基于資源影響的大規(guī)模植被實時生成研究.pdf

1、植被是地球上最復雜的生態(tài)系統(tǒng)，隨著計算機圖形學的發(fā)展，對植被生長建立模型并對其進行可視化仿真已經(jīng)成為虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域的研究熱點。由于植被中植物的生長是一個非常復雜的過程，不僅受到物種自身的生理特性的影響，而且受到各種自然資源條件的影響，比如水分，陽光、溫度、光照條件等，對大規(guī)模植被進行可視化需要考慮這些影響因素，同時選擇合適的可視化技術(shù)，保證生成大規(guī)模植被的質(zhì)量和效率。
　　 以往的研究中，雖然可以利用計算機圖形學技術(shù)來生成大規(guī)模的

2、植被，但是這些研究往往只注重生成場景的視覺效果，缺乏實際的物理模型指導。而在生物學領(lǐng)域，已經(jīng)有大量的植物生長模型，這些模型的結(jié)果準確的反映了植被群落的生長演化和分布，而通常這些模型在植被演化結(jié)果可視化方面實現(xiàn)得過于簡單。
　　 基于上述研究現(xiàn)狀，本文的研究工作主要體現(xiàn)在三個方面：基于資源影響的植被生長模型構(gòu)建，大規(guī)模植被場景生成和實時可視化。在基于資源影響的植被生長模型方面，對林窗模型的森林生長仿真建模方法進行分析研究，建立基于

3、資源影響下的植被生長演化模型并生成示意植被生長分布的植被控制圖；在大規(guī)模場景的生成方面，引入計算機圖形學中的可控紋理合成技術(shù)，在上述植被控制圖的指導下合成大規(guī)模植被紋理；在實時可視化方面，在可編程圖形硬件(GPU)上實現(xiàn)了生成大規(guī)模植被的可控紋理合成算法。結(jié)合上述三個研究點，本文的主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面：
　　 1、本文在研究林窗模型的基礎(chǔ)上，分析對植被群落生長產(chǎn)生影響的環(huán)境資源因素，考慮植被中植物之間的競爭效應，建立基于

4、資源影響的植被群落生長模型，構(gòu)建資源影響下的大規(guī)模植被場景控制圖。
　　 2、在植被場景生成方面，本文引入了計算機圖形學中的紋理合成技術(shù)，結(jié)合植被控制圖提出用于生成大規(guī)模植被的可控紋理合成算法，算法在合成時考慮了實際植被生長演化情況，取得了較為真實的可視化效果。
　　 3、針對大規(guī)模植被場景在CPU上合成速度較慢，難以達到實時的缺陷，本文進一步在可編程圖形硬件上實現(xiàn)了上述可控紋理合成算法，大大提高了紋理合成的速度，實現(xiàn)了