大學(xué)生科研創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目結(jié)題報(bào)告

報(bào)告屬性

報(bào)告正文

摘要：

項(xiàng)目成員：

趙__ 計(jì)算機(jī)學(xué)院__級(jí) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)

___ 計(jì)算機(jī)學(xué)院__級(jí) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)

李__ 計(jì)算機(jī)學(xué)院__級(jí) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)

指導(dǎo)教師：

宋__ 講師博士

選題背景與意義：

在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域，植物的建模表示、繪制與動(dòng)態(tài)模擬一直是研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)，提出了許多針對(duì)植物這一特殊對(duì)象的方法，也取得了較好的結(jié)果。研究此次項(xiàng)目能夠幫助我們提高專業(yè)知識(shí)水平，拓寬視野，鍛煉動(dòng)手實(shí)踐能力，加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，敢于創(chuàng)新，大膽實(shí)踐。

科研初步收獲和體會(huì)：

首先進(jìn)行了了解及熟悉使用vue5軟件，我們學(xué)習(xí)掌握了導(dǎo)師推薦的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)專業(yè)教材，對(duì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的一些基本概念數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，理論是科研的基礎(chǔ)，通過(guò)理論的學(xué)習(xí)，我們規(guī)范了圖形學(xué)的科研思路，在對(duì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、生物學(xué)相關(guān)知識(shí)及開(kāi)發(fā)環(huán)境——vue5學(xué)習(xí)之后，我們閱讀了相關(guān)論文，開(kāi)始了自己的自然場(chǎng)景建模與繪制的科研。

正文：

一、選題背景：

在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域，植物的建模表示、繪制與動(dòng)態(tài)模擬一直是研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)，提出了許多針對(duì)植物這一特殊對(duì)象的方法，也取得了較好的結(jié)果。植物的建模可進(jìn)一步細(xì)分為模型表示與建模方法兩個(gè)部分，模型表示、建模方法與繪制三者之間是相互依賴和密切相關(guān)的，一般結(jié)合在一起實(shí)現(xiàn)。對(duì)于自然景觀的真實(shí)感建模與繪制，國(guó)外有很多相關(guān)軟件，國(guó)內(nèi)雖然支持過(guò)類似方面的研究項(xiàng)目，但專業(yè)軟件的報(bào)道極少。

同樣對(duì)于我們來(lái)說(shuō)，對(duì)于該項(xiàng)目有極大的興趣，現(xiàn)階段包括未來(lái)前景表明，計(jì)算機(jī)中的動(dòng)態(tài)建模將有很大發(fā)展，現(xiàn)在就了解和學(xué)習(xí)一些相關(guān)知識(shí)，將來(lái)也可以傾向這一方面進(jìn)行更多的學(xué)習(xí)和研究。對(duì)該項(xiàng)目所需的專業(yè)知識(shí)之前只有大概了解，并沒(méi)有深入的學(xué)習(xí)、分析，但是興趣是最大的動(dòng)力，研究此次項(xiàng)目能夠幫助我們提高專業(yè)知識(shí)水平，拓寬視野，鍛煉動(dòng)手實(shí)踐能力，加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，敢于創(chuàng)新，大膽實(shí)踐。

二、成員及分工：

總的來(lái)說(shuō)，該小組里，趙旭升和李雪梅同學(xué)總體來(lái)說(shuō)善于接受新的知識(shí)，比較擅長(zhǎng)軟件的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，動(dòng)手能力強(qiáng)， 思考深入，能夠很好的將新學(xué)習(xí)到的知識(shí)加以思考達(dá)到融會(huì)貫通。

而作為組長(zhǎng)，趙旭升同學(xué)能夠有一個(gè)總體的規(guī)劃和布局；李雪梅心思細(xì)膩，擅長(zhǎng)處理復(fù)雜精細(xì)的部分。出于此考慮，由趙旭升主要對(duì)軟件進(jìn)行全方位的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，李雪梅則重點(diǎn)攻克建模中最復(fù)雜的幾個(gè)點(diǎn)，如渲染等。

而另一位組員毛玉婷則更擅長(zhǎng)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，對(duì)于圖形學(xué)的算法有濃厚的興趣，鑒于此，毛玉婷主要學(xué)習(xí)和研究對(duì)于建模的基礎(chǔ)——圖形學(xué)。

協(xié)調(diào)配合：

總體的知識(shí)是每個(gè)組員都要學(xué)習(xí)和研究的，但由于時(shí)間精力有限，安排不同的組員重點(diǎn)研究不同的部分，然后及時(shí)討論，向其他組員講解，其他組員提出問(wèn)題，共同探討學(xué)習(xí)。 導(dǎo)師指導(dǎo)情況：指導(dǎo)老師宋成芳老師對(duì)建模方面有所研究，帶領(lǐng)我們探討此科研的命題方向、創(chuàng)新點(diǎn)等問(wèn)題，并向我們提供軟件，推薦參考書目。除此之外，宋成芳老師還指導(dǎo)我們制定不同階段的.研究學(xué)習(xí)任務(wù)，對(duì)于不懂的問(wèn)題及時(shí)引導(dǎo)及講解。總之，導(dǎo)師的引導(dǎo)在此科研項(xiàng)目中起到不可或缺的作用。

三、創(chuàng)新點(diǎn)與特色：

本次科研項(xiàng)目綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和生物學(xué)理論，重點(diǎn)研究新的快速高效的大規(guī)模動(dòng)態(tài)植物建模和實(shí)時(shí)繪制方法。我們以視覺(jué)效果和實(shí)時(shí)效率為主要目的，著力保證形態(tài)真實(shí)感和運(yùn)動(dòng)真實(shí)感，而不是嚴(yán)格忠實(shí)于動(dòng)力學(xué)與生物學(xué)理論。采用幾何與圖像混合式表達(dá)方法來(lái)對(duì)植被等對(duì)象進(jìn)行建模，并采用較為特別的方法對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行繪制。

建模對(duì)于現(xiàn)代來(lái)講雖然已經(jīng)不再是一個(gè)難題，但是真實(shí)場(chǎng)景的植被建模涉及到戶外的天氣、光照以及植物的陰影等，特別是怎樣在短時(shí)間內(nèi)對(duì)大規(guī)模的植被進(jìn)行真實(shí)感建模仍然是個(gè)有待研究的問(wèn)題。本項(xiàng)目著重于此，進(jìn)行一系列的學(xué)習(xí)和研究。

科學(xué)意義：

對(duì)于自然景觀的真實(shí)感建模與繪制，國(guó)外有很多相關(guān)軟件，國(guó)內(nèi)雖然支持過(guò)類似方面的研究項(xiàng)目，但專業(yè)軟件的報(bào)道極少。直接從國(guó)外購(gòu)買這些軟件成本并不低(大型造型軟件的插件價(jià)格大約100美元，提供源代碼開(kāi)發(fā)的speedtree軟件的每個(gè)單機(jī)license價(jià)格為8美元)。探索新的高效建模和可視化技術(shù)，開(kāi)發(fā)自主版權(quán)的植被建模與繪制平臺(tái)，對(duì)于我國(guó)在軍事仿真，園林設(shè)計(jì)，森林防護(hù)和數(shù)字娛樂(lè)的發(fā)展非常重要。

同樣對(duì)于我們來(lái)說(shuō)，研究次項(xiàng)目能夠幫助我們提高專業(yè)知識(shí)水平，拓寬視野，鍛煉動(dòng)手實(shí)踐能力，加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，敢于創(chuàng)新，大膽實(shí)踐。

四、進(jìn)展情況與初步成果：

該項(xiàng)目自20__年9月科研立項(xiàng)以來(lái)，在宋成芳導(dǎo)師的指導(dǎo)下，在我們項(xiàng)目組三個(gè)人（毛玉婷、李雪梅、趙旭升）的點(diǎn)點(diǎn)滴滴的學(xué)習(xí)鉆研下，歷經(jīng)一年的時(shí)間，結(jié)題在即，對(duì)該項(xiàng)目的實(shí)施進(jìn)展情況作一小結(jié)。

____暑假和__年9月，項(xiàng)目組三個(gè)同學(xué)進(jìn)行了大學(xué)生科研立項(xiàng)的前期資料信息了解和選題工作，經(jīng)過(guò)仔細(xì)了解，結(jié)合專業(yè)背景及個(gè)人興趣組合，我們?nèi)齻€(gè)人選擇了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)方向，并有幸得到了宋成芳導(dǎo)師的指導(dǎo)。宋成芳老師根據(jù)我們的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)情況及自己的研究方向，給我們選取了“自然場(chǎng)景的真實(shí)感建模與繪制”這一科研課題。在宋成芳導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)和我們自己的認(rèn)真準(zhǔn)備下，9月下旬，我們成功的申請(qǐng)了校級(jí)科研立項(xiàng)。

第一階段：了解及熟悉使用vue5軟件。針對(duì)我們的情況，導(dǎo)師要求我們先掌握好計(jì)算機(jī)圖形學(xué)支撐專業(yè)繪圖軟件vue5，在此，我們感謝導(dǎo)師給我們提供了vue5軟件和學(xué)習(xí)指導(dǎo)書目。10月11月份，我們?cè)趯I(yè)學(xué)習(xí)的同時(shí)，抽出時(shí)間學(xué)習(xí)掌握vue5軟件，在我們面前打開(kāi)的是一個(gè)專業(yè)豐富的三維建模畫圖軟件，通過(guò)該軟件，我們進(jìn)一步感受到計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的應(yīng)用。

第二階段：我們學(xué)習(xí)掌握了導(dǎo)師推薦的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)專業(yè)教材，對(duì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的一些基本概念數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，理論是科研的基礎(chǔ)，通過(guò)理論的學(xué)習(xí)，我們規(guī)范了圖形學(xué)的科研思路，

這一部分也是比較富有挑戰(zhàn)性的。在學(xué)習(xí)圖形學(xué)的同時(shí)，根據(jù)老師的建議，我們閱讀了相關(guān)生物學(xué)圖書，對(duì)自然場(chǎng)景中的生物生長(zhǎng)規(guī)律有了一個(gè)大致的了解，從而可以明確植物生長(zhǎng)規(guī)律，遵循自然現(xiàn)象，最大限度的接近現(xiàn)實(shí)。

第三階段：在對(duì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、生物學(xué)相關(guān)知識(shí)及開(kāi)發(fā)環(huán)境——vue5學(xué)習(xí)之后，我們閱讀了相關(guān)論文，開(kāi)始了自己的自然場(chǎng)景建模與繪制的科研。在該階段，我們深切體會(huì)到科研的艱巨與科研取得進(jìn)展的喜悅，增強(qiáng)了對(duì)計(jì)算機(jī)的熱愛(ài)和各位老師的敬愛(ài)。

回首這一年的科研時(shí)間，我們深切的體會(huì)的科學(xué)研究的博大精深和自己在科學(xué)面前的淺薄無(wú)知。“自然場(chǎng)景的真實(shí)感建模與繪制” 充分利用幾何模型在可控變形，圖像在外觀細(xì)節(jié)表達(dá)等方面的長(zhǎng)處，實(shí)現(xiàn)融合幾何和圖像的混合式樹的多分辨率表示。

植物的模型表示應(yīng)當(dāng)具有三維幾何，便于動(dòng)態(tài)模擬，能夠提供不同距離和視角下的逼真效果，以保證模型在形態(tài)上的真實(shí)感；為了高效地獲得真實(shí)感，以紋理圖像來(lái)表達(dá)細(xì)節(jié)和外觀。

本次科研項(xiàng)目基于導(dǎo)師的科研成果，綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和生物學(xué)理論，重點(diǎn)研究新的快速高效的大規(guī)模動(dòng)態(tài)植物建模和實(shí)時(shí)繪制方法。我們以視覺(jué)效果和實(shí)時(shí)效率為主要目的，著力保證形態(tài)真實(shí)感和運(yùn)動(dòng)真實(shí)感，而不是嚴(yán)格忠實(shí)于動(dòng)力學(xué)與生物學(xué)理論。采用幾何與圖像混合式表達(dá)方法來(lái)對(duì)植被等對(duì)象進(jìn)行建模，并采用較為特別的方法對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行繪制。

五、收獲與體會(huì)：

一年的科研立項(xiàng)“自然場(chǎng)景的真實(shí)感建模與繪制”即將結(jié)束，回顧這一年的時(shí)間，我們又困惑，有喜悅，但無(wú)論如何我們收獲了青春大學(xué)時(shí)代的一次美好的記憶。

友情，在這一年的時(shí)間里，我們遇到了很多困難。之所以我們最終還是走了過(guò)來(lái)，是在我們遇到困難的時(shí)候，我們彼此信任，互相體諒，共同思考解決的思路，團(tuán)隊(duì)的力量是巨大的，在老師的知道下，在我們自己的努力下，我們一步一步，邁著稚嫩的腳步，一步步歪歪斜斜的走了過(guò)來(lái)。幾年以后我們工作后大家可能就不在是同學(xué)，不再是師生了，但是閑暇的時(shí)候，我們還是會(huì)偶爾記起在一起共同努力項(xiàng)目的開(kāi)心，會(huì)記起在這個(gè)項(xiàng)目中我們的掌握的知識(shí)和技能。

在這個(gè)項(xiàng)目中，我們學(xué)習(xí)到了一些計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的知識(shí)，了解到計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的一些前沿信息，學(xué)習(xí)掌握了計(jì)算機(jī)三維繪圖軟件vue5 vue5中物體的創(chuàng)建與編輯；對(duì)物體的編輯有：選擇，移動(dòng)，旋轉(zhuǎn)，扭曲，縮放，改變材質(zhì)顏色，分散，復(fù)制，導(dǎo)出等。圖像的渲染；取景；材質(zhì)等內(nèi)容。學(xué)習(xí)了解了植物的建模可細(xì)分為模型表示與建模方法兩個(gè)部分。植被場(chǎng)景的繪制方式大致可分為兩類：其一，基于純幾何和傳統(tǒng)光照明模型的真實(shí)感繪制；其二，基于預(yù)采樣的光亮度重用方法。三維模型建模方法是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的重要基礎(chǔ)，是生成精美的三維場(chǎng)景和逼真動(dòng)態(tài)效果的前提等等專業(yè)知識(shí)。這次科研給了我們一個(gè)機(jī)會(huì)學(xué)到一些平時(shí)在書本上學(xué)不到的知識(shí)和技術(shù)。對(duì)于我們而言，研究次項(xiàng)目能夠幫助我們提高專業(yè)知識(shí)水平，拓寬視野，鍛煉動(dòng)手實(shí)踐能力，加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，敢于創(chuàng)新，大膽實(shí)踐。

這次科研也讓我們?cè)俅胃惺艿搅艘恍┱滟F的品質(zhì)。堅(jiān)持，“黃沙百戰(zhàn)穿金甲，不破樓蘭終不還”是堅(jiān)持，“千淘萬(wàn)漉雖心苦，吹盡狂沙始到金。”是一種堅(jiān)持，當(dāng)我們面對(duì)困難，一連好多天找不到思路和方法的時(shí)候也是一種堅(jiān)持，因?yàn)閳?jiān)持，所以我們不折不撓，因?yàn)閳?jiān)持，我們一如既往，因?yàn)閳?jiān)持，我們走到了今天，因?yàn)閳?jiān)持，我們還會(huì)一如既往的走下去。感謝這次科研中的許許多多的小糾結(jié)，感謝生活中我們遇到的各種各樣的小挫折，在這些糾結(jié)和挫折面前我們堅(jiān)持了，我們經(jīng)歷了，我們走過(guò)來(lái)了，我們覺(jué)得內(nèi)心是強(qiáng)大的。“我始終不愿拋棄我的奮斗生活，我極端重視由奮斗得來(lái)的經(jīng)驗(yàn)，尤其是戰(zhàn)勝困難后所得的愉快；一個(gè)人要先經(jīng)過(guò)困難，然后踏進(jìn)順境，才覺(jué)得受用、舒服。”

勤奮。來(lái)到大學(xué)之后，偶爾也會(huì)懷念高中高考時(shí)候的辛苦的充實(shí)著。因?yàn)榍趭^，所以充實(shí)，所以有收獲。在這個(gè)科研最初開(kāi)始的時(shí)候，因?yàn)槲覀儗?duì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)近乎沒(méi)有過(guò)專業(yè)的接觸，所以遇到了好多困難。包括后期學(xué)習(xí)使用軟件繪圖和自己動(dòng)手繪圖的時(shí)候，我們遇到了好多困難，這些時(shí)候，我們能做的，只有勤奮。花更多的時(shí)間去閱讀相關(guān)資料，嘗試更多的方法和思路。戴爾卡耐基說(shuō)：“一個(gè)懶惰心理的危險(xiǎn)，比懶惰的手足，不知道要超過(guò)多少倍。而且醫(yī)治懶惰的心理，比醫(yī)治懶惰的手足還要難。因?yàn)槲覀冏鲆患辉敢獠桓吲d的工作，身體的各部分，都感到不安和無(wú)聊。反過(guò)來(lái)說(shuō)，如果對(duì)于這種工作有興趣、愉快，工作效率不但高，身心也感覺(jué)到十分舒適。因不適宜的勞動(dòng)，使身心憂郁而患成的病癥，醫(yī)生稱為懶惰病。”經(jīng)過(guò)這次科研，我們更加認(rèn)同。

很感觸在大學(xué)時(shí)代可以有一次屬于自己的科研經(jīng)歷，經(jīng)歷這次科研，我們知道了自己的稚嫩和諸多不足。我們將以此為契機(jī)，學(xué)習(xí)好專業(yè)知識(shí)，拓展專業(yè)視野，閱讀相關(guān)專業(yè)學(xué)術(shù)論文，更好的去鍛煉歷練自己，作為一個(gè)工科學(xué)生，更加注重實(shí)踐所學(xué)專業(yè)知識(shí)，我們會(huì)注重多和同學(xué)交流學(xué)習(xí)討論，多和老師交流學(xué)習(xí)，我們會(huì)更加努力勤奮的度過(guò)余下的大學(xué)時(shí)光，收獲更多的專業(yè)知識(shí)和能力。

在此，再次感謝我們的導(dǎo)師宋成芳老師，在學(xué)習(xí)和生活中，他給予了我們諸多幫助，我們銘記在心。

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