GIS环评可视化的自适应图形处理方法

为表现环境影响评价信息的空间特征与属性特征的关系,提出基于GIS的点源大气环评可视化的自适应图形处理方法。针对现有图形处理技术在GIS开发中的不足,提出基于大气污染物浓度分布的自适应网格划分方法和一种新的等值线、区域填充快速生成算法,实现对GIS环评结果的快速可视化显示与分析。     

基于笛卡尔切割单元法的复杂河道地理信息系统环评可视化

复杂河道中污染物扩散计算及其在地理信息系统(GIS)上的可视化,对于地表水环境影响评价(EIA)具有非常重要的意义,但在网格生成、污染物计算模型及计算结果可视化方面存在着诸多困难。针对点源岸边排放河流污染物计算及基于GIS可视化中的难点问题,提出了基于切割单元法的地面水环境影响评价可视化方法。将切割单元法应用于网格剖分,通过切割单元交点追踪算法及河道轮廓线内背景网格筛取算法,生成了复杂河道笛卡尔网格。提出了基于污染物二维稳态衰减模式的网格自适应加密与稀疏算法,在非结构化笛卡尔网格基础上采用了基于河流几何信息判断的点源岸边排放河流污染预测算法与区域填充算法,实现了环境影响评价计算结果的可视化显示。通过一个河流污染环境影响评价可视化的实例,验证了所提方法的可行性与有效性。     

基于笛卡尔切割单元法的复杂河道地理信息系统环评可视化

复杂河道中污染物扩散计算及其在地理信息系统(GIS)上的可视化,对于地表水环境影响评价(EIA)具有非常重要的意义,但在网格生成、污染物计算模型及计算结果可视化方面存在着诸多困难。针对点源岸边排放河流污染物计算及基于GIS可视化中的难点问题,提出了基于切割单元法的地面水环境影响评价可视化方法。将切割单元法应用于网格剖分,通过切割单元交点追踪算法及河道轮廓线内背景网格筛取算法,生成了复杂河道笛卡尔网格。提出了基于污染物二维稳态衰减模式的网格自适应加密与稀疏算法,在非结构化笛卡尔网格基础上采用了基于河流几何信息判断的点源岸边排放河流污染预测算法与区域填充算法,实现了环境影响评价计算结果的可视化显示。通过一个河流污染环境影响评价可视化的实例,验证了所提方法的可行性与有效性。     

一种基于网格延展法的等值线生成算法

已有等值线生成算法研究存在算法复杂、不健壮,实现难度大,或与应用系统集成难度大,应用不灵活等问题,以雨量等值线生成算法为例,介绍一种基于网格延展法的等值线生成算法。基于网格延展法的等值线生成算法,通过网格延展法实现等值面的提取,并使用一种简单的方法实现等值线平滑计算,整体等值线生成算法简单、易于实现;基于规则网格进行空间插值计算,对研究区域数据点分布具有很强的适应性,算法表现出较好的健壮性;无须进行等值线边界裁剪计算,也无须考虑等值线追踪时出现的分叉、连通域等问题,可大大减少等值线生成的计算量,降低等值线算法的实现难度;同时计算过程多数是对二维数组的操作,可以使用多种计算机语言实现,具有较好的生产应用价值。     

基于区域分解的并行动态LOD构建算法

面向大规模可视数据的高速绘制问题,提出了一种基于区域分解的并行动态LOD（level-of-detail,层次细节模型）构建算法。算法首先改进了传统的渐进网格方法,实现了基于二次误差测度网格简化算法的渐进网格方法;接着提出了一种基于模型包围盒的区域分解算法,实现了原始模型的自适应区域分解;在每个子区域上,并行地执行渐进网格方法,实现了模型的并行动态LOD构建。实验结果表明,该算法可生成高质量的LOD模型,具备理想的加速比和可扩放性;与串行算法相比,该算法有效地提高了算法的执行效率。     

基于网格数据图的自适应细分及边缘提取

文章针对网格数据计算的可视化表达,给出了网格数据图有限元自适应细分方法;进而提出了网格计算与图形及数字图像处理的信息融合提取算法,实现了数据的自适应采样细分、图像分割与边缘提取。实验结果表明,该方法在不增加太多的计算及数据量情况下,可以很好地提高特征区域数据分辨率和网格数据计算的效率。     

非平均化自适应Catmull-Clark细分算法

提出一种基于网格边的光滑度计算来进行Catmull-Clark自适应细分的新算法。该方法能够在满足显示需求的前提下较好地减小细分曲面过程中的网格生成数,同时解决了由于采用网格顶点曲率计算,来实现自适应细分方法中平均化生成顶点曲率带来的不足。通过对比试验,算法能更好地区别当前细分网格中光滑与非光滑区域,增加对非光滑区域网格加密密度,并且该算法能够普遍适用于较复杂的细分模式中,具有一定的推广价值。     

一种应用于网格计算环境的任务调度模式*

提出了一种新的网格任务调度模式,针对网格计算资源有组织、松耦合、自治等特性,建立基于多层次虚拟组织形式的计算资源模型;根据网格环境中应用任务粗粒度、特定资源依赖等特点,建立了网格任务的描述模型;提出并实现了相应的子任务生成算法、任务初始调度算法及自动调整算法。设计实现了能够支持仿真及实际网格计算环境可扩展网格任务调度器,通过理论分析和仿真实验对算法的正确性、效果和效率进行了评价。     

基于信息熵的流场定向线积分卷积算法

流场可视化是对流场数据进行直观分析的一种新的可视化技术,而定向线积分卷积（OLIC）算法作为一种经典的纹理可视化方法,使用该算法能明显地观察出流场方向流动的演化。为了优化可视化效果,提出了一种基于信息熵的OLIC算法。首先,基于流场矢量数据生成基于信息熵的稀疏噪声;然后,采用斜坡卷积核函数对输入纹理进行卷积计算;最后,通过计算输出纹理图像中每一个像素点的灰度值,得到最终的OLIC纹理图像。所提算法可以根据熵值在临界点区域和非临界点区域自适应地生成流线。其中临界点区域含有流场的重要信息,选择密集绘制;而在非临界点区域则选择稀疏绘制。通过在不同区域绘制不同密度的流线,所提算法节省了计算成本;与普通OLIC算法相比,所提算法的绘制速度至少提升了18.6%;在可视化效果方面,所提算法优于普通的全局绘制,使用所提算法能更仔细地观察特征区域。     

曲面二阶几何连续性的混合曲率评价与可视化

曲面连续性评价与可视化在工业设计和分析过程中起着重要作用.针对曲面二阶几何连续性评价,提出了混合曲率的概念,并给出了基于混合曲率的曲面二阶几何连续性评价与可视化方法,可处理比传统基于单一曲率的评价方法更多奇异情况;还给出了纹理映射方法和自适应网格细分的实现算法,达到实时渲染和精度可调的要求.最后通过实例说明了该方法的有...     

Fast, memory-efficient cell location in unstructured grids for visualization

Applying certain visualization techniques to datasets described on unstructured grids requires the interpolation of variables of interest at arbitrary locations within the dataset's domain of definition. Typical solutions to the problem of finding the grid element enclosing a given interpolation point make use of a variety of spatial subdivision schemes. However, existing solutions are memory- intensive, do not scale well to large grids, or do not work reliably on grids describing complex geometries. In this paper, we propose a data structure and associated construction algorithm for fast cell location in unstructured grids, and apply it to the interpolation problem. Based on the concept of bounding interval hierarchies, the proposed approach is memory-efficient, fast and numerically robust. We examine the performance characteristics of the proposed approach and compare it to existing approaches using a number of benchmark problems related to vector field visualization. Furthermore, we demonstrate that our approach can successfully accommodate large datasets, and discuss application to visualization on both CPUs and GPUs.     

Advanced interactive visualization for CFD

New ideas are presented for the visualization of computational fluid dynamics data. These include both unsteady two-dimensional and steady three-dimensional data on either structured or unstructured grids. In addition to presenting some specific algorithm advances, considerable attention is devoted to innovative interactive probes and the appropriate choice of program architecture and internal data structure.     

FIRST: a flexible and interactive resampling tool for CFD simulation data

We introduce a flexible, variable resolution tool for interactive resampling of computational fluid dynamics (CFD) simulation data on versatile grids. The tool and coupled algorithm afford users precise control of glyph placement during vector field visualization via six interactive degrees of freedom. Other important characteristics of this method include: (1) an algorithm that resamples any unstructured grid onto any structured grid, (2) handles changes to underlying topology and geometry, (3) handles unstructured grids with holes and discontinuities, (4) does not rely on any pre-processing of the data, and (5) processes large numbers of unstructured grid cells efficiently. We believe this tool to be a valuable asset in the engineer's pursuit of understanding and visualizing the underlying flow field in CFD simulation results.     

大规模非结构网格上基于PC的流线可视化研究

针对大规模非结构网格,提出了两种基于PC的流线可视化方法：内存映像文件方法（MMFM）和多线程out-of-core方法（MTOM）。利用八叉树空间划分大规模非结构网格,并讨论了数据块的组织结构。MMFM将大规模数据文件映像成虚拟RAM,流线构造与in-core方法类似,利用空间分块组织数据,减少缺页请求。MTOM利用多线程技术实现out-of-core流线构造,使得CPU和I／O重叠,隐藏时延,在多CPU上还可并行处理。测试结果表明,MMFM,MTOM都可利用较少内存进行大规模非结构网格的流线可视化,取得了较好的性能。     

非结构网格并行计算预处理方法研究

非结构网格预处理方法是非结构网格CFD并行计算的关键技术之一。提出基于缓冲数据结构的快速搜索算法来建立全局网格单元邻接关系图,算法复杂度低,能够显著降低非结构网格预处理的存储需求;在提高核心计算访存命中率方面,提出网格单元重排序算法,该算法能够提高核心计算效率,并通用于各种非结构网格问题。实验结果表明,在用于大网格量的复杂计算区域时该非结构网格预处理技术仍能得到较理想的结果。     

Projected tetrahedra revisited: a barycentric formulation applied to digital radiograph reconstruction using higher-order attenuation functions

This paper presents a novel method for volume rendering of unstructured grids. Previously, we introduced an algorithm for perspective-correct interpolation of barycentric coordinates and computing polynomial attenuation integrals for a projected tetrahedron using graphics hardware. In this paper, we enhance the algorithm by providing a simple and efficient method to compute the projected shape (silhouette) and tessellation of a tetrahedron, in perspective and orthographic projection models. Our tessellation algorithm is published for the first time. Compared with works of other groups on rendering unstructured grids, the main contributions of this work are: 1) A new algorithm for finding the silhouette of a projected tetrahedron. 2) A method for interpolating barycentric coordinates and thickness on the faces of the tetrahedron. 3) Visualizing higher-order attenuation functions using GPU without preintegration. 4) Capability of applying shape deformations to a rendered tetrahedral mesh without significant performance loss. Our visualization model is independent of depth-sorting of the cells. We present imaging and timing results of our implementation, and an application in time-critical "2D-3D" deformable registration of anatomical models. We discuss the impact of using higher-order functions on quality and performance.     

三维空间非结构网格生成方法研究

随着计算流体力学领域待解决问题复杂程度的不断提高,传统的统一贴体结构网格已不能很好地满足针对复杂外形的高精度网格生成需求,而非结构网格以其独特优势受到CFD工作者的普遍关注。带有附面层的非结构网格是非结构网格生成的难点。进行了非结构四面体网格的生成方法研究,同时结合Spider软件平台中结构网格参数化附面层推进的技术优势,进行了基于Spider软件平台中非结构网格生成模块“UGCS”的开发。通过分析大量网格生成实例中网格质量和数值计算结果,验证了算法的可靠性与鲁棒性。     

A robust direct variational approach for generation of quadrangular and triangular grids on planar domains

We consider the problem of the quadrangular and triangular grid generation. The algorithm proposed for the solution of this problem is based on a generalization of the so called variational method. In particular, this generalization takes into account a combination of length and area functionals for a given triangular grid related to the quadrangular grid under consideration. As a consequence of this generalization high quality triangular grids of a given domain are obtained in a straightforward way from the quadrangular grids computed by this algorithm. We test the proposed algorithm on standard numerical examples.