海浪浪花与船行波建模绘制技术研究与实现

• 作 者: 李芳芳
• 出 处: 国防科学技术大学
• 发表日期: 2014年期
• 关键词: Osg Ocean 船行波 海浪浪花 元胞自动机

在虚拟海洋场景中人们研究较多的是海面建模,它主要对海面的波动现象进行模拟仿真,然而海洋场景中的一些特效现象如海浪浪花、船行波以及运动舰船周围的浪花等对虚拟海洋场景的真实性有较大影响,因而对这些海洋场景特效现象的模拟仿真成为逼真的海洋场景模拟的重要研究内容。本文针对已有海浪浪花和舰船轨迹模拟方法不足和问题,研究探讨新的三维船行波和海浪浪花建模方法,并基于Osg Ocean海浪模拟开源平台完成场景设计实现。论文的主要工作和研究成果如下:1、提出一种基于开尔文波的用于三维船行波建模与模拟方法。该方法以定性特征与船行波特征一致的开尔文波理论为基础,结合海面风速、风向和舰船航向等因素的影响,建立三维船行波模型,计算船行轨迹中位于波峰线上的轨迹点和波峰线间的轨迹点的坐标,实现不同船型和船速条件的自适应三维船行波模拟。实验结果表明,所提出的建模与模拟方法可较真实的表现舰船航行两侧所产生的船行波。2、基于元胞自动机理论和多粒子模型,本文提出一种舰船运动浪花特效模拟方法。该方法根据舰船运动与水体作用产生浪花的机理和特点,考虑了舰船速度对舰船不同位置点海浪浪花形态的影响,基于元胞自动机理论和多粒子模型对海浪浪花场景特效进行建模和模拟。实验结果表明,所提出的方法可自动生成较真实的运动舰船头浪、侧浪和艉浪浪花特效。3、在深入分析海浪模拟开源软件平台Osg Ocean的软件模块组成结构和程序流程基础上,基于Osg Ocean设计实现了三维船行波模拟软件模块和舰船运动浪花特效模拟软件模块,验证了所提出的三维船行波模拟方法和海浪浪花特效模拟方法的正确性和有效性。