二阶张量场可视化研究

1.引言当今科学计算可视化的研究对象主要集中在三维数据场的可视化,来源于有限元分析、流体力学、力场、医学、气象场、温度场中的许多三维体数据,它们可表示为分布于体空间的单值函数V=f(x,y,z),当V为标量时则为标量场,若V为矢量则为矢量场,若V为张量则为张量场。体数据场包含的信息量非常丰富,数据量也非常多,经过可视处理,借助计算机图形学的理论和数字图像技术,可直观地反映出数据场内部信息的分布规律以及变化过程。     

二维和三维矢量场的可视化

矢量场可视化用来帮助人们直观理解二维和三维矢量场。由于目前的矢量场可视化方法只能展示二维矢量场的方向而不能展示强度,并且对于三维矢量场可视化的效果不太令人满意,因此本文提出了用线积分卷积来实现二维平面矢量场可视化,以及三维空间矢量场可视化的方法。对于线积分卷积中的流线跟踪,利用扩展的Bresenham画线算法的思想,实现了二维平面和三维空间流线的跟踪,并且通过建立一个二维表和三维表来分别存储二维平面矢量场和三维空间矢量场中每个点在流线中的上一个点和下一点的位置,来避免传统流线跟踪方法的冗余计算,提高了效率。对于二维平面矢量场,把线积分卷积的结果和矢量的强度进行加权平均,从而利用输出图像的纹理和颜色,共同来表现矢量场的方向和强度。对于三维空间矢量场,利用体线积分卷积（Volume Line Integral Convolution, Volume LIC）的方法来得到输出体纹理,并且用光线投射的体渲染方法来展示三维空间矢量场。结果显示出本文的方法能够清晰直观的看到二维平面矢量场和三维空间矢量场。     

3D数据场的可视化技术

文章全面地探讨了３Ｄ数据场可视化技术的内容、现状、实质及相关算法和视觉模型。     

基于时间延迟的矢量场可视化方法的应用研究

矢量场可视化是科学计算可视化中最具有挑战性的研究课题之一。该文提出了一种基于时间延迟逐步生成、绘制和显示流线的方法,从而把稳定的二维矢量场的拓扑结构、方向、速度等特征以动画的形式显示出来。实验证明此方法简单、直观、形象。     

基于特征的时间序列数据场可视化方法

本文给出了一种在与时间有关的多时间片序列数据场中抽取特征并进行可视化的方法．首先讨论了特征可视化的一般概念，给出了数据场中特征的定义及特征可视化的基本方法．提出了一个在二维数据场中进行特征边界跟踪的方法，采用２个边界算子抽取边界，用树形结构表示特征边界之间的关系，用Ｆｏｕｒｉｅｒ描述器描述特征边界并重构．最后，讨论了算法的实现及有关问题．     

一种三维规则数据场的特征可视化方法

本文给出一种基于特定对象边缘抽取与绘制的特征可视化方法，该方法以在三维规则数据场中构造的一组Ｈａｒａｌｉｃｋ正交多项式为基，在以各网格点为中心的子区域内求灰度分布的拟合函数，通过对拟合函数二阶方向导数零交叉点的判断，抽取特定对象的边缘点，在此基础上，考虑在１８－连通意义下，三维边缘点的三角面片和多边形的表示与拼接，本文介绍这种特征可视化方法的实现，同时给出实验结果。     

一种新的平面矢量场可视化方法

矢量场可视化是科学计算可视化的重要组成部分。提出了一种新的平面矢量场可视化方法，该方法利用局部区域内流线的近似平行性，将种子点的影响范围扩大，使一条流线能够覆盖与其平行的相邻的几条流线上的点，同时对流线之间进行调和，使流线间比较平滑。由于该方法一条流线上覆盖了更多的点，提高了计算速度，可达到交互可视化的要求。并将几种方法的结果图象进行了比较。     

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。为了解决上述问题,提出了改进的平坦种子生成策略和FSeedLIC算法,设计并实现了矢量场可视化系统。通过实验表明采用改进的平坦种子生成策略的流线生成算法其加速效果平均能达到70%,产生的流线更加均匀,解决了长流线在密集区域汇聚的问题;FSeedLIC算法相对LIC算法在得到相同的可视化效果的条件下,其加速比平均在60%以上。     

基于平面矢量场的可视化方法的研究

平面矢量场可视化是科学计算可视化的重要研究内容。矢量场以直观的图形图像显示场的运动,透过抽象数据有效洞察其内涵本质和变化规律,广泛应用于计算流体力学、航空动力学、大气物理和气象分析等领域。对平面矢量场进行可视化的方法有很多种,常见的有点图标法、流线法、线积分卷积法和拓扑分析法等。论文主要研究常见的可视化方法,分析它们的性能,并通过实际的例子,对具体的可视化结果图像进行比较。通过该研究,能够给人们在选择可视化方法时提供依据。     

基于平面矢量场的可视化方法的研究

平面矢量场可视化是科学计算可视化的重要研究内容.矢量场以直观的图形图像显示场的运动,透过抽象数据有效洞察其内涵本质和变化规律,广泛应用于计算流体力学、航空动力学、大气物理和气象分析等领域.对平面矢量场进行可视化的方法有很多种,常见的有点图标法、流线法、线积分卷积法和拓扑分析法等.论文主要研究常见的可视化方法,分析它们的性能,并通过实际的例子,对具体的可视化结果图像进行比较.通过该研究,能够给人们在选择可视化方法时提供依据.     

一种基于离散梯度向量域的可视化应用研究

研究了基于莫尔斯理论的离散梯度向量域方法，并将其应用于拓扑可视化。用该方法和流形可视化方法分别演示了Moebius带和海螺并做了分析对比，并介绍了相关理论，分析了如何构造离散梯度向量域，最后完成向量域的演示并给出了实验结果证明其有效性。该方法可直接应用于计算机辅助设计和虚拟模拟的演示。     

基于流线纹理合成的2D矢量场可视化

针对科学试验数据可视化问题,提出了一种2D矢量场可视化的方法－流线纹理合成方法,即通过将1D纹理映射到流线上,再利用流线纹理来合成可视化图象,因为移动1D纹理很容易形成矢量场动画。该方法是利用局部区域内流线的近似平行性,首先依据临界点来设定流线宽度,然后把流线绘制成多条平行流线,再分别将多条不同的1D纹理映射到流线上,从而能够加快计算。实际结果表明,由于流线纹理合成的纹理图象上清楚地显示了流线,因而反映了矢量场的方向信息,同时,该方法计算速度快,可以达到交互可视化的要求。     

二维LIC矢量场可视化算法的研究及改进

线积分卷积(LIC)是一种针对矢量场的可视化方法.针对二维空间上的LIC算法进行了研究并提出了改进.首先,针对某些二维矢量场在用户关注区域矢量大小比较接近的问题,采用非线性的颜色映射法进行处理,最终的可视化结果可以突出用户感兴趣区域的矢量场特征.其次,从原始LIC算法的串行计算任务中提取出4个可以并行计算的子模块,并依托NVIDIA的CUDA架构实现了颜色增强LIC法的硬件加速.结果表明,加速后算法的加速比随着输入矢量场分辨率的增加而增加.因此,该算法适用于高分辨率二维矢量场的交互式可视化,且没有特别高的硬件要求,通用性较好.总之,新的算法较原始算法在视觉效果和性能上都有所改进.     

基于聚类的二维向量场可视化

已有的二维流场可视化中,鞍点等临界点是最重要的特征之一.文中从一个新的角度提出一种基于流线聚类的二维向量场可视化方法.首先生成采样流线集合,然后将流线聚类,最后引入共轭法向量场和流线密度矩阵对同一个类的流线进行加速排序.在此基础上,提出3种可视化应用:抽取每一类的代表流线进行向量场的流线简洁表达;根据流线之间距离进行多分辨率均匀流线表达;生成权值图,增强基于纹理的向量场可视化.实验结果表明,该方法具有良好的鲁棒性,可视化效果优于已有的方法.     

基于微机的三维数据场可视化系统的研制

可视化技术的飞带发展与广泛应用提出了基于微机的可视化系统的应用要求。该系统支持三维数据场的造型，绘制，剖面处理及管理，具有灵活方便的交互手段及上下文联机帮助功能。     

二维爆炸与冲击的标量场可视化方法研究

该文针对爆炸与冲击数值模拟中压力数据的特点,给出了-标量场的可视化处理方法,即分类等分法和求模取余法;同时还给出两种方法对爆炸模拟实例的可视化处理结果,取得了比较满意的可视化效果,不仅有助于提高数据分析效率,还有助于观察物理模拟过程的发展变化情况。     

Visualization of 4D Vector Field Topology

In this paper, we present an approach to the topological analysis of four‐dimensional vector fields. In analogy to traditional 2D and 3D vector field topology, we provide a classification and visual representation of critical points, together with a technique for extracting their invariant manifolds. For effective exploration of the resulting four‐dimensional structures, we present a 4D camera that provides concise representation by exploiting projection degeneracies, and a 4D clipping approach that avoids self‐intersection in the 3D projection. We exemplify the properties and the utility of our approach using specific synthetic cases.     

舰船磁场可视化技术的研究与实现

为了提高舰船的磁性防护能力,必须对舰船进行消磁处理。利用可视化技术对舰船磁场进行形象化描述,并对舰船消磁效果进行即时、有效地分析与评价,是提高舰船消磁效果的有效途径。该文在微机上用Visual C 语言实现了舰船磁场可视化系统,系统具有可扩充性及友好的人机界面。