基于3D手绘的植物建模与真实感处理研究

发布时间：2024-04-13 06:42

　　随着虚拟产业的飞速发展,植物建模在游戏设计、三维场景制作、虚拟现实等方面发挥着越来越重要的作用。其中,视觉效果和建模效率是最为关心的问题。然而,植物树木的几何多样性和复杂性给建模任务造成了很大的困难。因此,如何简化植物建模方法并保证模型结果适应各种行业需求是植物建模研究的重要的研究方向。本文在深入研究了现有植物建模方法的基础上提出了一种直接在3D空间作图建模植物的方法,该方法基于一个特殊的3D空间,通过交互式手绘的方式完成复杂结构植物的建模任务。本文的主要研究内容包括以下四个方面:(1)提出并设计了一个虚拟的交互式3D空间绘制模型方法。用户可以通过鼠标画笔在2D屏幕上直接绘制3D植物模型,该3D空间提供多种空间变换方法(多轴旋转、平移、缩放等),空间支持不同密度需求下的空间分割,能够存储大量的顶点信息和颜色信息,支持用户作图时通过快捷键变动空间,实时反馈画板上三维点的投影并通过匹配算法形成连续的3D图像,支持用户主动选择、修改、删除3D空间中的任何点集,并就可能出现的不合理空间问题提供解决方案。(2)提出并实现了绘制复杂结构植物模型的方法以及优化算法。通过记录鼠标轨迹,针对绘制图像可能...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 课题研究背景
        1.1.2 课题研究意义
    1.2 国内外研究现状及成果
        1.2.1 基于规则的植物建模
        1.2.2 基于图像的植物建模
        1.2.3 基于点云的植物建模
        1.2.4 基于草图的植物建模
    1.3 主要研究内容
    1.4 本文的结构安排
第二章 基于3D空间的草图绘制
    2.1 3D空间的坐标
        2.1.1 3D空间的坐标系
        2.1.2 坐标系之间的转换
    2.2 在3D空间中绘制草图
        2.2.1 基于平面使用鼠标绘制草图
        2.2.2 绘制草图的预处理
        2.2.3 基于3D空间使用鼠标绘制复杂草图
    2.3 本章小结
第三章 基于3D手绘草图的植物建模
    3.1 基于线条拟合立体枝干
    3.2 基于父部件信息绘制子部件
        3.2.1 3D空间的拾取技术
        3.2.2 基于已选定的部件绘制子部件
    3.3 基于自我学习的分形
        3.3.1 优化的分形规则
        3.3.2 分形规则的应用及效果
    3.4 本章小结
第四章 真实感处理
    4.1 优化的碰撞检测
        4.1.1 碰撞检测方案优化
        4.1.2 碰撞检测方案设计
        4.1.3 碰撞解决方法
    4.2 基于重力约束改变整体结构
        4.2.1 重力约束的规则设计
        4.2.2 重力约束的实现过程
        4.2.3 重力约束的实验结果
    4.3 参数调整
        4.3.1 通过调整分形次数改变枝干密度
        4.3.2 调整叶子参数改变整体模型
        4.3.3 调整花朵参数改变整体模型
    4.4 实验对比
        4.4.1 和传统手绘建模方法的对比
        4.4.2 和类似手绘建模方法的对比
    4.5 本章小结
第五章 原型系统设计与实现
    5.1 硬件实验环境搭建
    5.2 软件实验系统搭建
        5.2.1 DirectX
        5.2.2 DirectX11 新特性
    5.3 原型系统设计流程
    5.4 原型系统的主要功能模块
        5.4.1 用户作图模块
        5.4.2 文件操作模块
        5.4.3 参数修改模块
        5.4.4 元件导入模块
        5.4.5 重力检测模块
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间完成的论文及其他科研成果



本文编号：3952636