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矢量场可视化算法研究与系统设计

随着高性能计算的迅猛发展,科学计算已经越来越成为科学与工程研究人员除了理论与实践之外的第三只眼睛。高性能计算产生大规模的科学数据,如何分析、可视大规模科学数据给可视化研究提出了新的挑战。同时,Internet的发展使得基于Web的可视化方法成为研究热点。矢量场在科学计算和工程分析中扮演着非常重要的角色,描述了许多非常重要而且常见的物理现象,可视化方法是理解矢量场运动变化规律的有力工具。本文紧密结合实际应用问题,针对大规模数据、互连网等带来的挑战,进行了矢量场可视化算法研究与系统设计,主要工作和创新如下:1)提出了流线纹理合成(STS) 新算法。STS将1D方向纹理映射到流线,利用流线纹理合成2D矢量场的可视化图象,通过宽度流线绘制加快合成。STS计算速度明显快于基于纹理的LIC等算法,且很容易生成矢量场动画,并能实现3D曲面流的可视化。2)提出了多粒度LIC纹理和图象混合技术,它们能很好地同时表示矢量的大小和方向,从而克服了L  (本文共101页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国石油大学(北京)
中国石油大学(北京)

大规模海底管道溢油三维可视化仿真研究

随着海洋石油开采业的日趋繁荣,海底管道溢油泄露事故频发。在科学计算可视化领域,如何准确地实现海洋溢油过程三维仿真,以实现对石油污染的分析、预警与防治,成为研究者亟待解决的问题。三维溢油仿真与可视化可以为用户直观地展示海底溢油场景,生动地呈现局部海域的海洋环境细节。本文的主要研究内容包括:1.总结海底管道溢油在水体中漂移扩散数值模拟的研究,归纳出适用于不同风场、流场等海洋环境的溢油漂移扩散模型。2.针对三维仿真中溢油粒子数量规模小导致的仿真真实性效果差的问题,设计实现了基于GPU并行计算的粒子系统算法,充分利用GPU的并行计算能力完成粒子属性的更新,同时使用点精灵(Point Sprite)技术进行大规模粒子绘制。3.针对大规模粒子系统粒子迹线绘制内存开销大的问题,使用多线程结合Out-of-Core技术实现了大规模溢油粒子仿真下实时溢油粒子迹线可视化算法。4.采用基于纹理的可视化方法结合经典3DLIC算法实现对瞬时三维溢油矢量场...  (本文共59页) 本文目录 | 阅读全文>>

吉林大学
吉林大学

基于RTT的虚拟风洞流场可视化研究与应用

随着计算机硬件设备的发展以及计算流体动力学(CFD)技术的提高,CFD数值计算精度、数据规模都在急剧的增加。从以前的MB,发展到现在的GB,甚至更大规模数据的计算。同时数据的类型也特别复杂;对于这种海量并且复杂的数据,如果没有一种行之有效的方法能够对数据进行可视化处理,那么对流场情况的判断将会很难准确和有效。其它很多现代工程和科技中提供的数据信息,也都是必须通过图形可视化处理,才能够形成有效的信息。因此,科学计算可视化已经成为现在CFD研究中的的一项重要的课题。本文以流场数据的获得为起点,首先就本文涉及到的流场模型数据和流体动力学分析计算结果数据的类型和特点进行了讨论。对流场及其几何模型,本文采用三角网格剖分的技术,通过编写程序实现了对这些数据的读取和可视化显示。对于计算结果数据只对本文要可视化的数据进行了读取,主要是速度。IGES(初始图形交换规范)是被定义基于CAD/CAM等不同软件系统之间的一个ANSI信息交换标准。本文对...  (本文共72页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京师范大学
南京师范大学

三维矢量场可视化方法研究

近年来,在地学领域中,包括地质,水文,气象,流体动力学,大地测量等,关于三维空间信息的研究与日俱增。三维可视化作为获取信息最直观快捷的方式,在信息表达方面具有独特的优势。矢量场描述了许多非常重要物理现象。矢量场可视化是理解矢量场运动规律的有力工具,在科学计算和工程分析中发挥着重要作用,已被广泛应用于地质勘探、天文气象等领域。随着计算流体力学的快速发展迫切需要一种能有效帮助研究人员分析理解大量数据集所蕴含规律的技术,特别是在工程计算、地学领域,矢量场研究者需要耗时更少,性能更好的可视化方法。三维矢量场的可视化一直是矢量场可视化中的重点和难点,目前能够描述三维矢量场有点图标法、矢量线法、矢量面法、矢量管法等,点图标法能够表现出矢量场的在三维空间中的运动轨迹,但其无法体现出矢量场的整体特征。因此本文基于地学领域的三维可视化,针对地学机理与过程所产生的三维矢量场数据,在对已有的三维矢量场算法的研究和实现的基础上,采用四面体多分辨率网格自...  (本文共103页) 本文目录 | 阅读全文>>

《计算机应用与软件》2010年04期
计算机应用与软件

矢量场可视化线积分卷积方法研究与系统设计

随着矢量场数据规模的增加,不论是采用流线还是基于LIC技术绘制流场,其绘制速度都是评价其性能的重要指标,此外由于流线数量增加,流线会在临界点附近产生长流线汇聚问题,导致视觉混乱,冗余计算过多等问题。为了解决上述问...  (本文共5页) 阅读全文>>

北京邮电大学
北京邮电大学

二维矢量场可视化系统研究与实现

科学计算可视化(Visualization in Scientific Computing, ViSC),指的是利用计算机图形学、图像处理技术,将科学计算过程中产生的数据及计算结果转换为图形图像在屏幕上显示出来,并进行交互处理的理论、方法和技术,是当前计算机学科的一个重要研究方向,并引起人们越来越多的重视。矢量场可视化是科学计算可视化的重要组成部分。特征可视化和拓扑可视化是当前矢量场可视化的重要研究内容。特征可视化通过发现和提取流场中有特殊意义的特征或用户感兴趣的区域,达到对流场“特征”进行重点可视化的目的,这样就可以去除很多不紧要的数据,提高可视化操作效率,同时又不会漏掉流场关键信息。特征可视化其中一个重要操作就是关键点的查找以及分类。拓扑可视化是一种从全局把握流场结构的可视化技术,其中包括关键点查找以及流线绘制操作。本文对当前二维矢量场可视化的理论与方法进行了详细简述与分析,详细讲述了基于拓扑驱动的流线放置算法,设计并实现了...  (本文共74页) 本文目录 | 阅读全文>>