大规模地形实时可视化算法

提出一种实现大规模三维地形可视化的算法。该算法主要通过地形数据分块和多线程数据动态调度技术实现海量地形数据的实时动态调度,利用四叉树结构来简化地形网格,通过引入Y型基元的方法消除边界裂缝。实验结果表明,采用该方法可以实时生成大规模地形,提高地形漫游的效率与可视化效果。     

一种改进的可视化布局算法IGVA

可编程逻辑器件（PLD）存在安全缺陷,且危害性极大,将可视化技术作为PLD安全缺陷检测的辅助手段,其状态转移图布局是关键。针对状态转移图布局中存在的节点重叠、分布不均等不足,提出一种改进的可视化布局算法IGVA。该算法分阶段启发式计算引力和斥力,迭代早期通过减小节点问的引力以避免节点重叠,迭代后期通过减小边的斥力优化节点分布并减少图占用的空间。实验结果表明,IGVA可解决节点重叠的问题,达到图的布局要求。     

单分类算法中的数据可视化技术

通过对可视化技术的分析,设计了单类分类器的可视化方法,将单分类异常检测算法过程在二维空间表述出来。通过对国际标准数据集进行试验,可视化过程显示了分类算法的核参数对分类面的影响。将单类分类器的可视化方法应用于主机系统调用序列的异常检测中,可以将入侵检测过程呈现给用户,能够有效地发现入侵行为,有助于更好地理解单类分类器在对用户的系统调用执行序列分析的效果。     

代谢网络可视化系统的力导向布局算法设计

针对生物化学代谢反应网络可视化系统的优化设计,提出了一个基于力导向模型的解决方案。新方案根据具体的可视化目标,综合拓扑信息进行参数调整。实验表明,这些调整给可视化的布局质量带来很大的改善。另外,代谢网络具有鲜明的无尺度网络特性。据此,进一步提出了针对枢纽结点的优化方案,在视觉效果上突出了代谢反应网络的无尺度特性。为了融合力导向方案和基于无尺度网络特性的局部调整方案,最后总结了一个三阶段的布局算法框架。     

面向可视化的全局自适应等距映射算法

等距映射(isometric mapping,Isomap)及其衍生的维度约简算法受静态近邻值、地标比重值或近邻判断逻辑的影响,存在计算浪费、数值敏感或数据拓扑不稳定的情况,在数据可视化分析的实际应用中很难满足交互实时性和视图准确性的需求。为此,对等距映射的原始计算框架进行改进,提出了具有全局自适应性的GA-Isomap(global adaptive-Isomap)算法。邻域图构建方面,设计了数据局部密度值计算和区域划分方法,提出了渐进式的邻域图构造方法和区域地标点选取方法;降维映射方面,引入地标框架图并利用相对位置关系,提出了基于双层图的映射计算方式。仿真结果表明,与Isomap、L-Isomap、Isomap with dynamic neighbor和Isomap with NC算法相比,该算法在进行数据可视化映射时能有效兼顾数据拓扑稳定性和运行效率。     

局部特征加强的体绘制算法

最大强度差值累积结合了直接体绘制和最大强度值投影的优势,但其在累积过程中会遗漏一些局部特征.为了绘制体数据中局部特征信息,提出一种局部特征加强的直接体绘制方法.通过查找采样光线上特征边界点来确定局部最大强度的区域,利用局部差值累积的方法加强特征区域的绘制;为了提高特征分界点的查找精度,引入移动最小二乘法来平滑采样光线上的标量值,并利用用户自定义的阈值函数来控制特征的绘制;在绘制过程中,采用特征分析的表面光照模型增强绘制特征的三维立体感,引入深度信息对局部特征累积算法进行优化,并引入了Tone衰减方法使累积颜色值处于正常显示范围.实验结果表明,文中方法可在不需要传输函数的前提下绘制体数据中的特征信息.     

编译原理算法的形象教学

本文探讨如何在"编译原理"教学过程中形象地演示复杂的算法过程,提出了一个演示算法步骤的方案,展示算法步骤的进行以及步骤进行时的数据联动,对于不同的动作、不同意义的数据,用图形元素和颜色加以区分,并以LR分析算法为例说明了如何分解复杂步骤,如何用图形和颜色展示移进、归约、接受、出错等分析动作以及相关数据的变化。     

空间几何变换算法的可视化处理

给出物体空间坐标几何变换的常见算法,采用平移、缩放、旋转、投影等变换矩阵将抽象问题具体化为相关算法,并以可视化计算的方法,通过例程直现表现出这些算法对于简单构型物体的实现过程.所提出的可视化算法是面向对象的,具有很好的通用性.     

一种新的基于ISOMAP的数据可视化算法

作为古典MDS算法的一个非线性扩展,ISOMAP算法能较好地对嵌入在高维欧氏空间中的低维非线性流形进行可视化.然而,ISOMAP算法不但要求数据具有良好抽样且位于单一流形之上,而且还依赖于难以有效选取的邻域大小,这极大地限制了该算法的实际应用.为此提出了一种改进算法——GISOMAP,它采用MDS算法的一个变种来减弱长测地距离和“短路”边对距离保持的影响,不但能更好地对具有多聚类结构的数据进行可视化,而且对邻域大小也不再敏感,从而能更容易地得到实际应用.     

基于GPU编程的地形可视化

由于地形模型固有的复杂性,致使计算机硬件水平一直难以满足大规模地形模型的实时显示需求。为了在现有的硬件水平上实现地形模型的快速绘制,在对传统的ROAM算法进行改进的基础上,提出一种基于GPU编程的地形可视化算法,实现了视点依赖的大规模地形的快速可视化。该算法首先基于改进的ROAM(real-time optimallyadaptive meshes)算法生成视点依赖的优化连续LOD模型;然后用GPU编程计算顶点的变换、法向量、纹理坐标、纹理采样和面元光照;最后完成地形的着色。实验结果表明,利用GPU编程不仅能有效提高算法速度,而且能实现较大规模地形的实时漫游。     

一种新的基于SOM的数据可视化算法

SOM（self—organizing map）所具有的拓扑保持特性使之可用来对高维数据进行低维展现,但由于数据间的距离信息在映射到低维空间中固定有序的神经元上时被丢掉了,因此数据的结构通常是被扭曲了的．为了更自然地展现数据的结构,提出了一种新的基于SOM的数据可视化算法——DPSOM（distance-preserving SOM）,它能够按照相应的距离信息对神经元的位置进行自适应调节,从而实现了对数据间距离信息的直观展现,特别地,该算法还能自动避免神经元的过度收缩问题,从而极大地提高了算法的可控性和数据可视化的质量．     

大规模三维地形可视化算法研究进展

大规模地形可视化是大型户外环境模拟不可缺少的组成部分,也是近年来可视化领域的研究热点,在游戏、仿真、虚拟现实、地理信息系统等领域有着广泛的应用。本文重点讨论了国内外学者在该领域的研究方法和最新研究进展以及尚未解决的问题。从数据拟合和模型简化两个方面叙述了自适应地形可视化建模方法,根据对现代图形硬件是否友好,将地形模型简化算法归纳为面向CPU的细粒度LOD算法和面向GPU的粗粒度LOD算法两类,同时描述了建模过程中存在的空间不连续问题以及各种解决方案,详细阐述了支持大数据集绘制的out-of-core技术,最后总结并分析了地形可视化建模领域的发展趋势和今后的研究重点。     

基于光线投射算法的混合场景可视化

体绘制技术常用于3维体数据场的可视化,其虽然可以生成高质量的投影图像,但通常不能绘制由体数据与点、线、面图形组成的混合场景。在现有的混合场景可视化方法中,有些只能绘制由体数据与面图形组成的复杂混合场景,而不能处理存在点和线的混合场景;有的则成像速度慢、成像质量差。为了能够正确地绘制复杂混合场景,采用SIMD和软件加速等技术,提出了一种速度快、成像质量高的基于光线投射算法的混合场景可视化方法,并分析了该算法所具有的3种绘制次序,以便满足不同应用的要求。该算法既可用于不同场景的绘制,又可用于平行和透视投影中。实验结果表明,该算法能够正确地绘制体数据与点、线、面图形组成的混合场景,且成像速度快,图像质量高。     

基于数据结构可视化布局算法研究

为有效满足规模和密度快速增长的图数据对可视化结果可读性的需求,本文主要对数据结构可视化的布局算法进行了研究,针对大规模图数据完成了基于模块分析的可视化方法的构建,首先对LPA(Label Propagation Algorithm,标签传播算法)社团发现算法进行改进,再据此完成对大规模图数据的划分,分析划分后各模块的结构模式并将其抽象为节点,最后通过力引导算法的使用完成对处理后模块的布局及模块结构模式信息的展示,有效实现了大规模图数据的可视化处理过程,为进一步处理加工数据提供支撑。     

面向跨语言词云可视化的拓扑布局算法研究

针对大范围替换词云中单词后出现的词云拓扑结构不稳定的现象,提出一种词云可视化的拓扑保持布局算法。首先,该算法通过对替换后的词云中单词进行分散处理,使之前或重叠远离的单词按原拓扑相应分离;再利用Delaunay三角剖分算法对离词云风格化,形成控制风格;最后在控制风格的基础上采用紧凑布局的方法将分散词云紧凑为与替换前原词云拓扑一致的词云布局。针对替换的一种具体情况,即跨语言翻译词云的情况做详细介绍。该算法在提高词云而已稳定性,保持原词云拓扑结构方面是一个新的突破。     

计算机图形学算法可视化教学演示系统的构建

图形生成和处理算法是计算机图形学的基础,算法的理解和掌握是该课程的教学难点,对此构建基于MatLab的算法可视化教学平台,通过算法的动态演示、程序代码的开放及交互式实验,让学生更好地理解抽象算法,提高教学质量。     

塔机吊钩可视化系统的视频稳像算法

针对施工现场工况复杂,塔机吊钩视频稳像效果差的问题,本文提出了一种改进ORB特征匹配与固定滞后Kalman滤波相结合的吊钩视频稳像算法.在图像运动估计中,对经典ORB算法进行改进,采用了图像分块与自适应阈值的特征点提取,并引入图像四叉树算法提高图像特征点分布均匀性;在此基础上,采用背景补偿结合帧间差分法,快速识别局部运动目标并进行剔除,提高了全局运动参数估计的准确性;在运动滤波和补偿阶段,采用固定滞后Kalman滤波算法去除随机抖动分量,以获得视频去抖动的运动补偿参数,进而实现塔机吊钩可视化系统监控视频的稳像处理.实验结果表明:与经典ORB加Kalman滤波的稳像算法相比,本文所提出的稳像算法帧间变换保真度ITF提升了约9.12%,结构相似度平均值■提升了约2.75%,获得了更好的稳像效果,且帧处理速率FPS达到了29.65 f/s,满足塔机实时监控要求.     

海量地形数据实时可视化算法

针对海量地形数据实时可视化问题,提出了一种瓦片金字塔模型和线性四叉树索引相结合的地形数据管理模式．利用视景体裁剪和基于分辨率测试的目标瓦片快速搜索算法实现了地形数据的实时装载,采用基于动态二叉树构网的方法实现了地形数据的实时绘制．实验表明,文中方法能够实现基于当前PC机的真实感海量地形数据实时显示与交互操作．     

计算机图形学算法可视化教学演示系统的构建

图形生成和处理算法是计算机图形学的基础,算法的理解和掌握是该课程的教学难点,对此构建基于MatLab的算法可视化教学平台,通过算法的动态演示、程序代码的开放及交互式实验．让学生更好地理解抽象算法,提高教学质量。