基于OpenGL的分形體算法及程序設(shè)計-樣例課件

基于OpenGL的分形體算法及程序設(shè)計

報告人：XXX指導(dǎo)老師：XXX1基于OpenGL的分形體算法及程序設(shè)計報告人：XXX1提綱論文的目的與意義基本概念介紹與本研究相關(guān)的國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀研究內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題研究方法及思路預(yù)期研究成果論文進度計劃

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象為自然界和現(xiàn)實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，將一個復(fù)雜現(xiàn)象看成有簡單現(xiàn)象迭代而成，從而揭示復(fù)雜現(xiàn)象中所蘊含的規(guī)律和特性，適合于解決復(fù)雜問題。3論文的目的與意義分形研究對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客觀事物的一種新型幾何語言，把分形學(xué)原理利用到計算機圖形上,不僅使生成的圖形逼真,而且可以模擬自然景觀中的細節(jié),設(shè)計的方法也比較簡單,是計算機圖形的一個重要分支。

分形幾何已經(jīng)成為一個發(fā)展十分迅速的科學(xué)分支,尤其是在計算機圖形學(xué)中,成為描述自然景物及計算機藝術(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客觀事物論文的目的與意義

隨著計算機多媒體技術(shù)、可視化技術(shù)及圖形學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我們可以使用計算機來精確地再現(xiàn)現(xiàn)實世界中的絢麗多彩的三維物體，。當前，三維圖形編程工具中最為突出的是SGI公司的OpenGL，它已經(jīng)成為一個工業(yè)標準的計算機三維圖形軟件開發(fā)接口。

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

，從個人計算機到工作站和超級計算機；良好的跨平臺性能使OpenGL能夠在幾乎所有的主流操作系統(tǒng)上運行；利用OpenGL技術(shù)開發(fā)的應(yīng)用圖形軟件與硬件無關(guān)，只要硬件支持OpenGLAPI標準就可以了；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、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）進行三維模擬仿真，通過二者結(jié)合將分形算法生成的自然景物進行三維渲染，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)是由法國數(shù)學(xué)家B.B.Mandelbrot在20世紀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)雜并且精細的結(jié)構(gòu)。一般來說分形幾何體都是自相似的,即圖形的每一個局部都可以被看作是整體圖形的一個縮小的復(fù)本.分形應(yīng)具有“精細的結(jié)構(gòu)”、“無限不規(guī)則”、“自相似”、“分形維數(shù)大于拓撲維數(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、時間、空間等方面具有統(tǒng)計意義上的相似性,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。這種自相似的層次結(jié)構(gòu),適當?shù)姆糯蠡蚩s小幾何尺寸,整個結(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。計算機分形圖形就是利用這一原理實現(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)則的幾何對象,并為研究這些對象提供了思想、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)幾何無法做到的?？梢哉f,分形幾何是一種“新”的幾何語言。把分形學(xué)原理利用到計算機圖形上,不僅使生成的圖形逼真,而且可以模擬自然景觀中的細節(jié),設(shè)計的方法也比較簡單,是計算機圖形的一個重要分支。10基本概念介紹——分形分形幾何研究一類非分形實例11分形實例11基本概念介紹——OpenGLOpenGL（OpenGraphicsLanguage，開放式的圖形語言）,由SGI公司提出并最終成為一個工業(yè)標準的計算機三維圖形軟件開發(fā)接口。OpenGL自1992年出現(xiàn)以來，逐漸發(fā)展完善，已成為一個唯一開放的，獨立于應(yīng)用平臺的圖形標準，一個典型的OpenGL應(yīng)用程序可以在任何平臺上運行--只需要使用目標系統(tǒng)的OpenGL庫重新編譯一下。

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

OpenGL非常接近硬件，是一個圖形與硬件的接口，包括了100多個圖形函數(shù)用來建立三維模型和進行三維實時交互。OpenGL強有力的圖形函數(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)備訪問等函數(shù)，大大地簡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：幾何頂點數(shù)據(jù)圖像像素數(shù)據(jù)幀緩沖區(qū)顯示列表運算器紋理映射圖像操作逐個頂點操作和圖元組裝光柵化逐個頂點操作14基本概念介紹——OpenGLOpenGL基本工作與本研究相關(guān)的國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀經(jīng)過三十多年的發(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；分形集形成的動力學(xué)特征刻畫；分形重構(gòu)問題；其他方面如：分形曲線的導(dǎo)數(shù)問題、分形的小波分析、原子和分子的分形問題等。

15與本研究相關(guān)的國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀經(jīng)過三十與本研究相關(guān)的國內(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；在計算機圖形學(xué)中應(yīng)用；在生命科學(xué)中的應(yīng)用；分形生長模型；分形在社會科學(xué)中的應(yīng)用。16與本研究相關(guān)的國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分形幾何的應(yīng)用研究：1研究內(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、隨機中點位移法等。結(jié)合生成自然景物的分形算法用VC++實現(xiàn)算法。熟練掌握OpenGL基本概念，工作原理，能應(yīng)用OpenGL進行三維形體建模，掌握渲染顏色，光照，紋理等方法。最終在MFC框架下實現(xiàn)三維自然景物模擬仿真。

17研究內(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)鍵問題：常用分形算法思想及實現(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)鍵問題：常用分形算法思想及實現(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，通過對分形和OpenGL基本知識，概念和與原理的學(xué)習(xí)掌握，參考相關(guān)研究成果，依次解決如下幾個關(guān)鍵問題：分形算法思想及其實現(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、分形實現(xiàn)目前較常用的幾個算法如下：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，簡單快捷地實現(xiàn)有關(guān)計算和圖形算法，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、動畫及物體運動模糊等功能。OpenGL的功能是靠調(diào)用OpenGL庫函數(shù)實現(xiàn)的，主要包括基本庫、實用庫、輔助庫等不同的庫。20研究方法及思路1、分形實現(xiàn)目前較常用的幾個算法如下：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實現(xiàn)三維自然景物模擬仿真軟件設(shè)計，并完成“自然景物三維模擬的算法和實現(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論文進度計劃

分形基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)（包括思想和算法實現(xiàn)）07.12.22-08.2.20OpenGL相關(guān)基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)（基本概念，工作原理，編程初步）08.2.21-08.3.20VC平臺下OpenGL的編程及使用08.3.21-08.4.30在MFC框架下利用分形算法及OpenGL實現(xiàn)三維自然景物模擬仿真08.5.1-08.6.10

23論文進度計劃分形基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)（包括思想和算法實現(xiàn)）07報告結(jié)束，謝謝大家！請各位老師批評指導(dǎo)。24報告結(jié)束，謝謝大家！24基于OpenGL的分形體算法及程序設(shè)計

報告人：XXX指導(dǎo)老師：XXX25基于OpenGL的分形體算法及程序設(shè)計報告人：XXX1提綱論文的目的與意義基本概念介紹與本研究相關(guān)的國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀研究內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題研究方法及思路預(yù)期研究成果論文進度計劃

26提綱論文的目的與意義2論文的目的與意義分形研究對象為自然界和現(xiàn)實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，將一個復(fù)雜現(xiàn)象看成有簡單現(xiàn)象迭代而成，從而揭示復(fù)雜現(xiàn)象中所蘊含的規(guī)律和特性，適合于解決復(fù)雜問題。27論文的目的與意義分形研究對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客觀事物的一種新型幾何語言，把分形學(xué)原理利用到計算機圖形上,不僅使生成的圖形逼真,而且可以模擬自然景觀中的細節(jié),設(shè)計的方法也比較簡單,是計算機圖形的一個重要分支。

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

28論文的目的與意義分形是描述大自然和人類社會客觀事物論文的目的與意義

隨著計算機多媒體技術(shù)、可視化技術(shù)及圖形學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我們可以使用計算機來精確地再現(xiàn)現(xiàn)實世界中的絢麗多彩的三維物體，。當前，三維圖形編程工具中最為突出的是SGI公司的OpenGL，它已經(jīng)成為一個工業(yè)標準的計算機三維圖形軟件開發(fā)接口。

29論文的目的與意義隨著計算機多媒體技術(shù)、可視化技術(shù)論文的目的與意義OpenGL性能優(yōu)越，適合于廣泛的計算環(huán)境

，從個人計算機到工作站和超級計算機；良好的跨平臺性能使OpenGL能夠在幾乎所有的主流操作系統(tǒng)上運行；利用OpenGL技術(shù)開發(fā)的應(yīng)用圖形軟件與硬件無關(guān)，只要硬件支持OpenGLAPI標準就可以了；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、醫(yī)學(xué)、地球科學(xué)、流體力學(xué)，醫(yī)學(xué)圖像、虛擬現(xiàn)實等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

30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）進行三維模擬仿真，通過二者結(jié)合將分形算法生成的自然景物進行三維渲染，熟悉分形思想及OpenGL的使用，為繼續(xù)虛擬現(xiàn)實方向的研究打下基礎(chǔ)。

31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)是由法國數(shù)學(xué)家B.B.Mandelbrot在20世紀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)雜并且精細的結(jié)構(gòu)。一般來說分形幾何體都是自相似的,即圖形的每一個局部都可以被看作是整體圖形的一個縮小的復(fù)本.分形應(yīng)具有“精細的結(jié)構(gòu)”、“無限不規(guī)則”、“自相似”、“分形維數(shù)大于拓撲維數(shù)”、“可迭代產(chǎn)生”等性質(zhì)。32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、時間、空間等方面具有統(tǒng)計意義上的相似性,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。這種自相似的層次結(jié)構(gòu),適當?shù)姆糯蠡蚩s小幾何尺寸,整個結(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。計算機分形圖形就是利用這一原理實現(xiàn)的。33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)則的幾何對象,并為研究這些對象提供了思想、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)幾何無法做到的。可以說,分形幾何是一種“新”的幾何語言。把分形學(xué)原理利用到計算機圖形上,不僅使生成的圖形逼真,而且可以模擬自然景觀中的細節(jié),設(shè)計的方法也比較簡單,是計算機圖形的一個重要分支。34基本概念介紹——分形分形幾何研究一類非分形實例35分形實例11基本概念介紹——OpenGLOpenGL（OpenGraphicsLanguage，開放式的圖形語言）,由SGI公司提出并最終成為一個工業(yè)標準的計算機三維圖形軟件開發(fā)接口。OpenGL自1992年出現(xiàn)以來，逐漸發(fā)展完善，已成為一個唯一開放的，獨立于應(yīng)用平臺的圖形標準，一個典型的OpenGL應(yīng)用程序可以在任何平臺上運行--只需要使用目標系統(tǒng)的OpenGL庫重新編譯一下。

36基本概念介紹——OpenGLOpenGL（Ope基本概念介紹——OpenGL

OpenGL非常接近硬件，是一個圖形與硬件的接口，包括了100多個圖形函數(shù)用來建立三維模型和進行三維實時交互。OpenGL強有力的圖形函數(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)備訪問等函數(shù)，大大地簡化了編寫三維圖形的程序。37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：幾何頂點數(shù)據(jù)圖像像素數(shù)據(jù)幀緩沖區(qū)顯示列表運算器紋理映射圖像操作逐個頂點操作和圖元組裝光柵化逐個頂點操作38基本概念介紹——OpenGLOpenGL基本工作與本研究相關(guān)的國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀經(jīng)過三十多年的發(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；分形集形成的動力學(xué)特征刻畫；分形重構(gòu)問題；其他方面如：分形曲線的導(dǎo)數(shù)問題、分形的小波分析、原子和分子的分形問題等。

39與本研究相關(guān)的國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀經(jīng)過三十與本研究相關(guān)的國內(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；在計算機圖形學(xué)中應(yīng)用；在生命科學(xué)中的應(yīng)用；分形生長模型；分形在社會科學(xué)中的應(yīng)用。40與本研究相關(guān)的國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分形幾何的應(yīng)用研究：1研究內(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、隨機中點位移法等。結(jié)合生成自然景物的分形算法用VC++實現(xiàn)算法。熟練掌握OpenGL基本概念，工作原理，能應(yīng)用OpenGL進行三維形體建模，掌握渲染顏色，光照，紋理等方法。最終在MFC框架下實現(xiàn)三維自然景物模擬仿真。

41研究內(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)鍵問題：常用分形算法思想及實現(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42擬解決的關(guān)鍵問題：常用分形算法思想及實現(xiàn)18