樹(shù)木陰影快速生成與繪制算法研究與實(shí)現(xiàn)的開(kāi)題報(bào)告

樹(shù)木陰影快速生成與繪制算法研究與實(shí)現(xiàn)的開(kāi)題報(bào)告一、選題背景與意義隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的不斷發(fā)展，圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)等領(lǐng)域的研究和應(yīng)用也得到了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。地理信息系統(tǒng)（GIS）作為一種用于收集、存儲(chǔ)、處理、分析、展示地球空間數(shù)據(jù)的技術(shù)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于城市規(guī)劃、自然資源管理、環(huán)境保護(hù)等方面。樹(shù)木在城市規(guī)劃、景觀設(shè)計(jì)等領(lǐng)域中發(fā)揮著重要的作用，可以改善城市環(huán)境、提高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。然而在現(xiàn)實(shí)中，人工繪制樹(shù)木的陰影是一項(xiàng)非常耗時(shí)且需要較高技術(shù)水平的工作，為此，自動(dòng)化生成和繪制樹(shù)木陰影成為了一個(gè)很有意義和實(shí)用的研究方向。二、研究?jī)?nèi)容本課題旨在探究樹(shù)木陰影快速生成與繪制算法，具體研究?jī)?nèi)容包括以下方面：1.樹(shù)木建模：采用數(shù)學(xué)建模方法對(duì)樹(shù)木進(jìn)行建模，包括樹(shù)干、樹(shù)枝、葉子等部分的建模。2.光線追蹤：采用光線追蹤算法，通過(guò)模擬光線與樹(shù)木的交互過(guò)程，得到樹(shù)木在不同時(shí)間、不同位置下的陰影信息。3.圖形繪制：將得到的陰影信息轉(zhuǎn)換為圖形，并將其繪制在計(jì)算機(jī)屏幕上，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生成和繪制樹(shù)木陰影。三、研究方法與步驟本課題采用以下研究方法和步驟：1.文獻(xiàn)調(diào)研：對(duì)該領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)進(jìn)行調(diào)研和分析，了解相關(guān)理論、方法和技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀。2.樹(shù)木建模：根據(jù)所學(xué)數(shù)學(xué)建模知識(shí)，對(duì)樹(shù)木進(jìn)行建模。采用分形理論和L系統(tǒng)進(jìn)行樹(shù)木建模的實(shí)驗(yàn)比較。3.光線追蹤：采用光線追蹤算法，通過(guò)模擬光線與樹(shù)木的交互過(guò)程，得到樹(shù)木在不同時(shí)間、不同位置下的陰影信息。4.圖形繪制：將得到的陰影信息轉(zhuǎn)換為圖形，并將其繪制在計(jì)算機(jī)屏幕上。5.驗(yàn)證算法準(zhǔn)確性：通過(guò)與已有方法的比較和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，考察所提出的方法在準(zhǔn)確性和效率方面的優(yōu)勢(shì)和不足。四、預(yù)期成果1.樹(shù)木陰影快速生成與繪制算法，可自動(dòng)生成并繪制樹(shù)木在不同時(shí)間、不同位置下的陰影信息，實(shí)現(xiàn)了樹(shù)木陰影的自動(dòng)化生成。2.以web網(wǎng)站形式展示算法的效果效率比較。3.有效應(yīng)用于實(shí)際工作中，提高相關(guān)領(lǐng)域工作效率，推廣此算法的相關(guān)工程應(yīng)用。五、進(jìn)度計(jì)劃第一階段：調(diào)研與設(shè)計(jì)，包括文獻(xiàn)查閱、算法設(shè)計(jì)與篩選，建模技術(shù)選取等；第二階段：算法實(shí)現(xiàn)，包括樹(shù)木建模、光線追蹤、圖形繪制等；第三階段：算法優(yōu)化和測(cè)試，包括驗(yàn)證算法準(zhǔn)確性、優(yōu)化算法效率等；第四階段：算法應(yīng)用與推廣；第五階段：撰寫畢業(yè)論文，包括算法介紹、實(shí)現(xiàn)過(guò)程闡述、實(shí)驗(yàn)分析及相關(guān)應(yīng)用推廣。六、預(yù)期難點(diǎn)1.樹(shù)木建模難度較大，如何進(jìn)行樹(shù)木建模以達(dá)到所需的細(xì)節(jié)效果是本課題的難點(diǎn)之一。2.光線追蹤算法需要較高的算法實(shí)現(xiàn)技術(shù)，如何實(shí)現(xiàn)快速有效的算法是本課題的另一個(gè)難點(diǎn)。七、參考文獻(xiàn)1.陳永華.計(jì)算機(jī)圖形學(xué)導(dǎo)論[M].清華大學(xué)出版社,2008.2.張保寧,于毅.計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)[M].北京:高等教育出版社,2007.3.李銳,高曉沛.光線追蹤算法與實(shí)現(xiàn)[J].易讀,2013(8):96-102.4.GaoS,WongNH,NgEYK,etal.Developmentandassessmentofamodifiedtropicalbuildingenvelope[J].Buildingandenvironment,2002,37(8):763-774.5.ZhangR,HuangY,SuY,etal.ASimpleandFastTreeRenderingAlgorithmUs