基于OpenGL的图形学算法可视化仿真研究

论文摘要

近年来,可视化技术飞速发展,自1986年产生至今,在计算机图形学领域得到了广泛重视。很多研究学家开展了此类的研究工作,并取得了长足的进步。在国外,可视化技术已经作为一种手段应用于实验室、各个系统以及课堂教学演示中。在国内,尽管与此相关的科研成果相对较少,但是可视化技术已经引起了很多研究学家的关注,可视化技术定然会呈现出广阔的应用领域。计算机图形学算法可视化技术可分为两类:一类是基于平面的二维图形绘制,另一类是基于空间的三维图形绘制。本文在深入研究可视化技术的基础上,结合计算机图形学算法的特点,分别对二维图形和三维图形进行可视化研究,从而提出新的算法,并生成相应的绘制结果。主要工作包括:(1)提出了一种转化坐标值的算法,实现了Bezier曲线可视化的仿真系统CAI。该系统的实现,摒弃了原来需要计算每一个最佳逼近“像素点”的坐标位置来显示图形的方法,而是采用建立观察坐标系,并将控制点坐标值转化到观察坐标系统中,以控制图形的生成从而实现最终效果。实验证明,该方法可以实现曲线图形生成算法可视化仿真效果,而且计算量小,生成图形速度快,复杂度低,具有很好的逼真度。(2)提出了一种三角形分割的算法,实现了球体生成算法可视化的仿真系统CAI。该系统的实现,摒弃了原来可视化教学系统中依靠计算最佳逼近“像素点”的位置来显示图形的方法,而是用三角形面代替原来的“像素点”,对其进行一系列的分割、变形以实现最终效果。实验结果表明,该方法可以实现三维图形生成算法可视化仿真效果,而且生成图形的速度较快,具有很好的逼真度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 计算机图形学
• 1.1.2 可视化技术的研究
• 1.1.3 图形学算法可视化
• 1.2 图形学算法可视化的研究意义
• 1.3 研究现状
• 1.4 相关工作
• 1.5 本文结构
• 2 可视化技术的应用分析
• 2.1 可视化技术在石油行业中的应用
• 2.2 可视化技术在电力系统中的应用
• 2.3 可视化技术在音乐中的应用
• 3 基于OpenGL 的曲线生成算法可视化仿真研究
• 3.1 引言
• 3.2 本文算法的基本思想
• 3.3 关键技术与实现方法
• 3.3.1 控制点坐标值的计算
• 3.3.2 坐标值的转化算法
• 3.3.3 Bezier 曲线生成算法可视化仿真的具体实现过程
• 3.4 图形区与算法区的同步演示
• 3.5 实验结果与分析
• 3.6 结束语
• 4 基于OpenGL 的三维球体生成算法可视化仿真研究
• 4.1 引言
• 4.2 算法基本思想
• 4.3 关键技术与实现方法
• 4.3.1 法向量的计算
• 4.3.2 三角形面具体分割方法
• 4.3.3 三维球体生成算法可视化仿真的具体实现过程
• 4.3.4 图形区与算法区的同步演示
• 4.4 系统的交互控制性
• 4.5 实验结果与分析
• 4.6 结束语
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢