發(fā)布時(shí)間：2018-03-04 18:46

  本文選題：紋理可視化　切入點(diǎn)：線性積分卷積　出處：《西南科技大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：流場(chǎng)可視化技術(shù)運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理等技術(shù)表達(dá)流場(chǎng)特性,為自然流動(dòng)規(guī)律研究和重大工程決策提供有力工具。特別是紋理可視化技術(shù)兼具形狀和色彩,能夠細(xì)膩的表現(xiàn)流場(chǎng)特征而被廣泛應(yīng)用。但該技術(shù)計(jì)算量大、渲染效率低,且擴(kuò)展到三維流場(chǎng)時(shí),存在嚴(yán)重遮擋和視覺混亂現(xiàn)象。本文針對(duì)這些問題和不足開展研究,主要貢獻(xiàn)如下:針對(duì)顏色增強(qiáng)二維LIC紋理可視化算法,在流場(chǎng)屬性值分布不均時(shí),傳統(tǒng)線性顏色映射生成圖像,整體顏色分布集中無法表達(dá)流場(chǎng)細(xì)節(jié)特征的現(xiàn)象。本文提出一種基于分層聚類的顏色映射算法,該算法從屬性場(chǎng)全局特性出發(fā),進(jìn)行全局采樣、鄰近聚類、等比例映射顏色域。模擬風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)和Isabel颶風(fēng)截面數(shù)據(jù)測(cè)試表明,本文算法生成圖像鮮明細(xì)膩,可有效解決顏色聚集現(xiàn)象。針對(duì)傳統(tǒng)Volume LIC算法應(yīng)用于三維流場(chǎng)時(shí)出現(xiàn)的遮擋問題,本文提出基于稀疏噪聲Volume LIC GPU加速繪制技術(shù)。該技術(shù)使用基于Hilbert空間填充曲線的稀疏噪聲生成算法生成均勻稀疏噪聲代替原始稠密噪聲有效減少空間遮擋。同時(shí)設(shè)計(jì)GPU+GLSL硬件加速算法,優(yōu)化算法復(fù)雜性,提高算法執(zhí)行效率。Tornado龍旋風(fēng)數(shù)據(jù)和Isabel颶風(fēng)模擬數(shù)據(jù)測(cè)試結(jié)果表明,相比于傳統(tǒng)Volume LIC,本文算法在時(shí)間上和可視化效果上都有明顯提升。設(shè)計(jì)一個(gè)三維流場(chǎng)紋理可視化原型系統(tǒng),該系統(tǒng)集成上述算法研究成果,并具有數(shù)據(jù)特征拓?fù)湔故尽⒍S流場(chǎng)紋理可視化、三維流場(chǎng)紋理可視化等主要功能。使用多種數(shù)據(jù)集對(duì)系統(tǒng)功能和交互進(jìn)行測(cè)試,表明本系統(tǒng)運(yùn)行流暢、可視化效果優(yōu)異。
[Abstract]:The flow field visualization technology uses computer graphics and image processing to express the flow field characteristics, which provides a powerful tool for the study of natural flow law and important engineering decision, especially the texture visualization technology has both shape and color. It is widely used to represent the characteristics of flow field in detail. However, this technique has the advantages of large computation, low rendering efficiency and serious occlusion and visual confusion when it is extended to 3D flow field. In this paper, we study these problems and shortcomings. The main contributions are as follows: for the color enhancement two-dimensional LIC texture visualization algorithm, the traditional linear color mapping generates images when the flow field attribute values are unevenly distributed. In this paper, a color mapping algorithm based on hierarchical clustering is proposed. The test results of simulated wind field data and Isabel hurricane section data show that the algorithm can effectively solve the color aggregation phenomenon because of the sharp and fine images generated by this algorithm. In view of the occlusion problem in 3D flow field, the traditional Volume LIC algorithm is applied to the 3D flow field. In this paper, an accelerated rendering technique based on sparse noise Volume LIC GPU is proposed, which uses sparse noise generation algorithm based on Hilbert space filling curve to generate uniform sparse noise instead of original dense noise to effectively reduce spatial occlusion. Design GPU GLSL hardware acceleration algorithm, The complexity of the algorithm is optimized, and the efficiency of the algorithm is improved. The test results of tornado cyclone data and Isabel hurricane simulation data show that, Compared with the traditional Volume algorithm, the algorithm in this paper has a significant improvement in time and visualization effect. A 3D flow field texture visualization prototype system is designed, which integrates the research results of the above algorithms and has a data feature topology display. The main functions of two-dimensional flow field texture visualization and 3D flow field texture visualization are analyzed. The system function and interaction are tested by using various data sets, which shows that the system runs smoothly and the visualization effect is excellent.
【學(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP391.41

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