摘要：介绍了分形几何理论的基础以及分形图形的主要生成方法，阐述了分形几何学在计算机图形学中的应用。
　　关键词：分形几何；计算机图形学
　　中图分类号：TP391.41
　　分形几何学从70年代创立以来，在近代科学技术的发展中，已越来越为人们所重视。传统几何学的研究对象是整数维数，比如一维、二维平面内的点线等，而分形几何学则研究的是分数维数，它的研究对象一般是那些不规则形状的。分形几何学与动力系统中的混沌理论结合在一起，在众多领域的应用取得很大的成功。很多学科领域都开始对分形理论展开研究，取得理论突破的同时，也能够应用到具体的学科当中去。物理学中，可以用分形理论来研究基本粒子；生物学中，可以对蛋白质进行研究；地质学中，借助分形可以提高地震预报水平；信息科学中，可以研究通信中噪声的结构和模式以及语音识别；经济学中，可以对商品价格浮动的规律加以研究；此外分形理论还可以用于教育学、管理学等更多领域。
　　目前，在传统几何学的基础上，计算机图形学发展比较迅速，能够对一些规则图形进行比较好的绘制。但是随着对计算机图形学相关要求的不断提高以及自然景物模拟的迅速发展，传统图形学已经不能取得很好的效果，当面对自然景物中的非规整形状，传统图形学显得束手无策。而在计算机图形学中引入分形几何学，就能够对那些不规则的图形进行适当的处理和绘制。通过分形几何，可以从大量的数据中，按照一定的方法选取合适的少量数据，就可以生产复杂的自然景物，绘制的效果比较逼真。通过分形几何和计算机图形学的结合，能够逼真的描述海岸线、地形图等自然风景。下面先对分形几何的理论基础进行介绍，再讨论一下分形几何在计算机图形学中的一些应用。
　　1分形几何理论基础
　　分形几何之所以能够结合计算机图形学实现对不规则事物进行逼真描述，是因为分形几何所具有的一些特征。分形事物的组成部分与整体存在某种方式相似，比如自相似和自仿射.自相似就是事物的局部与整体相似，通过适当的放大尺寸，任何一个小的局部都可以与整体重合；自仿射则更加复杂、更加一般，自仿射事物的局部事物通过在各个方向的不同伸缩比可以得到整体事物。自相似和自仿射的性质使得分形几何结合计算机图形学可以逼真的描述大自然景物，两者两比，自仿射分形更为复杂，但更接近现实，研究意义更加重要。
　　分形有效的解决了局部与整体的关系问题，借助空间结构的对称性、自相似性以及自仿射性，可以得到比较逼真的图形模型，整个生成的景物丰富多彩，细致逼真，具有独特的艺术魅力。所生成的景物可以是结构性强的山峰，也可以是结构性弱的云烟。这其中的关键是要选择一个合适的模型来进行描述。根据分形造型模型的不同，可以分为四种分形图形的方法：基于L-系统的分形图形；迭代函数系统IFS方法；粒子系统模型方法；随机插值法。下面主要介绍常用的两种方法：基于L-系统的分形和迭代函数系统的分形方法。
　　2基于L-系统的分形图形
　　L-系统方法是将L-系统和计算机图形学进行有效的结合，能够有效的模拟自然界的景物，其中的L-系统是用形式语言对植物形态进行描述的拓扑结构。
　　在L-系统方法中，比较重要的是并行重写系统，它可以不断的进行迭代以达到最终需要的结果。在重写规则确定后，可以从一个初始图形进行迭代嵌套，最终生成图形。L-系统方法的生成过程需要大量的时间，但是相关的公式比较简单。
　　L-系统方法中进行迭代时，经过一两次的迭代后，图形的样子还比较简单，图形的特征还不够明显，但是随着迭代次数的不断增加，图形的特征越来越明显，从而可以得到清晰逼真的图形。所以我们制作分形数时，可以根据L-系统方法进行不断的迭代，从而得到完美的树形。
　　除了L-系统的分支结构类型外，还有参数L-系统、随机L-系统等类型，这些方法的基本思想是一样的，只是他们的绘图技巧不一样，绘图使用更灵活，得到的图形也就越逼真。
　　3分形几何的应用
　　分形图形所依据的函数是混沌的，所以当相应的参数发生微小的变化时，便会得到不同的结果。当选取合适的参数时，能够使图形颜色的设置更加合理，得到的图形更加逼真。借助计算机，我们可以清楚的看到这种变化的过程，可以了解到图中许多重复出现的地方，具有无限嵌套的精细内容，分形之美得到了充分体现。分形几何在计算机图形学中的应用，不但充分展现了分形几何所具有的优势，而且促进了计算机图形学的进一步发展。
　　分形几何中的递归迭代可以得到精美的分形图案，根据变换的不同，可以得到不同的分形图案。当在三维空间定义变换时，还能够得到三维立体图形。虽然迭代函数参数的分布比较复杂，但是分形的计算机生产方法有很多种，都能够找到控制形状的参数，从而实现参数化。分形几何在计算机图形学中的应用，不仅仅给研究数学的学者指出了一条启发道路，而且应用得到的精美图形可以供人欣赏，还能用于图案设计等。

---

期刊库（http://www.zgqkk.com），是一个专门从事期刊推广、投稿辅导的网站。
　　本站提供如何投稿辅导，寻求投稿辅导合作，快速投稿辅导，投稿辅导格式指导等解决方案：省级投稿辅导/国家级投稿辅导/核心期刊投稿辅导//职称投稿辅导。

---

　　【免责声明】本文仅代表作者本人观点，与投稿辅导_期刊发表_中国期刊库专业期刊网站无关。投稿辅导_期刊发表_中国期刊库专业期刊网站站对文中陈述、观点判断保持中立，不对所包含内容的准确性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保证。请读者仅作参考，并请自行承担全部责任。