基于几何模型的数据场漫游可视化方法研究

摘要

结合了虚拟现实技术和真实感几何建模技术的科学计算数据可视化称为沉浸式可视化,利用沉浸式可视化方法可以更好地解决计算机辅助工程(ComputerAided Engineering,CAE)领域工程设计任务中的数据场可视化问题.然而,对沉浸可视化环境中的数据场而言,尤其是大规模的数据场,若采用常用的可视化方法(体绘制、面绘制)来处理这些数据,会由于其在可视化质量和效率方面存在的诸多不足而无法达到很好的可视化效果.因此,本文提出了基于几何模型的数据场漫游可视化方法. 采用漫游可视化方法,通过构建可漫游的数据场可视化环境,即将几何模型和数据场整体作为一个虚拟环境,研究者以漫游的方式观察数据场,通过将视点设在数据场内部,系统每次只需对研究者所看到的局部内容进行可视化,提高了可视化的效率.漫游可视化方法由于清楚地保留了几何模型的结构信息,使得研究者可以更多地关注数据场内部的结构和细节,提高了可视化的质量.本文研究内容主要包括如下: (1)提出了一种沉浸可视化环境中的数据场可视化方法--基于几何模型的漫游可视化.在构建可漫游的数据场可视化环境的基础上,定义视点和视线方向,合成从视点出发一定可见范围内的观察数据场的纹理,然后再将纹理映射到包围数据场的几何模型上,通过漫游的方式实现数据场的可视化. (2)提出了一种面向漫游可视化模型的三角网格拟均匀细化算法.通过对包围数据场的几何模型进行处理,避免了由于初始几何模型网格质量不高而影响最终可视化结果的问题,以确保最终漫游可视化的质量. (3)研究了数据场漫游可视化过程中,各种提高可视化效率的方法.将纹理映射、可见性判断、LOD等关键技术应用到可视化过程中以提高漫游可视化的效率.

目录

文摘

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致谢

第一章绪论

1.1数据场可视化概述

1.1.1数据场可视化的含义

1.1.2数据场类型

1.1.3数据场结构

1.1.4数据场可视化流程

1.1.5数据场可视化方法

1.1.6数据场可视化的意义和应用领域

1.2本文的研究背景

1.3国内外研究现状

1.4本章小结及论文组织结构

第二章总体框架

2.1基本概念定义

2.2漫游可视化介绍

2.2.1概念

2.2.2特征

2.2.3研究意义

2.3关键技术

2.3.1纹理映射

2.3.2可见性判断

2.3.3细节层次技术(Levels of Detail，LOD)

2.3.4虚拟漫游(Walk-through)技术

2.4总体流程

2.5本章小结

第三章可漫游虚拟环境建模

3.1网格表示的几何模型对漫游可视化的影响

3.2 Delaunay三角形细化算法

3.3三角形网格模型拟均匀细化算法

3.2.1相关概念

3.2.2基本原理

3.2.3算法流程

3.4交面模型网格细化

3.5本章小结

第四章数据场漫游可视化

4.1数据场八叉树空间划分

4.2基于可见性判断的数据场局部区域提取

4.3数据场可视化

4.3.1结合LOD技术的数据重采样

4.3.2纹理合成

4.3.3纹理映射

4.4漫游仿真控制

4.5本章小结

第五章系统实现和应用实例

5.1系统实现

5.2应用实例与比较

5.2.1基于GPU三维纹理的体绘制

5.2.2结果分析与比较

5.3本章小结

第六章总结与展望

6.1全文总结

6.2工作展望

硕士研究生在读期间完成的论文

硕士研究生在读期间参加的科研工作

硕士研究生在读期间获得荣誉

参考文献