中所广泛关注的叁大目标,即真实性、实时性和可展示性,围绕该领域中关于单株植物的快速建模和可视化、大规模地形的实时绘制、大规模自然场景的软硬件环境构建和交互方法几个主要问题进行了深入研究。本文的具体内容包括:第一,研究了基于L系统的虚拟植物生长模拟。这类模拟通常是计算和数据密集的过程。本文基于L系统内在的分支结构,利用二叉树作为底层数据组织方式重新实现了一类带括号的随机的上下文相关参数L系统。和传统的利用数组作为底层数据结构的L系统相比,新系统在生长模拟环节有更高的时空效率,且具备更好的可扩展性。此外,利用单株植物生长过程内在的并行逻辑,研究了单株植物的并行生长模拟算法,并实现了单株植物的sort-last并行绘制算法。数值实验证明了多处理器架构下我们并行算法的有效性。第二,研究了基于不规则叁角网的分块地形绘制算法。随着GPU技术的发展,地形实时绘制算法研究的焦点转移到如何充分利用GPU的渲染和计算能力,减轻CPU的实时计算负担上。通过一个预处理过程,分块LOD算法可达到上述目的。但现有算法主要是基于半规则叁角网生成技巧设计的,与之相伴的顶点冗余现象会造成实际网格规模要远大于用户的需要。本文基于Bowyer-Watson增量插点技巧,实现了一个健壮的Delaunay网格生成算法,用于生成不包含任何冗余顶点的不规则叁角网。典型应用中,新算法能使网格规模降低3成左右,这不仅显着减少了预处理所产生的中间文件大小,也有利于提升后续的绘制效率。第叁,研究了大规模自然场景半沉浸式展示平台的设计方法。该平台使用微机集群进行并行绘制,使用投影机阵列拼接构成大尺寸高分辨率的显示环境,使用摄像机跟踪手势进行人机交互和场景漫游。主要工作包括:(1)系统研究了新型的完全基于通用硬件的大规模自然场景展示平台构建方法,包括整个系统的软硬件架构、并行绘制体系,以及投影仪的几何和色彩校正。(2)提出和实现了一种基于摄像机的手势交互方法。该方法使用经验模型进行肤色分割实现手的检测,使用CamShift算法进行手的跟踪,使用Freeman算法进行轮廓抽取,并根据曲率实现手势识别。最终将手势识别结果转换为通用的鼠标和键盘指令,对场景进行操纵。最后,为验证和展示上述研究成果,本文以显示墙为显示终端,将本文实现的虚拟植物建模及地形可视化算法,与其他叁类景物元素(植被、水和天空)的常用可视化算法相集成,实现了一套具有多种组成元素的复杂场景系统。利用手势交互,用户可以有效地在这些场景中漫游,获取半沉浸式的交互感。(本文来源于《浙江大学》期刊2008-04-01）
张帆[6]（2006）在《虚拟场景中的自然景物模拟》一文中研究指出自然景物的模拟是计算机图形学领域和虚拟现实领域的研究热点和难点。不规则模糊物体的建模和实时绘制方面都有很多值得研究的问题。粒子系统在不规则模糊物体的模拟方面取得了很大的成果，并已经走向了成熟的应用阶段，但是其自身模型还是存在着一定的局限性，因此在真实感的提高上必须寻求与物理模型的结合。而物理模型的算法往往因为模型的精确性带来的复杂度使得求解过程困难，因此在实时性上又无法得到保证。 本文对虚拟场景中各种自然景物的算法进行了广泛的研究，在此基础上重点研究了流水的粒子系统和CFD物理模型算法，基于Stable Fluid思想定制了一种浅水波方程的近似迭代求解方法来完成水面高度场的模拟，采用OpenGL的多纹理贴图功能，结合简单的线性反射和折射模型完成了水面的绘制，并在此基础上研究了粒子系统水滴和水面高度场的交互问题，给出了一个简单的碰撞检测模型。以上算法具有很强的真实感，并具有较好的实时性和稳定性。(本文来源于《南京理工大学》期刊2006-06-01）
王琰,祁燕,张鑫[7]（2002）在《虚拟场景叁维自然景观的分形模拟》一文中研究指出虚拟场景构造中基于图形的自然景观生成技术是当今国内外研究热点 .本文运用分形几何学原理和方法 ,生成了随机叁叉树和叁维地形 ,并采用计算机图形学技术进行了渲染(本文来源于《沈阳工业学院学报》期刊2002年03期）
淮永建,郝重阳,张先勇,罗冠,齐敏[8]（2001）在《基于分形的实时虚拟自然场景生成》一文中研究指出本文提出了基于分形虚拟自然场景生成方法.在生成地形和天空云彩时利用了分形随机中点位移算法,场景中的叁维树利用分形L～系统算法绘制,利用形态构造法模拟树叶,可生成形态各异的树木.该算法具有简单、快速、交互实时性好等特点,生成的场景逼真,可满足虚拟场景交互显示的需要。(本文来源于《中国图象图形学会第十届全国图像图形学术会议（CIG’2001）和第一届全国虚拟现实技术研讨会（CVR’2001）论文集》期刊2001-05-01）
胡泊,吴慧中[9]（1999）在《虚拟场景中自然景物的真实感与实时性的研究》一文中研究指出从真实感与实时性两个方面着手，深入研究了虚拟场景中云彩、树木等自然景物的建模及其生成算法。提出了一种基于迭代函数系统ＩＦＳ与颜色溶合的云彩模型及实时生成算法。还采用分枝与高度抽象外形的方法，对树木构造了模型，并提出了实时生成算法。目前，上述两种模型及其算法已采用ＶＣ＋＋语言与ＯｐｅｎＧＬ库函数编程，在Ｉｎｔｅｌ３００微机平台上得以实现，其实时性和真实感效果均较好。(本文来源于《系统工程与电子技术》期刊1999年07期）
虚拟自然场景论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
自然场景的渲染一直是计算机图形学研究的一个热点,同时也是一个技术难点。高效的自然场景渲染技术,能够在有效保证自然场景的渲染速率的前提下,提高场景渲染的真实度。本文结合自然场景渲染相关技术以及GPU技术,对自然场景渲染中的若干关键技术进行了研究,主要研究工作如下：首先,调研了国内外自然场景渲染的方法,针对建模技术真实感不够强、渲染技术不能满足实时性和真实性要求等问题,通过Maya建模软件实现树木的建模工作,并且在树木的渲染过程中将LOD技术与Billboard技术融合,实现不同模型间的切换,达到了在满足真实度的前提下提高渲染效率的目的。其次,研究了不同的阴影技术以及其应用场景。针对复杂场景中阴影建模一般采用阴影图技术实现,但存在边界走样的问题,本文采用光源空间透视阴影图结合OSG技术实现阴影的改善。同时,针对树木动画提出了简化的树木动画模型,利用GLSL着色语言实现树木动画的特效。再次,研究了水的渲染方法。提出针对不同水的模型,采用不同的算法分别实现不同状态下水的模拟,并利用着色语言实现光的折射和反射现象的模拟。最后,综合渲染技术及其相关技术搭建虚拟高尔夫模拟系统。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
虚拟自然场景论文参考文献
[1].武文杰.基于虚拟现实技术的大场景自然环境仿真的研究[D].吉林大学.2019
[2].王祖新.虚拟环境下自然场景的渲染研究[D].北京邮电大学.2014
[3].王海玲.虚拟自然场景建模与绘制关键技术研究[D].哈尔滨工程大学.2013
[4].黄文州.基于3dsMax9插件技术的虚拟自然场景[J].电脑知识与技术.2009
[5].黄争舸.虚拟自然场景建模和可视化的若干问题研究[D].浙江大学.2008
[6].张帆.虚拟场景中的自然景物模拟[D].南京理工大学.2006
[7].王琰,祁燕,张鑫.虚拟场景叁维自然景观的分形模拟[J].沈阳工业学院学报.2002
[8].淮永建,郝重阳,张先勇,罗冠,齐敏.基于分形的实时虚拟自然场景生成[C].中国图象图形学会第十届全国图像图形学术会议（CIG’2001）和第一届全国虚拟现实技术研讨会（CVR’2001）论文集.2001
[9].胡泊,吴慧中.虚拟场景中自然景物的真实感与实时性的研究[J].系统工程与电子技术.1999