基于OpenGL的分形體算法及程序設(shè)計(jì)

報(bào)告人：XXX指導(dǎo)老師：XXX1基于OpenGL的分形體算法及程序設(shè)計(jì)報(bào)告人：XXX1提綱論文的目的與意義基本概念介紹與本研究相關(guān)的國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀研究?jī)?nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題研究方法及思路預(yù)期研究成果論文進(jìn)度計(jì)劃

2提綱論文的目的與意義2論文的目的與意義分形研究對(duì)象為自然界和現(xiàn)實(shí)生活中廣泛存在的非規(guī)則而具有自相似特性的幾何形態(tài)。

分形算法是現(xiàn)代非線性科學(xué)研究中十分活躍的一個(gè)數(shù)學(xué)分支，它的基本思想是利用整體與局部相似的特點(diǎn)，將一個(gè)復(fù)雜現(xiàn)象看成有簡(jiǎn)單現(xiàn)象迭代而成，從而揭示復(fù)雜現(xiàn)象中所蘊(yùn)含的規(guī)律和特性，適合于解決復(fù)雜問(wèn)題。3論文的目的與意義分形研究對(duì)象為自然界和論文的目的與意義

分形是描述大自然和人類社會(huì)客觀事物的一種新型幾何語(yǔ)言，把分形學(xué)原理利用到計(jì)算機(jī)圖形上,不僅使生成的圖形逼真,而且可以模擬自然景觀中的細(xì)節(jié),設(shè)計(jì)的方法也比較簡(jiǎn)單,是計(jì)算機(jī)圖形的一個(gè)重要分支。

分形幾何已經(jīng)成為一個(gè)發(fā)展十分迅速的科學(xué)分支,尤其是在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中,成為描述自然景物及計(jì)算機(jī)藝術(shù)創(chuàng)作的一種重要手段。

4論文的目的與意義分形是描述大自然和人類社會(huì)客觀事物論文的目的與意義

隨著計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)、可視化技術(shù)及圖形學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我們可以使用計(jì)算機(jī)來(lái)精確地再現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界中的絢麗多彩的三維物體，。當(dāng)前，三維圖形編程工具中最為突出的是SGI公司的OpenGL，它已經(jīng)成為一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)三維圖形軟件開發(fā)接口。

5論文的目的與意義隨著計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)、可視化技術(shù)論文的目的與意義OpenGL性能優(yōu)越，適合于廣泛的計(jì)算環(huán)境

，從個(gè)人計(jì)算機(jī)到工作站和超級(jí)計(jì)算機(jī)；良好的跨平臺(tái)性能使OpenGL能夠在幾乎所有的主流操作系統(tǒng)上運(yùn)行；利用OpenGL技術(shù)開發(fā)的應(yīng)用圖形軟件與硬件無(wú)關(guān)，只要硬件支持OpenGLAPI標(biāo)準(zhǔn)就可以了；OpenGL的網(wǎng)絡(luò)透明性使得沒有圖形功能的服務(wù)器能夠使用圖形工具。

OpenGL在CAD/CAM，游戲開發(fā)、建筑、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、醫(yī)學(xué)、地球科學(xué)、流體力學(xué)，醫(yī)學(xué)圖像、虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

6論文的目的與意義OpenGL性能優(yōu)越，適合于廣泛論文的目的與意義從三維空間中觀察分形體是分形走向現(xiàn)實(shí)的必然途徑，本論文正是以O(shè)penGL為工具，利用分形算法選取具有分形特性的自然現(xiàn)象（以云和山為例）進(jìn)行三維模擬仿真，通過(guò)二者結(jié)合將分形算法生成的自然景物進(jìn)行三維渲染，熟悉分形思想及OpenGL的使用，為繼續(xù)虛擬現(xiàn)實(shí)方向的研究打下基礎(chǔ)。

7論文的目的與意義從三維空間中觀察分形體是分形走向基本概念介紹——分形

分形幾何學(xué)是由法國(guó)數(shù)學(xué)家B.B.Mandelbrot在20世紀(jì)70年代創(chuàng)立的?！胺中?fractal)”一詞,也是他提出,分形指的是數(shù)學(xué)上的一類幾何形體,在任意尺度上都具有復(fù)雜并且精細(xì)的結(jié)構(gòu)。一般來(lái)說(shuō)分形幾何體都是自相似的,即圖形的每一個(gè)局部都可以被看作是整體圖形的一個(gè)縮小的復(fù)本.分形應(yīng)具有“精細(xì)的結(jié)構(gòu)”、“無(wú)限不規(guī)則”、“自相似”、“分形維數(shù)大于拓?fù)渚S數(shù)”、“可迭代產(chǎn)生”等性質(zhì)。8基本概念介紹——分形分形幾何學(xué)是由法基本概念介紹——分形

分形幾何學(xué)的基本思想是:客觀事物具有自相似的層次結(jié)構(gòu),局部與整體在形態(tài)、功能、信息、時(shí)間、空間等方面具有統(tǒng)計(jì)意義上的相似性,稱為自相似性。例如,一塊磁鐵中的每一部分都像整體一樣具有南北兩極,不斷分割下去,每一部分都具有和整體磁鐵相同的磁場(chǎng)。這種自相似的層次結(jié)構(gòu),適當(dāng)?shù)姆糯蠡蚩s小幾何尺寸,整個(gè)結(jié)構(gòu)不變。。在自然界中,很多的自然景觀就具有自相似性。如云彩、山脈、海岸線、火焰、水波等,只要抽象出這些自然景觀的某些特征,再不斷放大,就可以得到整體。計(jì)算機(jī)分形圖形就是利用這一原理實(shí)現(xiàn)的。9基本概念介紹——分形分形幾何學(xué)的基本基本概念介紹——分形

分形幾何研究一類非規(guī)則的幾何對(duì)象,并為研究這些對(duì)象提供了思想、方法、技巧等。作為應(yīng)用,它可以構(gòu)造從植物到星系的物理結(jié)構(gòu)的精確模型,而這是傳統(tǒng)幾何無(wú)法做到的?？梢哉f(shuō),分形幾何是一種“新”的幾何語(yǔ)言。把分形學(xué)原理利用到計(jì)算機(jī)圖形上,不僅使生成的圖形逼真,而且可以模擬自然景觀中的細(xì)節(jié),設(shè)計(jì)的方法也比較簡(jiǎn)單,是計(jì)算機(jī)圖形的一個(gè)重要分支。10基本概念介紹——分形分形幾何研究一類非分形實(shí)例11分形實(shí)例11基本概念介紹——OpenGLOpenGL（OpenGraphicsLanguage，開放式的圖形語(yǔ)言）,由SGI公司提出并最終成為一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)三維圖形軟件開發(fā)接口。OpenGL自1992年出現(xiàn)以來(lái)，逐漸發(fā)展完善，已成為一個(gè)唯一開放的，獨(dú)立于應(yīng)用平臺(tái)的圖形標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)典型的OpenGL應(yīng)用程序可以在任何平臺(tái)上運(yùn)行--只需要使用目標(biāo)系統(tǒng)的OpenGL庫(kù)重新編譯一下。

12基本概念介紹——OpenGLOpenGL（Ope基本概念介紹——OpenGL

OpenGL非常接近硬件，是一個(gè)圖形與硬件的接口，包括了100多個(gè)圖形函數(shù)用來(lái)建立三維模型和進(jìn)行三維實(shí)時(shí)交互。OpenGL強(qiáng)有力的圖形函數(shù)不要求開發(fā)人員把三維物體模型的數(shù)據(jù)寫成固定的數(shù)據(jù)格式，也不要求開發(fā)人員編寫矩陣變換、外部設(shè)備訪問(wèn)等函數(shù)，大大地簡(jiǎn)化了編寫三維圖形的程序。13基本概念介紹——OpenGLOpenGL非常接近基本概念介紹——OpenGL

OpenGL基本工作原理：幾何頂點(diǎn)數(shù)據(jù)圖像像素?cái)?shù)據(jù)幀緩沖區(qū)顯示列表運(yùn)算器紋理映射圖像操作逐個(gè)頂點(diǎn)操作和圖元組裝光柵化逐個(gè)頂點(diǎn)操作14基本概念介紹——OpenGLOpenGL基本工作與本研究相關(guān)的國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀經(jīng)過(guò)三十多年的發(fā)展關(guān)于分形的研究大致分為純粹分形的研究和應(yīng)用分形的研究。其中理論方面的研究有：分形集的構(gòu)造與維數(shù)刻畫；分形集形成的動(dòng)力學(xué)特征刻畫；分形重構(gòu)問(wèn)題；其他方面如：分形曲線的導(dǎo)數(shù)問(wèn)題、分形的小波分析、原子和分子的分形問(wèn)題等。

15與本研究相關(guān)的國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀經(jīng)過(guò)三十與本研究相關(guān)的國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分形幾何的應(yīng)用研究：在圖像、數(shù)據(jù)壓縮方面的研究；在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中應(yīng)用；在生命科學(xué)中的應(yīng)用；分形生長(zhǎng)模型；分形在社會(huì)科學(xué)中的應(yīng)用。16與本研究相關(guān)的國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分形幾何的應(yīng)用研究：1研究?jī)?nèi)容熟悉常用分形算法思想，包括文法構(gòu)圖的分形方法、IFS迭代函數(shù)系統(tǒng)分形方法、分形插值法、隨機(jī)中點(diǎn)位移法等。結(jié)合生成自然景物的分形算法用VC++實(shí)現(xiàn)算法。熟練掌握OpenGL基本概念，工作原理，能應(yīng)用OpenGL進(jìn)行三維形體建模，掌握渲染顏色，光照，紋理等方法。最終在MFC框架下實(shí)現(xiàn)三維自然景物模擬仿真。

17研究?jī)?nèi)容熟悉常用分形算法思想，包括文法構(gòu)圖的分形擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題：常用分形算法思想及實(shí)現(xiàn)

OpenGL基本概念，工作原理及函數(shù)應(yīng)用VC++編程工具中OpenGL的使用OpenGL與分形算法綜合編程18擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題：常用分形算法思想及實(shí)現(xiàn)18研究方法及思路

在以前學(xué)習(xí)VC++及MFC編程的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)分形和OpenGL基本知識(shí)，概念和與原理的學(xué)習(xí)掌握，參考相關(guān)研究成果，依次解決如下幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：分形算法思想及其實(shí)現(xiàn)；OpenGL基本概念及函數(shù)應(yīng)用；OpenGL與分形算法綜合編程。

19研究方法及思路在以前學(xué)習(xí)VC++及MFC編程的基礎(chǔ)研究方法及思路1、分形實(shí)現(xiàn)目前較常用的幾個(gè)算法如下：基于L系統(tǒng)的分形方法迭代函數(shù)系統(tǒng)（IFS）分形方法.粒子系統(tǒng)方法分形插值分形算法2、OpenGL與VC++使用OpenGL可以與VisualC++緊密接合，簡(jiǎn)單快捷地實(shí)現(xiàn)有關(guān)計(jì)算和圖形算法，并保證算法的正確性和可靠性。OpenGL具有建模、變換、色彩處理、光線處理、紋理影射、圖像處理、動(dòng)畫及物體運(yùn)動(dòng)模糊等功能。OpenGL的功能是靠調(diào)用OpenGL庫(kù)函數(shù)實(shí)現(xiàn)的，主要包括基本庫(kù)、實(shí)用庫(kù)、輔助庫(kù)等不同的庫(kù)。20研究方法及思路1、分形實(shí)現(xiàn)目前較常用的幾個(gè)算法如下：20預(yù)期研究成果

熟悉經(jīng)典分形算法及OpenGL使用，并選取合適分形算法，在MFC框架下使用OpenGL實(shí)現(xiàn)三維自然景物模擬仿真軟件設(shè)計(jì)，并完成“自然景物三維模擬的算法和實(shí)現(xiàn)”為主題的論文。21預(yù)期研究成果熟悉經(jīng)典分形算法及OpenGL使用，并選效果圖22效果圖22論文進(jìn)度計(jì)劃

分形基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)（包括思想和算法實(shí)現(xiàn)）07.12.22-08.