矢量場可視化可以幫助人們認知理解復(fù)雜數(shù)據(jù)的規(guī)律,是科學(xué)計算可視化中的研究熱點。本文基于線積分卷積方法和矢量線法進行了可視化的算法優(yōu)化工作。針對線積分卷積方法我們主要做了如下改進:在二維穩(wěn)定場中,當背景噪聲為白噪聲時,我們設(shè)計并采用了“十字”高通濾波從而達到增強不同流線間的對比度和同一條流線的連續(xù)性的目的;采用了插值離散背景白噪聲的方法從而將其變?yōu)檫B續(xù)背景白噪聲,因此解決圖像中局部地區(qū)出現(xiàn)的流線紋理反走樣的現(xiàn)象。在二維穩(wěn)定場中,當背景噪聲為稀疏噪聲時,我們依據(jù)矢量場的方向改變稀疏背景噪聲的噪聲群的指向,從而使形成的流線更加清晰明亮;采用賦予海流隨機的初始相位的方法來解決稀疏噪聲循環(huán)動畫突兀的問題;采用忽略稀疏背景噪聲流線追蹤時非主流線部分的紋理點的積分計算的方法來解決流線發(fā)散或者匯聚處流線散亂粗糙的問題;通過對海流數(shù)據(jù)進行插值并改善邊界流線追蹤條件的方法可形成完整細致的全球海流圖像;設(shè)計利用相同長度的流線的運動快慢來表達矢量場的大小的方法。在二維非穩(wěn)定場中,我們采用二次值散射和“十字”高通濾波的方法來增強圖像流線紋理的對比度和連續(xù)性。矢量線法的主要問題就是種子點的選取問題。我們采用概率密度的方法來控制矢量場中流線的疏密程度,每個粒子頭部為圓心形成一個概率密度函數(shù)影響域,通過疊加一起的函數(shù)的值的大小來決定流線的生成和消隱,從而保證矢量場中流線的均勻合理分布;對于流出邊界的流線,改變其消隱方法,讓其變?yōu)闈u漸縮短的現(xiàn)象,使其更加符合人們的認知;對于邊界處流線集體往矢量場內(nèi)側(cè)流動的區(qū)域,該區(qū)域隨著時間的推移會出現(xiàn)空缺的現(xiàn)象,我們采用針對同一軌跡線上的流線二次繪制的方法來解決此問題。最終,通過采用我們的改進方法并結(jié)合海流和風(fēng)暴潮的數(shù)據(jù)形成的圖像和動畫,可以發(fā)現(xiàn)可視化效果在諸多方面都明顯的得到了提升。
【學(xué)位單位】：自然資源部第一海洋研究所
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：P714
【部分圖文】：

圖 2-2 多個時刻的流線、跡線和脈線圖 2-3 時線矢量線法也可以很好的刻畫矢量場的變化情況，加上一些光照、透明度等處理之后，動畫可視化效果好，但通過矢量線來描述矢量場也主要存在兩個問題，一個是種子點的問題選擇問題，另一個是矢量線的生成繪制問題。其中，種子點的選擇是一大難題，種子點選取過于稀疏，則會造成矢量場的細節(jié)表達不清晰的問題，種子點的選取過于密集會造成流線出現(xiàn)明顯的匯聚現(xiàn)象，影響其表達效果。

9圖 2-3 時線可以很好的刻畫矢量場的變化情況，加上一些視化效果好，但通過矢量線來描述矢量場也主問題選擇問題，另一個是矢量線的生成繪制問題，種子點選取過于稀疏，則會造成矢量場的細取過于密集會造成流線出現(xiàn)明顯的匯聚現(xiàn)象，由于視角的問題，流線會出現(xiàn)遮擋、纏繞、分取顯示的種子點的位置是一大研究熱點。的可視化

研究綜述時間內(nèi)的粒子移動，并導(dǎo)致在粒子在局部流動方向上產(chǎn)生條紋。點噪聲形成的圖像質(zhì)量不是很高，而且不適用與變化劇烈的區(qū)域。紋理平流主要是通過平移紋理是表現(xiàn)流動，按照流動方向可以分為向前平流和先后平流，可以表示非穩(wěn)定場，主要包括 IBFV[5]，ISA[6]，LEA[7]等。線積分卷積是沿著流場方向?qū)υ肼暭y理進行卷積積分，從而產(chǎn)生與矢量場方向高度相關(guān)的紋理圖像。線積分卷積一般有兩種背景噪聲紋理：白噪聲和稀疏噪聲。線積分卷積在繼承了基于紋理法的優(yōu)點的基礎(chǔ)上，由于其高質(zhì)量的輸出圖像，可以細致刻畫變化劇烈的矢量場和可動態(tài)表示矢量場等優(yōu)點，因此得到了更加廣泛的研究和應(yīng)用，同時線積分卷積也可以用來表示非穩(wěn)定矢量場和三維矢量場。2.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀2.3.1 線積分卷積（LIC）的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前9條

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本文編號：2831674