科研结题报告(2)

科研结题报告2

　　摘要：

　　项目成员：

　　赵** 计算机学院**级 计算机科学与技术

　　毛** 计算机学院**级 计算机科学与技术

　　李** 计算机学院**级 计算机科学与技术

　　指导教师：

　　宋** 讲师博士

选题背景与意义：

　　在计算机图形学领域，植物的建模表示、绘制与动态模拟一直是研究的热点和难点，提出了许多针对植物这一特殊对象的方法，也取得了较好的结果。研究此次项目能够帮助我们提高专业知识水平，拓宽视野，锻炼动手实践能力，加强团队协作能力，敢于创新，大胆实践。

　　科研初步收获和体会：

　　首先进行了了解及熟悉使用vue5软件，我们学习掌握了导师推荐的计算机图形学专业教材，对计算机图形学的一些基本概念数学基础，理论是科研的基础，通过理论的学习，我们规范了图形学的科研思路，在对计算机图形学、生物学相关知识及开发环境——VUE5学习之后，我们阅读了相关论文，开始了自己的自然场景建模与绘制的科研。

正文：

一、选题背景：

　　在计算机图形学领域，植物的建模表示、绘制与动态模拟一直是研究的热点和难点，提出了许多针对植物这一特殊对象的方法，也取得了较好的结果。植物的建模可进一步细分为模型表示与建模方法两个部分，模型表示、建模方法与绘制三者之间是相互依赖和密切相关的，一般结合在一起实现。对于自然景观的真实感建模与绘制，国外有很多相关软件，国内虽然支持过类似方面的研究项目，但专业软件的报道极少。

　　同样对于我们来说，对于该项目有极大的兴趣，现阶段包括未来前景表明，计算机中的动态建模将有很大发展，现在就了解和学习一些相关知识，将来也可以倾向这一方面进行更多的学习和研究。对该项目所需的专业知识之前只有大概了解，并没有深入的学习、分析，但是兴趣是最大的动力，研究此次项目能够帮助我们提高专业知识水平，拓宽视野，锻炼动手实践能力，加强团队协作能力，敢于创新，大胆实践。

二、成员及分工：

　　总的来说，该小组里，赵旭升和李雪梅同学总体来说善于接受新的知识，比较擅长软件的学习和应用，动手能力强， 思考深入，能够很好的将新学习到的知识加以思考达到融会贯通。

　　而作为组长，赵旭升同学能够有一个总体的规划和布局；李雪梅心思细腻，擅长处理复杂精细的部分。出于此考虑，由赵旭升主要对软件进行全方位的学习和应用，李雪梅则重点攻克建模中最复杂的几个点，如渲染等。

　　而另一位组员毛玉婷则更擅长理论知识的学习，对于图形学的算法有浓厚的兴趣，鉴于此，毛玉婷主要学习和研究对于建模的基础——图形学。

　　协调配合：

　　总体的知识是每个组员都要学习和研究的，但由于时间精力有限，安排不同的组员重点研究不同的部分，然后及时讨论，向其他组员讲解，其他组员提出问题，共同探讨学习。 导师指导情况：指导老师宋成芳老师对建模方面有所研究，带领我们探讨此科研的命题方向、创新点等问题，并向我们提供软件，推荐参考书目。除此之外，宋成芳老师还指导我们制定不同阶段的研究学习任务，对于不懂的问题及时引导及讲解。总之，导师的引导在此科研项目中起到不可或缺的作用。

三、创新点与特色：

　　本次科研项目综合应用计算机图形学和生物学理论，重点研究新的快速高效的大规模动态植物建模和实时绘制方法。我们以视觉效果和实时效率为主要目的，着力保证形态真实感和运动真实感，而不是严格忠实于动力学与生物学理论。采用几何与图像混合式表达方法来对植被等对象进行建模，并采用较为特别的方法对场景进行绘制。

　　建模对于现代来讲虽然已经不再是一个难题，但是真实场景的植被建模涉及到户外的天气、光照以及植物的阴影等，特别是怎样在短时间内对大规模的植被进行真实感建模仍然是个有待研究的问题。本项目着重于此，进行一系列的学习和研究。

　　科学意义：

　　对于自然景观的真实感建模与绘制，国外有很多相关软件，国内虽然支持过类似方面的研究项目，但专业软件的报道极少。直接从国外购买这些软件成本并不低(大型造型软件的插件价格大约100美元，提供源代码开发的SpeedTree软件的每个单机license价格为8500美元)。探索新的高效建模和可视化技术，开发自主版权的植被建模与绘制平台，对于我国在军事仿真，园林设计，森林防护和数字娱乐的发展非常重要。

　　同样对于我们来说，研究次项目能够帮助我们提高专业知识水平，拓宽视野，锻炼动手实践能力，加强团队协作能力，敢于创新，大胆实践。

四、进展情况与初步成果：

　　该项目自20xx年9月科研立项以来，在宋成芳导师的指导下，在我们项目组三个人（毛玉婷、李雪梅、赵旭升）的点点滴滴的学习钻研下，历经一年的时间，结题在即，对该项目的实施进展情况作一小结。

　　09年暑假和**年9月，项目组三个同学进行了大学生科研立项的前期资料信息了解和选题工作，经过仔细了解，结合专业背景及个人兴趣组合，我们三个人选择了计算机图形学方向，并有幸得到了宋成芳导师的指导。宋成芳老师根据我们的计算机基础情况及自己的研究方向，给我们选取了“自然场景的真实感建模与绘制”这一科研课题。在宋成芳导师的悉心指导和我们自己的认真准备下，9月下旬，我们成功的申请了校级科研立项。

　　第一阶段：了解及熟悉使用vue5软件。针对我们的情况，导师要求我们先掌握好计算机图形学支撑专业绘图软件VUE5，在此，我们感谢导师给我们提供了VUE5软件和学习指导书目。10月11月份，我们在专业学习的同时，抽出时间学习掌握VUE5软件，在我们面前打开的是一个专业丰富的三维建模画图软件，通过该软件，我们进一步感受到计算机图形学的应用。

　　第二阶段：我们学习掌握了导师推荐的计算机图形学专业教材，对计算机图形学的一些基本概念数学基础，理论是科研的基础，通过理论的学习，我们规范了图形学的科研思路，

　　这一部分也是比较富有挑战性的。在学习图形学的同时，根据老师的建议，我们阅读了相关生物学图书，对自然场景中的生物生长规律有了一个大致的了解，从而可以明确植物生长规律，遵循自然现象，最大限度的接近现实。

　　第三阶段：在对计算机图形学、生物学相关知识及开发环境——VUE5学习之后，我们阅读了相关论文，开始了自己的自然场景建模与绘制的科研。在该阶段，我们深切体会到科研的艰巨与科研取得进展的喜悦，增强了对计算机的热爱和各位老师的敬爱。

　　回首这一年的科研时间，我们深切的体会的科学研究的博大精深和自己在科学面前的浅薄无知。“自然场景的真实感建模与绘制” 充分利用几何模型在可控变形，图像在外观细节表达等方面的长处，实现融合几何和图像的混合式树的多分辨率表示。

　　植物的模型表示应当具有三维几何，便于动态模拟，能够提供不同距离和视角下的逼真效果，以保证模型在形态上的真实感；为了高效地获得真实感，以纹理图像来表达细节和外观。

　　本次科研项目基于导师的科研成果，综合应用计算机图形学和生物学理论，重点研究新的快速高效的大规模动态植物建模和实时绘制方法。我们以视觉效果和实时效率为主要目的，着力保证形态真实感和运动真实感，而不是严格忠实于动力学与生物学理论。采用几何与图像混合式表达方法来对植被等对象进行建模，并采用较为特别的方法对场景进行绘制。

五、收获与体会：

　　一年的科研立项“自然场景的真实感建模与绘制”即将结束，回顾这一年的时间，我们又困惑，有喜悦，但无论如何我们收获了青春大学时代的一次美好的记忆。

　　友情，在这一年的时间里，我们遇到了很多困难。之所以我们最终还是走了过来，是在我们遇到困难的时候，我们彼此信任，互相体谅，共同思考解决的思路，团队的力量是巨大的，在老师的知道下，在我们自己的努力下，我们一步一步，迈着稚嫩的脚步，一步步歪歪斜斜的走了过来。几年以后我们工作后大家可能就不在是同学，不再是师生了，但是闲暇的时候，我们还是会偶尔记起在一起共同努力项目的开心，会记起在这个项目中我们的掌握的知识和技能。

　　在这个项目中，我们学习到了一些计算机图形学的知识，了解到计算机图形学的一些前沿信息，学习掌握了计算机三维绘图软件VUE5 VUE5中物体的创建与编辑；对物体的编辑有：选择，移动，旋转，扭曲，缩放，改变材质颜色，分散，复制，导出等。图像的渲染；取景；材质等内容。学习了解了植物的建模可细分为模型表示与建模方法两个部分。植被场景的绘制方式大致可分为两类：其一，基于纯几何和传统光照明模型的真实感绘制；其二，基于预采样的光亮度重用方法。三维模型建模方法是计算机图形学的重要基础，是生成精美的三维场景和逼真动态效果的前提等等专业知识。这次科研给了我们一个机会学到一些平时在书本上学不到的知识和技术。对于我们而言，研究次项目能够帮助我们提高专业知识水平，拓宽视野，锻炼动手实践能力，加强团队协作能力，敢于创新，大胆实践。

　　这次科研也让我们再次感受到了一些珍贵的品质。坚持，“黄沙百战穿金甲，不破楼兰终不还”是坚持，“千淘万漉虽心苦，吹尽狂沙始到金。”是一种坚持，当我们面对困难，一连好多天找不到思路和方法的时候也是一种坚持，因为坚持，所以我们不折不挠，因为坚持，我们一如既往，因为坚持，我们走到了今天，因为坚持，我们还会一如既往的走下去。感谢这次科研中的许许多多的小纠结，感谢生活中我们遇到的各种各样的小挫折，在这些纠结和挫折面前我们坚持了，我们经历了，我们走过来了，我们觉得内心是强大的。“我始终不愿抛弃我的奋斗生活，我极端重视由奋斗得来的经验，尤其是战胜困难后所得的愉快；一个人要先经过困难，然后踏进顺境，才觉得受用、舒服。”

　　勤奋。来到大学之后，偶尔也会怀念高中高考时候的辛苦的充实着。因为勤奋，所以充实，所以有收获。在这个科研最初开始的时候，因为我们对计算机图形学近乎没有过专业的接触，所以遇到了好多困难。包括后期学习使用软件绘图和自己动手绘图的时候，我们遇到了好多困难，这些时候，我们能做的，只有勤奋。花更多的时间去阅读相关资料，尝试更多的方法和思路。戴尔卡耐基说：“一个懒惰心理的危险，比懒惰的手足，不知道要超过多少倍。而且医治懒惰的心理，比医治懒惰的手足还要难。因为我们做一件不愿意不高兴的工作，身体的各部分，都感到不安和无聊。反过来说，如果对于这种工作有兴趣、愉快，工作效率不但高，身心也感觉到十分舒适。因不适宜的劳动，使身心忧郁而患成的病症，医生称为懒惰病。”经过这次科研，我们更加认同。

　　很感触在大学时代可以有一次属于自己的科研经历，经历这次科研，我们知道了自己的稚嫩和诸多不足。我们将以此为契机，学习好专业知识，拓展专业视野，阅读相关专业学术论文，更好的去锻炼历练自己，作为一个工科学生，更加注重实践所学专业知识，我们会注重多和同学交流学习讨论，多和老师交流学习，我们会更加努力勤奋的度过余下的大学时光，收获更多的专业知识和能力。

　　在此，再次感谢我们的导师宋成芳老师，在学习和生活中，他给予了我们诸多帮助，我们铭记在心。