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基于三维多项式映射的广义Julia集表示与绘制
  • ISSN号:1000-9825
  • 期刊名称:《软件学报》
  • 时间:0
  • 分类:TP391[自动化与计算机技术—计算机应用技术;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]浙江大学CAD&CG国家重点实验室,浙江杭州310027
  • 相关基金:Supported by the National Natural Science Foundation of China under Grant Nos.60375020, 50305033 (国家自然科学基金); the National Grand Fundamental Research 973 Program of China under Grant Nos.2004CB719402, 2002CB312106 (国家重点基础研究发展规划(973)); the Specialized Research Foundation for the Doctoral Program of Higher Education of China under Grant No.20020335112(教育部高等学校博士点专项科研基金)
中文摘要:

研究了基于三维多项式映射的三维广义Julia集表示方法.从理论上分析并证明了三维多项式映射满足等变的条件,精确地给出了关于正四面体群和正八面体群具有旋转不变对称性的两类三维等变映射的具体公式,在此基础上讨论并证明了三维多项式映射的广义Julia集所具有的性质.提出了基于逃逸距离色彩调配的光线跟踪体绘制算法,对给定三维空间中属于Julia集的离散点根据其逃逸距离赋予颜色和不透明度,并采用光线跟踪法进行体绘制.实验结果表明,利用三维多项式映射来构造三维Julia集,不仅可以根据映射的性质预知Julia集的总体结构特征,并且能够通过调控映射的参数来获得多种具有不同旋转对称结构的Julia集,因而有效地克服了现有三维分形集生成方法所构造的分形集包含信息量少、形状结构单一和分形形状无法预测等缺陷.进一步地,三维多项式映射可以应用于其他三维分形的构造.从而为三维分形的生成提供一个新的有效途径.

英文摘要:

A new approach for the representation of 3D general Julia sets is put forward on the basis of tri-dimensional polynomial maps. The condition for a 3D polynomial map to be equivariant is theoretically analyzed and proved. The equations of two classes of 3D polynomial maps that are equivariant with respect to the rotational symmetries of either a regular tetrahedron group or a regular octahedron group are strictly given, on the basis of which the properties of the general Julia sets created by these 3D polynomial maps are discussed and proved. A ray-tracing volume rendering algorithm, which defines the color and opacity of every discrete point within a Julia set according to its escaping distance, is proposed in order to acquire high quality 3D fractal images. Experimental results demonstrate that the approach of generating 3D Julia sets from 3D polynomial maps not only enables us to predict the characteristics of Julia sets according to the properties of the maps, but also makes it possible for us to obtain various kinds of Julia sets with different rotational symmetries by altering the parameters of the maps. Consequently, drawbacks such as monotone structure of the resulting fractals and inability to predict fractal shape in the existing methods for generating 3D fractal sets can be effectually avoided. Furthermore, the method of generating 3D Julia sets by 3D polynomial maps can be applied to the construction of other 3D fractals, and hence would result in a different perspective for the generation of 3D fractals.

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期刊信息
  • 《软件学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院软件研究所 中国计算机学会
  • 主编:赵琛
  • 地址:北京8718信箱中国科学院软件研究所
  • 邮编:100190
  • 邮箱:jos@iscas.ac.cn
  • 电话:010-62562563
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-9825
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2560/TP
  • 邮发代号:82-367
  • 获奖情况:
  • 2001年入选中国期刊方阵“双百期刊”,2000年荣获中国科学院优秀科技期刊一等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国数学评论(网络版),波兰哥白尼索引,德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:54609