论文部分内容阅读
由Mandelbrot创建的分形理论现在被广泛地应用于各种领域。利用分形可以解释自然界中不稳定的、非线性的、不规则的复杂现象的内在规律,可以研究无标度特性的物体和集合的自相似性。在解释和模拟复杂现象时,分形提供了一种与欧几里得几何或莱布尼兹微积分不同的方法,它是跨学科的一门综合性基础科学,可以通过使用计算机技术来模拟和研究现实世界。
分形几何关注的是物体的随机性、奇异性和复杂性。对不规则物体的建模需要大量的技术和算法来实现,而分形技术是一个重要的方法,越来越引起建模工作者的关注,所以分形技术在虚拟现实环境建模中的应用将越来越广泛。本文主要研究分形技术在自然景物模拟中的应用。
本文在介绍了分形的定义、测度、维数和基本原理之后,首先对各种典型的分形集和分形曲线进行了计算机模拟和特征研究;从中可以看出这些分形的特点:局部与整体是自相似的;包含有任意小比例的精细结构;可由无穷迭代过程产生;难以用传统的几何学加以描述;不存在特征长度;由简单结构生成复杂的精细结构;一般为分数维。
其次,对植物图象的分形模拟的主要方法——L系统进行了分析和探讨。对一般的植物形态结构仅由单一方法不能获得满意的效果,若在分形图的构造方法中试着添加随机成分,可以有效地改进生成景观的视觉效果,构造出逼真的植物结构,借助于这一思想,编制了Koch曲线和随机分形树的生成程序。
最后,研究了山脉、云的分形模拟算法。其中主要探讨了随机中点位移法和三维分形插值方法,利用这两种方法生成了山和云的三维分形图。