Compression of 2D Vector Fields Under Guaranteed Topology Preservation

In this paper we introduce a new compression technique for 2D vector fields which preserves the complete topology, i.e., the critical points and the connectivity of the separatrices. As the theoretical foundation of the algorithm, we show in a theorem that for local modifications of a vector field, it is possible to decide entirely by a local analysis whether or not the global topology is preserved. This result is applied in a compression algorithm which is based on a repeated local modification of the vector field ‐ namely a repeated edge collapse of the underlying piecewise linear domain. We apply the compression technique to a number of data sets with a complex topology and obtain significantly improved compression ratios in comparison to pre‐existing topology‐preserving techniques.     

基于纹理合成的向量场可视化

在纹理合成过程中利用向量场作为指导,生成反映向量场大小和方向变化的合成结果.采用块纹理合成的流程,在对向量场合成块均匀划分的基础上,通过进一步的自适应分割,将向量场划分成为不同大小和不同形状的最终合成块,使之与向量场的变化趋势相吻合.对向量变化过于剧烈的区域,则采用点合成的方式进行纹理合成,以保证合成效果的平滑.实验表明,文中的方法可以实现快速而高质量的向量场可视化.     

利用临界点聚类的平面向量场极限环的检出及可视化

检出和可视化极限环已经成为向量场拓扑分析中日益重要的研究课题．提出了一个基于临界点聚类的检出算法,将向量场的全部临界点以几何距离为相似性判据聚类成一棵二叉树,通过只检查临界点指数和为＋1的少数树结点,以及在算法中增加检测和剔除中心型闭轨的部分,获得了比Wischgoll算法更好的结果．     

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。     

纹理流线:一种有效的二维向量场可视化方法

向量场可视化是可视化研究的一个焦点.流线能够很好地表现向量场的局部信息,并被用于二维向量场的全局显示.从信号分析的角度讨论了基于流线的全局向量场可视化方法的频域特点,指出其结果图像视觉效果的优缺点.在此基础上提出和分析了一种新的方法:纹理流线方法.新方法的频域意义更为明确,计算简单且开销小.     

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.     

与物理特征相关的平面向量场的拓扑简化及压缩

针对现有拓扑简化方法忽略物理特征保持的缺陷,提出一种对物理特征敏感的平面向量场拓扑简化算法,其中心思想是使用为应用定制的物理判据分类向量场区域,将向量场的特征检出与拓扑简化关联起来.通过合并次要物理特征所在区域上的网格及在新网格布局下重新提取向量场拓扑,该算法不仅能完好地保持场内的重要特征,还能同时实现向量场的数据压缩.实验结果表明,该算法在复杂流场的特征提取方面可发挥重要的作用.     

一种非结构矢量场的线卷积积分方法

传统的结构化LIC方法不适用于非结构矢量场数据处理的主要原因有两个,一是矢量幅度的表现力不强,二是因分辨率等因素无法有效地应用于采样点位置随机的矢量场．为解决上述问题,可以采用如下方法：在DDA曲线的生成过程中,采用基于数值的计算方法替代结构化LIC中基于网格的计算方法,从而有效地保证了处理结果的分辨率;在DDA曲线的卷积积分（LIC）处理过程中,采用区域标记的策略替代快速LIC方法中的线标记策略,一方面,因为被标记的采样点不再作为以后各轮DAA曲线生成的起始点,从而可以有效地减少计算量;另一方面,区域标记方法能够使LIC处理的结果稀疏化,表现为矢量场中幅度大的区域矢量线密集,而幅度小的区域矢量线稀疏,从而有效地提高矢量场幅度、结构的表现力．     

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。     

平面时变向量场Hopf分岔的精确定位与可视化

分岔是指动力系统在演化过程中定性行为发生质变的现象．分岔研究对揭示复杂流场的不稳定过程有重要意义．文中提出一个平面时变向量场Hopf分岔的榆出、定位与可视化算法．通过精密跟踪场内全体临界点的变化以及用一个颜色模型图画般地记述这些变化的演化路径,新算法不仅实现了对平面时变向量场中全部Hopf分岔点的检出和定位,还能详尽显示分岔的发展过程,文中方法原则上也适用于其它局部分岔类型的检出,为用数据可视化技术观察和研究分岔现象开辟了新的途径。