基于动态纹理的流水效果合成技术研究

论文摘要

场景仿真是计算机技术、图形处理与图像生成技术、立体影像和音响技术、显示技术等高新技术的综合运用。其中，动态流水效果的场景仿真广泛应用于虚拟现实应用、计算机游戏、数字电影和动画以及科学计算可视化场景中，因此利用计算机模拟流水效果一直是计算机图形学和虚拟现实领域的研究热点之一。 某些自然现象，如：水、烟、雾等，产生它们的物理机制十分复杂，直接从建模的角度来生成序列非常繁琐，要耗费大量的时间，效率很低。然而，利用普通的方法，如DV，可以很方便地采集很小的一段视频样本。这样就可以通过分析，获得这一小段视频序列的某些统计特征，记录该特性并合成新的与该段视频序列具有相同统计特性的视频序列，从而生成给定时间长度的视觉上无重复的平滑的视频序列。 动态纹理在自然界中广泛存在，比如海浪、瀑布、飘扬的旗帜、飞翔的鸟群等等。它是指将多幅纹理图像绑定到当前的面片(Polygon)上，通过名称使用某幅纹理图像。例如：可将模拟喷泉效果的几幅相关的图像按一定的顺序以一定的时间间隔显示出来，并采用透明纹理映射技术和Billboard技术即可实现模拟喷泉的效果。此外，动态纹理技术对于运动的人、喷泉、飘动的旗子、流动的水、闪动的灯火等都很有效。动态效果的另一种方法是使用本身带动态效果的纹理，如mpeg格式的文件贴到一个Billboard节点来实现动态的效果。 本文对基于动态纹理的流水效果合成技术进行了研究，提出了利用动态纹理模型生成动态流水的方法，主要研究工作如下： 1、提出了基于动态纹理的流水效果合成方法。此方法主要通过分析已知的一小段流水视频样本，生成与该样本特征相符的无限长不重复且平滑流动的动态水序列。主要包括以下两方面的工作： (1)动态水纹理的自动分析方法。 核心思想是借鉴二维纹理图像的分析方法，使用EM算法对样本自动分析，获得整个样本的纹理基元及其统计分布，并利用线性系统分别记录纹理基元的特征。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 背景及意义
• 1.2 流水场景合成技术的相关研究
• 1.3 动态纹理合成技术
• 1.3.1 时间序列分析方法
• 1.3.2 基于纹理合成的扩展方法
• 1.3.3 视频纹理方法
• 1.4 本文工作与结构安排
• 第2章 预备知识
• 2.1 纹理基元和动态纹理基元
• 2.2 线性系统及其纹理基元表示
• 2.3 统计方法
• 2.4 动态纹理模型
• 2.4.1 动态纹理的定义
• 2.4.2 动态纹理模型
• 2.5 几个重要概念
• 2.5.1 随机过程
• 2.5.2 马尔可夫过程
• 2.5.3 高斯分布
• 2.6 本章小结
• 第3章 动态水纹理的分析与合成
• 3.1 动态水纹理基元的自动分析
• 3.1.1 动态水纹理基元的分割
• 3.1.2 纹理基元的参数估计
• 3.1.3 动态纹理基元的分布统计
• 3.2 流水视频序列的合成
• 3.2.1 动态水纹理基元的排序
• 3.2.2 动态水纹理基元的合成
• 3.3 分析与合成算法总结
• 3.4 本章小结
• 第4章 实验结果与讨论
• 4.1 湖水实验
• 4.1.1 样本序列的自动分析结果
• 4.1.2 视频合成结果
• 4.2 泉水实验
• 4.2.1 样本序列的自动分析结果
• 4.2.2 视频合成结果
• 4.3 河水实验
• 4.3.1 样本序列的自动分析结果
• 4.3.2 视频合成结果
• 4.4 讨论与比较
• 4.5 本章小结
• 第5章 工作总结与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表