明暗,阴影与光晕在三维流管可视化下的应用效果研究

摘要

流管通常被用于三维张量和向量场的可视化中，然而密集的流管带来的视觉混淆，使得分辨流管间的空间信息变得十分困难。相应的工作主要集中在改进结构照明，设计更有效的非真实感渲染算法来增强对空间信息尤其是深度信息的感知。虽然这些方法带来了不错的结果，但是并不清楚它们对实际可视化任务中数据分析的帮助到底有多大。
　　本文基于Berin的图形语义学理论，在实际的针对扩散张量核磁成像的三种三维流管可视化任务下，通过实验研究了两种广泛应用的视觉线索（基于距离编码的阴影，光晕），结合三种具有代表性的渲染技术（Phong，卡通渲染，平行线描绘）对可视化任务的准确率和任务时间的影响，本文的结果表明渲染技术和基于距离的阴影对于任务的准确率和任务时间有着显著的影响，其中卡通渲染有最高的准确率和最低的任务时间，Phong其次，平行线描绘(hatching)在两方面表现都最差，基于距离的阴影对可视化任务的准确率和任务时间都有显著的负面影响。最后，光晕一定程度上提高了准确率和任务的完成速度，但是影响并不显著。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景与研究现状

1．1．1 流管可视化

1．1．2 视觉线索

1．2 本文的主要贡献

1．3 本文的组织

第2章 渲染技术及视觉线索

2．1 渲染技术

2．1．1 Phong模型

2．1．2 卡通渲染

2．1．3 平行线描绘

2．2 视觉线索

2．2．1 基于距离的阴影

2．2．2 光晕

2．3 本章小结

第3章 检验视觉线索效果的实验设计

3．1 数据集的选取

3．2 任务设计

3．2．1 纤维跟踪

3．2．2 纤维归类

3．2．3 相似比较

3．3 实验环境

3．4 实验参与人员

3．5 实验流程

3．5．1 训练任务

3．5．2 正式实验

3．6 本章小结

第4章 实验结果与分析

4．1 实验结果

4．1．1 任务完成时间与准确率

4．1．2 相关性分析

4．2 被试者主观评价

4．3 结果分析

4．3．1 统计分析中α值的选择

4．3．2 结论

4．3．3 本章小结

第5章 工作总结与未来展望

5．1 研究工作总结

5．2 未来展望

参考文献

完成文章目录

致谢