试论基于fbm的可控性真实感地形的生成方法研究

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1、中国海洋大学硕士学位论文基于FBM的可控性真实感地形的生成方法研究姓名：高秀荣申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：李庆忠20070601基于FBM的可控性真实感地形的生成方法研究摘要真实感地形的生成算法一直是计算机图形学的重要内容，而随着计算机图形学的不断发展，具有真实自然视觉效果的虚拟环境仿真技术正发挥着越来越重要的作用。分形布朗运动(F踟)是现代非线性时序分析中的重要随机过程，它能有效地表达自然界中许多非线性现象，也是迄今为止能够描述真实地形的最好的随机过程。根据实现方法的不同，FBM可细分为泊松阶跃法、傅立叶滤波法、随机中点位移法、逐次随

2、机增加法和带限噪声累积法等。随机中点位移法由于生成地形视觉效果好、算法可行性高而成为地形模拟的一种代表性方法，遗憾的是利用这种方法形成地形形态事先无法预知和控制，如无法预知与控制地形中山峰的个数、峰顶的位置和高度、山体各面的根糙度与颜色等。针对以上问题，本文主要做了以下两方面(造型模块和显示模块)的研究工作：(1)造型模块：提出了一种新的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。利用这种方法可以方便、快速

3、地生成人们期望的多峰山脉地形、一般平缓地形、以及复杂的组合地形数据模型。(2)显示模块：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。其中涉及的主要工作包括：三维变换、消隐、颜色、光照和材质等处理。为了更好的体现生成地形的真实感，本文用随机中点位移法生成蓝天白云纹理图作为地形的背景，并通过改变不同地貌的颜色来产生多姿多彩的地形(如雪山、平地)。模拟实验结果表明本文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

4、的问题。关键词：分形；分形布朗运动：随机中点位移法；地形：OpenGLStudy013GeneratingMethodforCentreIableandReaI-sticTerrainBasedonFBMAbstractThegenerationalgorithmofrealisticterrainisalwaystheimportantpartofcompmergraphics，andtechniquesofenvironmentsimulationwithnaturaleffectshavebeenbecomingmoreandmoreimportantw

5、iththedevelopmentofcomputergraphics．FractionalBmwnianMotion(FBM)isthemostimportantstochasticprocessinthemodernnon-lineartimeseriesanalysis，whichCannotonlyexpressmanynon-imearphenomenainnature，butalsobethebeststochasticprocesstodescriberealterrain80far．Mostfractalterrainmodelshavebee

6、nbasedononeoffiveapproaches：Poissonfaulting，Fourierfiltering，randommidpointdisplacement,successiverandomadditions，andsummingband-limitednoises．Randommidpointdisplacementisarepresentativealgorithmofterrainsimulationbecauseofitsgoodvisualeffectsofgeneratedterrainandhi曲praeticabilityof

7、thealgorithm’Simplementation．Butthegeneratedterrainbythismethodisunpredictablebeforehandanduncontrollable，forexample，we啪notpredictandcontrolthenumberofthegeneratedmountainpeaks，thepositionandelevationofthemountainpeak，thecolorandroughnessofthemountainandSOon．Aimingatresolvingtheprob

8、lemabove，thispaperd