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．     

从物理模型重构三维体数据场

本文着重研究三维体数据场基于整体对象数据表示及数据解释的物理构模问题．首先通过三维几何造型建立数据模型的几何表示，然后通过几何匹配的方法从数据场抽取出具有相同几何特征的曲面，以实现基于模型的数据场重构．本文还提出了一种快速B样条曲线离散生成算法，并据此提出了曲线控制多边形的估算方法，用于抽取数据场几何特征．     

边界保持的隐式曲面三角化方法

隐式曲面三角化是隐式曲面绘制的常用算法.对于开区域上散乱点数据重建的隐式曲面,常用的隐式曲面三角化方法得到网格模型不能很好地保持散乱点数据的边界.针对该问题,提出了一种边界保持的隐式曲面三角化方法.根据散乱点数据的空间分布,控制等值面的抽取范围,实现了边界保持.实验结果表明,该算法能够产生和散乱点数据边界一致的三角网格.     

基于微机环境的三维数据场多等值面快速显示算法

直接体绘制技术能够利用半透明效果显示三维数据场，提供了比等值面绘制方法更为丰富的信息，但是，由于数据场中所有体素都参与了图象生成过程，使得该技术的计算开销昂贵，远远无法达到交互式操作的要求。事实上，如果用边界表示法来表示三维数据场，就可以利用三维空间连续性来大幅度缩短绘制时间。边界表示法只关心有值面穿过的边界体元，用Ｏ内存单元来表示大小的原始数据场，从而产生大规模数据压缩。本文在此基础上提出一种基     

基于OpenGL的三维曲面数据场动态显示

在大数据量条件下,实时动态显示三维曲面较困难,其关键在于提高三维图形数据处理和图形绘制速度。通过对基于图形工业标准OpenGL实现三维曲面动态显示的原理和方法的讨论,提出采用OpenGL的双缓存、显示列表技术,大幅度提高了图形数据处理和刷新速度,保证了每帧数据图形绘制的连续性和完整性,成功实现了三维曲面数据场实时动态显示。     

基于三维计算机图形库的地震数据可视化关键技术

三维地震数据可视化系统的核心问题是三维场景构建、曲面绘制与如何提高效率。本文基于OpenGL图形库,针对地震工区物理坐标的特点确定投影窗口,构建三维场景。为正确绘制残缺曲面,采用了冗余坐标填充方法处理曲面边界坐标。利用索引数组技术提高渲染效率。     

有限衍射超声三维成像及其表面重建方法

为了正确快速地进行超声三维图像重建，讨论了有限衍射波束三维脉冲回波成像新方法，即使用有限衍射阵列声束一次发射成像，不仅成像区域声束不会发生扩散，而且可得到高信噪比、高帧率的超声三维图像。针对成像后由获取的数据归一化形成的空间散乱数据场，提出了一种新的插值三维重建算法，该算法从散乱数据场中自动提取边界，首先构造出一个辅助曲面，然后通过一种特殊的Hermite插值，在数据点的矩形作用域集合内，对辅助曲面进行变形，进而得到最终的插值曲面。实验结果表明，由于该算法无须三角剖分，因而计算速度快，且光顺效果好。     

面向大规模体数据集的复杂几何曲面抽取方法

针对在大规模数据场中进行复杂几何曲面抽取的性能和精度问题,提出一种基于八叉树加速结构和多边形裁剪的几何曲面抽取方法.首先应用平面-体求交方程将体单元抽取问题转换到二维空间中,其中引入基于空间包围盒的八叉树结构以减少无效体单元的计算;然后提出面向凹凸多边形的裁剪方法和若干优化策略以有效地进行多边形裁剪计算;再引入数据集预筛选功能减少无效网格片读入以提升曲面抽取性能;最后将该方法集成到通用可视分析引擎中.实验结果表明,该方法能够高精度、高性能地从数值模拟程序生成的数据场中抽取复杂几何曲面的表面场值.     

基于体平滑的体绘制纹理伪边界消除算法

直接体绘制能够清楚的显示三维数据场的内部信息,是科学可视化中非常重要的一类方法。其中,基于二维纹理映射的三维数据直接体绘制方法具有绘制速度快、可交互性强的优点。其基本思路是将三维数据体在时间或深度方向形成一组水平纹理切片,通过这些切片的纹理贴图,实现三维数据体的体绘制,在交互性和资源消耗之间取得了较好的平衡。本文针对基于二维纹理映射的直接体绘制方法中在透明与不透明边界产生阶梯状条纹的伪边界问题,提出了一种基于体平滑的算法。该算法通过在透明数据与不透明数据的边界进行体平滑,使采样过程中缺失的数据表现到抽样的切片上,从而在最终图像生成阶段淡化甚至消除阶梯状条纹伪边界。实验结果表明,相对于传统二维纹理映射方法,本算法实现体绘制效果平滑,提高了绘制效果。     

基于矩的三维图象边界检测

本文提出了一种基于矩的三维边界检测方法。在三维图象中取球形窗口，用旋转曲面拟合边界曲面，通过计算图象的零至二阶矩，从而获得边界的形状、位置、强度和方向等参数。对于非均匀的三维医学图象，得出了一组通用的，隐含线性插值过程的矩计算模板。可以直接从三维非均匀数据计算各阶矩，方法简便且计算量大为减少。     

基于Delaunay三角剖分和高斯小波函数插值的三维表面重建算法

在稀疏数据的三维表面重建中,通过插值的方法得到更为稠密的数据点是一个很重要的环节。该文在比较其它插值算法的基础上,提出了一种三维表面重建算法。该算法在对原始数据进行Delaunay三角剖分的基础上采用二维高斯小波函数插值,它不仅能有效地处理非均匀采样的三维稀疏数据,而且能克服其它插值算法中需要定义权重或估计参数的缺点。最终的实验结果验证了该算法的有效性和实用性。     

基于点云数据的复杂建筑体真三维建模与应用

传统建筑物三维建模方法费时费力、精度低、采用接触式测量,且仅能获得建筑物少量特征点及线状数据。与传统测量方法相比,地面三维激光扫描技术(Terrestrial Laser Scanner,TLS)方法可快速、高效、非接触式地获取建筑物表面高精度三维信息,因此其较传统建筑物三维建模方法优势显著。以古田会议旧址为研究对象,首先介绍了研究目标的主要特征以及点云数据采集方案;其次以高复杂度建筑物建模为需求出发,详细阐述了点云数据预处理及建筑物三维模型重建相关核心技术及方法;并重点讨论了与其相关的点云数据配准拼接、去噪简化、二维轮廓线提取、三维实体重建;最后实现古田会议旧址高复杂度三维几何模型重现,并采用先进的3D打印技术按1∶40比例尺制作3D打印点云数据的微缩模型。通过与实地测量数据对比分析得知,采用地面三维激光测量方法采集点云数据的建筑物建模精度优于传统测量方法。此研究成果可应用于古田会议旧址等文化遗产的文物修复、变形监测、虚拟重现等方面。     

基于深度扫描仪的高辨识度三维人体模型重建方法

3D 照相打印馆人像的打印质量取决于3D 扫描获得的三维人体模型的辨识度。然 而,由于现有3D 人体扫描仪价格昂贵、操作复杂等原因,使得3D 人像打印成本高、耗时长和 打印精度较低。针对这些缺点提出一种基于深度扫描仪重建高辨识度三维人体模型方法。利用 多组深度扫描仪分工协作、优势互补,分别获取高辨识度的人体面部五官点云数据,上半身与 全身表面轮廓点云数据。然后,通过引入特征点和改进的最近点迭代法将采集到的三组点云数 据进行对齐、替换、拼接,将拼接后的无拓扑关系的点云数据进行曲面重构即可获得高辨识度 的三维人体模型。该方法的扫描时间较短,以较低的成本构建了具有高辨识度的三维人像模型。     

超曲面：一种三维有限元数据场的造型表示方法

文中着重研究三维有限元数据场的整体表示，论述了建立数据场整体表示的必要性，提出了采用高维空间中Ｂ样条超曲面的造型方法来表示数据场中对象的几何形体及物理量的分布。同晨，在不影响数据场总体特征的前提下，通过超曲面单元的合并，减小了数据场的规模公达到用较简单的数学表达式表示数据场的目的。     

Complete Tensor Field Topology on 2D Triangulated Manifolds embedded in 3D

This paper is concerned with the extraction of the surface topology of tensor fields on 2D triangulated manifolds embedded in 3D. In scientific visualization topology is a meaningful instrument to get a hold on the structure of a given dataset. Due to the discontinuity of tensor fields on a piecewise planar domain, standard topology extraction methods result in an incomplete topological skeleton. In particular with regard to the high computational costs of the extraction this is not satisfactory. This paper provides a method for topology extraction of tensor fields that leads to complete results. The core idea is to include the locations of discontinuity into the topological analysis. For this purpose the model of continuous transition bridges is introduced, which allows to capture the entire topology on the discontinuous field. The proposed method is applied to piecewise linear three‐dimensional tensor fields defined on the vertices of the triangulation and for piecewise constant two or three‐dimensional tensor fields given per triangle, e.g. rate of strain tensors of piecewise linear flow fields.     

基于特征的三维移动平滑变形

数字图象变形是图象处理领域中的一个热点,具有较大的实用价值。通过对基于特征变形算法的分析,在三维体素数据模型上,提出了一种基于特征的散乱点三维变形算法。在算法中首先采用移动平滑插值函数实现对变形扭曲的拟合,其次采用融合等方法提高变形的精度和效果,最后通过试验表明该算法是可行的。该算法不但可以实现三维变形,而且可以用于二维影像的处理。     

地质结构三维建模及其可视化方法研究*

在对前人的研究成果进行了比较分析的基础上提出了一种地质结构三维建模与可视化方法。该方法从多源数据融合角度出发,融合基础地理数据、钻孔数据、物探解译剖面数据,利用空间插值技术构建三维空间数据场,采用三维硬件纹理直接体绘制技术进行体视化,以真三维形式表达了研究区域地层结构的空间分布特征与内部属性信息。与前人研究相比,该方法反映地质结构更加准确,数据场建立速度更快。     

一种三维模型数字水印算法的设计与实现

为了保护三维模型网上共享不被非法拷贝，对三维数据模型结构进行分析，提出了一种利用改变三维数据中三角面片所依据点的坐标来嵌入水印图像三维模型数据的快速简单的数字水印加密方法，最后提出了三维模型数字水印的攻击及健壮性评价标准，并以此对本算法进行了评价，给出了试验结果。     

动态水面数据采集与重建方法

自然现象模拟是计算机图形学中的一个重要研究热点.如何快速逼真地模拟自然现象是此类研究的主要目的.传统的解决思路大多采用基于物理的建模方法,而随着采集设备的快速发展,基于采集图像的重建方法得到了广泛关注与研究.本文以液体为研究对象,总结了近年来基于采集图像的重建方法的部分研究成果.针对动态水面,提出了一种动态水面数据采集与重建方法.首先,设计并搭建一套基于多相机的动态水面数据采集系统,采集得到多视图下不同水面运动现象的连续帧图像.其次,通过提取采集图像序列中每幅图像的亚像素级特征点,进行特征点匹配并建立特征点与物理空间中三维点的映射关系.然后,结合水介质的光学折射特性迭代求解水面上三维点阵的高度场和法向量.最终获得动态水面的重建结果.实验结果表明该方法能快速生成与采集水面可视效果相近的三维重建结果,可在计算机游戏、医学、科学研究可视化等领域具有应用前景.