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以流水、波浪为对象的水波模拟是当前计算机图形学研究的热点之一，在计算机游戏、影视、广告等领域中有着重要的实际用途。本文研究了水波自由曲面的造型、绘制以及二维流场可视化的相关技术，主要工作包括：
1.引入调整控制点的策略去解决非参数化的B样条曲线、曲面逼近问题。基于这种策略，可以在很大程度上降低逼近结果对于初始形状的依赖，并利用尽可能少的控制点去满足给定的误差条件。给出了控制点调整过程中插入新控制点和移除冗余控制点的新方法。另外，文中还采用了FastMarching的方法对目标形状的距离场进行预处理，降低了逼近算法的运算复杂度。
2.把基于控制点调整的B样条逼近算法推广到T样条。利用T样条允许T型控制节点和易于局部细化的性质，提出了相应的控制点调整算法，并将其应用到真实水波表面的逼近造型当中。采用B样条或T样条对水波自由曲面造型，具有数据量少、光滑性好、便于多分辨率显示等优点。
3.用基于流线段的方法(LBFV)实现高分辨率的二维流场实时可视化。将图象融合的技术应用到流线段的绘制当中，从而以较少的粒子数目获得较高分辨率的可视化结果。根据结果图象中的各个象素被粒子访问过的次数来确定新粒子的初始位置，提出了快速有效的种子点生成算法。LBFV的方法可用于生成水波表面的流动纹理，增强流体运动的真实感。
4.实现了基于海浪谱的波浪造型。从海洋学现有的观测和研究成果出发，利用海浪频谱和方向谱的相关理论与公式进行波浪造型。另外，本文提出的方法还可以通过参数调整波浪模拟的效果。例如：通过改变风速得到不同的波浪形状；通过改变频率分割数和方向分割数调整波浪模拟的细节。
5.基于小振幅波理论和细胞自动机的模型，给出了实现水波动画的实时算法。该算法允许用户通过扰动波面高度场的方式对水波运动进行交互，并采用粒子系统模拟了简单的浪花效果。用Cg硬件加速的方法来提高水波的绘制效率，从而实时地模拟了水波的反射、折射、焦散等综合效果。