大尺寸散乱体数据建模及基于向量场拓扑的可视化方法研究

摘要

科学计算可视化技术的核心是三维空间数据场的可视化,散乱体数据是一种重要的三维数据类型.为大尺寸散乱体数据可视化开发高效、精确和易于实现的算法一直是科学计算可视化领域面临的挑战性问题.其中的关键之一是这类数据的建模.局部体样条函数法是当前用于大尺寸散乱体数据可视化建模的主要方法之一.比这其他方法,它具有较高的建模精度,又易于实现,但必须首先解决建模区域的恰当划分.该文提出一个模拟退火算法来实现区域的优化分割,解决了这一关键问题.针对建模结果的可视化,该文提出了基于向量场拓扑的特片可视化方法.并通过标量场向量化的处理,将标量场的特征可视化纳入到向量场特征可视化的统一处理构架中.相比于传统的可视化方法,拓扑结构分析法极大的降低了待处理的信息量,同时突出了数据场的结构特征,增强了对数据场的可理解性.在论文的最后部分,我们将上述的建模及可视化方法应用于两组海洋实测数据.可视化处理的结果不仅验证了算法的有效性及实用性,同时显示出科学计算可视化技术在物理海洋领域的应用潜力.

目录

文摘

英文文摘

第一章科学计算可视化概述

第一节可视化简史

第二节可视化过程概述

第三节可视化技术的应用领域及发展趋势

第二章散乱体数据建模

第一节建模原理

第二节建模方法讨论

第三节局部体样条函数法

第三章用模拟退火算法解决局部体样条函数法建模实现中的区域划分问题

第一节模拟退火算法简介

第二节用模拟退火算法解决区域划分问题

第三节局部体样条函数建模实验结果分析

第四章特征可视化

第一节特征可视化的基本方法及发展方向

第二节向量场拓扑结构分析法

第三节标量场拓扑结构的抽取

第五章可视化在海洋上的应用实例研究

第一节海洋调查数据的表示

第二节海洋数据的建模

第三节海洋数据特征可视化的初步研究

第六章总结与展望

致谢

参考文献

作者硕士期间发表论文情况