森林生長(zhǎng)視景仿真模型的研究

本課題研究實(shí)現(xiàn)虛擬森林景觀的方法。1）基于林木圖象的林分三維模型方法。給出描述林分空間數(shù)據(jù)分布的一種統(tǒng)計(jì)模型，可產(chǎn)生出一組與樣地?cái)?shù)據(jù)無(wú)偏的虛擬樹高數(shù)據(jù)。以一典型樹森圖象為林分平均木原型，按樹高比例縮放，生成林分中各林木的圖象，根據(jù)投影原理組成三維林分圖。此方法靈活性和真實(shí)感強(qiáng)，適用于各種森林景觀仿真和開發(fā)成應(yīng)用軟件。2）完成了森林景物3D-IFS建摸技術(shù)的研究，依據(jù)一特定樹種的分形特征和基本形態(tài)建立該樹種的典型三維IFS碼，在此基礎(chǔ)上作各種仿射變換形成樹木和林分的三維圖形，開發(fā)了相應(yīng)的樹木和林分的繪制算法，并研究了葉，枝干等樹木局部單元的IFS碼和繪制樹木局部細(xì)節(jié)的算法。基本完成項(xiàng)目預(yù)期目標(biāo)。 2100433B

視景仿真的主要特點(diǎn)是：①逼真性。視景仿真更強(qiáng)調(diào)身臨其境的用戶感受，要求仿真實(shí)體對(duì)象的三維模型和所處的環(huán)境能夠逼真地模擬客觀世界。②交互性。除了仿真對(duì)象的參數(shù)設(shè)定可控外，視景仿真本身也是可控的，包括仿真進(jìn)程可控、觀察方位可控、信息輸出內(nèi)容可控。與計(jì)算機(jī)三維動(dòng)畫的不同是：計(jì)算機(jī)三維動(dòng)畫只能提供不可改變的畫面播放，而視景仿真具有交互的特點(diǎn)，觀看視景仿真的用戶可以隨時(shí)根據(jù)需要改變觀察位置和角度，或調(diào)整仿真環(huán)境中各種物體的位置、姿態(tài)和特性。③可進(jìn)入性。通過計(jì)算機(jī)交互設(shè)備（如視聽頭盔，數(shù)據(jù)手套，立體眼鏡等），具有進(jìn)入計(jì)算機(jī)繪制的虛擬視景進(jìn)行漫游的能力。④實(shí)時(shí)性。仿真顯示的虛擬視景和仿真實(shí)體可以實(shí)時(shí)地進(jìn)行改變。

視景仿真首先應(yīng)用于國(guó)防及軍事研究領(lǐng)域。最初被用于軍用飛行模擬器，用來(lái)訓(xùn)練飛行員熟悉掌握地貌、云層、星空及特殊效應(yīng)（大氣效應(yīng)、光照效果）等飛行環(huán)境。逼真的視景環(huán)境可使飛行員仿佛進(jìn)入真實(shí)世界，精確的地標(biāo)、靶標(biāo)可使飛行員完成許多戰(zhàn)術(shù)科目，甚至可作為戰(zhàn)前地形和戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的預(yù)演訓(xùn)練。視景仿真已廣泛應(yīng)用于軍事訓(xùn)練模擬、武器裝備研制論證等軍用領(lǐng)域，以及城市建設(shè)規(guī)劃、娛樂、教育等民用領(lǐng)域。 2100433B

視景仿真充分利用人的視覺特性，通過三維圖形的實(shí)時(shí)渲染為用戶創(chuàng)造一個(gè)反映實(shí)體變化與相互作用的三維圖形環(huán)境，以達(dá)到非常逼真的仿真效果。典型的視景仿真系統(tǒng)要求構(gòu)造出逼真的三維模型，制作逼真的紋理和特效，高速逼真地再現(xiàn)仿真環(huán)境，實(shí)時(shí)響應(yīng)交互操作。