面向大分子的三维数据场特征分析与可视化

介绍了在面向生物大分子结构和功能分析的三维数据场建模、特征分析与可视化方面的初步尝试.从蛋白质分子结构出发,采用量子化学理论计算得到一个规则采样的三维数据场,场的每个格点上记录蛋白酶分子内部各种力的综合作用.在每个格点上实施离散一阶、二阶局部微分计算,从而筛选出一系列数据场内的临界点,这些临界点潜在地揭示了蛋白质分子的功能区域所在.继而,计算数据场内各种型值的分子势能面,交互地探寻具有一定生物活性的“通道”区域.此外,探索运用多种点、面和体可视化技术,来寻找分子内部的宏观结构.通过上述多种特征分析与可视化手段,成功地寻找到HIV-1蛋白酶分子中隐藏的水分子排出通道.     

基于拓扑法的与时间相关二维矢量场的可视化

分析与时间相关二维矢量场可视化的拓扑法,并针对其在检测封闭流线时依赖网格以及不能对封闭流线精确定位的问题,进行改进。通过运用特征流场对临界点跟踪以及鞍状连接符对流面积分,提出一种检测封闭流线的方法。该方法不依赖于网格,解决了封闭流线精确定位的问题。实验结果表明本文提出的算法为与参数相关二维矢量场可视化提供一个基本框架。     

基于三维数据场拓扑抽取的蛋白质结构分析

介绍了抽取蛋白质分子三维数据场的局部特征,并组织数据场的整体拓扑的初步工作．基于拓扑分析的方法,计算出数据场的局部特征点,这些特征点潜在地揭示了蛋白质的活性位点．在此基础上,利用这些局部特征点构造出表示数据场的几何拓扑结构．将实验结果与实际的蛋白质数据比较,验证了方法的可行性．     

A Prototypical 3D Graphical Visualizer for Object-Oriented Systems

is paper describes a framework for visualizing object-oriented systems within a 3D interactive environment.The 3D visualizer represents the structure of a program as Cylinder Net that simultaneously specifies two relationships between objects within 3D virtual space.Additionally,it represents additional relationships on demand when objects are moved into local focus.The 3D visualizer is implemented using a 3D graphics toolkit,TOAST,that implements 3D Widgets 3D graphics to ease the programming task for 3D visualization.     

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.     

一个基于认知特性的数据可视化3D模型的研究

随着计算机系统中信息规模的增大,有限的屏幕尺寸已不能满足大信息量显示的需求。针对这个问题,提出了一种全新“不倒翁”模型。该3D数据可视化模型基于对计算机图形图像学、心理学和认知学理论的研究,创造性地利用了“鱼眼视图”的优势和人们的空间认知特点,具有很强的交互性和易用性,使得用户能在“小屏幕”上方便地进行“大信息”的浏览和检索。实验结果表明它起到了预期的效果。     

一个面向对象系统的三维可视范型及实现

本文描述一个在三维虚拟空间内表示面向系统的可视范型，强调利用三维交互式图形来表示对象间的关系。其特点是有效利用屏幕空间且减轻认知负担。该范围使用一个三维图形工具箱ＴＯＡＳＴ提供的三维交互式技术和对象实现在ＳＧＩ图形工作站上。     

3D矢量模型切片方案评价方法

针对目前对切片方案的评价只能通过实际成品来事后检验,提出了一种3D矢量模型切片方案的预测评价方法。根据封闭轮廓环点集和工程图文件两种数据类型对3D模型进行重建,并计算扫描路径总长。通过2D逐点连线及3D逐层拉伸技术完全模拟实际的叠层制作过程,得到跟切片方案相对应的具有阶梯效应的可视化模型。实验表明,该方法可对切片数据进行快速3D重建及路长计算,其结果可用于切片方案的预测评价,有效降低了开发成本。     

基于路径轮廓的三维目标识别

骨架能更有效地反映出目标的拓扑结构和细节变化, 因而在三维目标识别中得到广泛应用, 但存在的基于骨架的识别方法均要求骨架端点位于轮廓曲线上, 并且识别精度受骨架端点排序的影响。针对该问题, 提出了一种新的基于路径轮廓的三维目标识别算法。该算法首先定义了一种新的特征点——骨切点, 并根据骨切点在轮廓曲线上的顺序关系, 对骨架端点进行排序; 然后利用路径轮廓对目标轮廓进行分割; 再构造一种新的局部不变特征, 并结合hash表以识别三维目标。实验结果表明, 该算法对存在部分遮挡或缺损的三维目标仍有较好的识别效果。     

一种可视外壳的快速拓扑生成算法

针对各种传统可视外壳生成算法中数据冗余及壮健性不足等问题,提出了一种新的从阴影图像中快速重构物体可视外壳的壮健的算法,即首先利用物体表面的拓扑结构直接生成外壳,然后使用改进的SurfaceNet算法光滑三维表面,从而在保留经典的体求交方法壮健性的基础上,克服了对于物体内部点的冗余计算和存储问题,不仅使得计算的时间复杂度降低到仅线性依赖于外壳上结点的数目,而且降低了像片数对算法复杂度产生的影响,实验结果表明,在算法复杂度和壮健性上优于诸如八叉树等传统可视外壳算法。     

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.     

用Java 3D技术开发基于网络的分子模拟可视化系统

分子模拟的可视化在分子模拟系统中具有重要的现实意义,本文在分析了网络环境下Java3D的图形处理优势之后,就开发基于网络环境的分子模拟可视化系统中的三维图形的结构表示、生成、显示、控制以及模拟结果的动态显示等问题进行了探讨,这些方法已成功地用于基于网络环境的分子模拟可视化系统。     

三维场的视觉化

本文给出一个三维标量场和向量场的视觉化方法.首先,采用具有空间面纹理和线纹理的三维介质体作为视觉模型来反映三维场的信息;并通过调整介质体密度分布的办法,加强视觉模型的空间效果;然后,给出一个适合揭示介质体空间纹理的二维图像合成方法.     

基于游戏引擎的机场鸟击风险三维可视化方法

鸟击事件是威胁航空安全以及导致航空事故发生的最主要原因之一.鸟类生态调查研究和鸟击风险防控是机场必要的日常业务.为了使机场鸟击防范工作更有针对性,对存在于三维空间中抽象的鸟击风险评估结果进行可视化具有重要应用价值.本文提出一种基于游戏引擎的鸟击风险三维可视化方法,并以厦门翔安国际机场为例,开发了一套鸟击风险可视化系统来实现该方法.构建了机场周边10×40平方公里上空的三维地理场景及鸟击风险三维标量场,叠加机场净空区三维模型,根据鸟情观测数据,模拟鸟类飞行路径,最后通过摄像头漫游与飞机飞行模拟的方式实现了风险场场景的沉浸式动态展示.该系统可为机场飞行安全管控提供辅助决策支持.     

基于VTK的电磁场三维可视化研究及实现

针对在三维电磁场可视化过程中面临的电磁数据的多样性和数据映射的多样性问题,分析了电磁场三维可视化的主要流程和电磁场数据集,并引入三维可视化类库VTK。利用VTK类库良好的封装性,采用Marching Cube和Hedgehog建模,分别实现了电磁标量场和电磁矢量场的三维可视化。     

SVG和XML-RPC实现的Web方式网络拓扑显示

提出了用SVG结合XML-RPC的方法来实现Web方式的网络拓扑显示：用SVG描述网络拓扑,提供无失真缩放、动画等表现形式;用XML-RPC实现客户端网络拓扑图与服务端的通信,完成用户对网络拓扑图的编辑、保存等交互动作。给出了采用这一方案的网络拓扑显示模块的设计与实现,以及实际应用的效果。     

扩展的L系统与三维自然景物图形

介绍扩展的Ｌ－ｓｙｓｔｅｍ和它的三维图形系统,以及植物设计和显示。首先说明Ｌ－ｓｙｓｔｅｍ的定义,Ｌ－ｓｙｓｔｅｍ与植被和分形图形的生成;并简述Ｌ－ｓｔｙｓｔｅｍ的实现;然后是ＥＬＳＹＳ语言和程序设计;最后用树和小麦三维景物作为本Ｌ－ｓｙｓｔｅｍ三维图形系统的应用实例。