發(fā)布時間：2017-08-05 00:08

  本文關(guān)鍵詞：基于三維場景的電力大數(shù)據(jù)快速可視化分析模型研究

  更多相關(guān)文章： 可視化 虛擬現(xiàn)實 大數(shù)據(jù) 超級計算

【摘要】：可視化方法一直是用于展現(xiàn)和分析數(shù)據(jù)的重要手段。研究表明,人類從外界獲取的信息有80%以上來自于視覺系統(tǒng)。當數(shù)據(jù)以直觀的圖形形式展現(xiàn)時,用戶能夠立刻知悉圖形所表達的數(shù)據(jù)背后隱藏的信息,并迅速轉(zhuǎn)化為知識。在大數(shù)據(jù)時代,由于數(shù)據(jù)量激增、數(shù)據(jù)維度增大,傳統(tǒng)可視化方法已經(jīng)不再直觀。鑒于傳統(tǒng)二維可視化方法事實上是N維數(shù)據(jù)的二維投影,對于大數(shù)據(jù)而言,傳統(tǒng)的維度扁平化可視化方法會使得過多維度壓縮到平面上,丟失了維度自身的空間信息,無法有效地體現(xiàn)數(shù)據(jù)特征。電力大數(shù)據(jù)不同于其它類別大數(shù)據(jù)之處在于其具有典型的空間拓撲結(jié)構(gòu),離散化的數(shù)據(jù)一般均可對應到三維空間的電力設(shè)備上去。本文由此提出一種新概念:基于三維虛擬現(xiàn)實場景的電力大數(shù)據(jù)可視化分析,以三維場景為基礎(chǔ)進行數(shù)據(jù)的分析與可視化工作。在以三維虛擬現(xiàn)實場景為基礎(chǔ)的環(huán)境下,數(shù)據(jù)的空間特性、數(shù)據(jù)之間的空間相關(guān)性能夠得到直觀展現(xiàn),有利于實現(xiàn)快速人機交互�；谶@種整合電力大數(shù)據(jù)分析與可視化的思想,本文首先提出了基于三維場景的電力大數(shù)據(jù)快速可視化分析模型,設(shè)計若干層次以實現(xiàn)業(yè)務、引擎、計算、控制、存儲的抽象,將以往分離的電力數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)挖掘與分析、數(shù)據(jù)可視化整合到同一平臺中;其次,針對模型中的大規(guī)模三維場景的實時渲染問題,分別設(shè)計了高效可見性剔除方法和多分辨率快速渲染方法,用以實現(xiàn)大數(shù)據(jù)環(huán)境下電力系統(tǒng)三維虛擬現(xiàn)實場景的快速構(gòu)建與渲染。其中,可見性剔除方法針對場景組織問題,對大規(guī)模場景采用八叉樹組織場景圖結(jié)構(gòu)實現(xiàn)快速實時的遮擋剔除,高效減少進入渲染管線的數(shù)據(jù)量;多分辨率快速渲染方法針對模型復雜度問題,基于細節(jié)層次思想提出權(quán)重函數(shù)算法,對組成模型的基本元素計算綜合權(quán)重確定簡化順序,從而實現(xiàn)漸進的、動態(tài)的、可無損重建的模型簡化方法,用以完成三維虛擬現(xiàn)實場景中模型復雜度的有效約減;最后,通過某變電站的變壓器油色譜數(shù)據(jù)可視化分析實例驗證本文提出的模型和方法有效。實例驗證表明,本文設(shè)計的以三維場景為中心的電力大數(shù)據(jù)快速可視化分析模型符合電力企業(yè)大數(shù)據(jù)應用的業(yè)務需求,符合用戶視覺對于加強理解數(shù)據(jù)的交互需求,增強了人機交互效率、提高了可視化分析工作的效率。其中,快速可見性剔除方法在處理大數(shù)據(jù)環(huán)境下的電力系統(tǒng)大規(guī)模三維虛擬現(xiàn)實場景時達到較高的效率,多分辨率快速渲染方法較好地保持電力設(shè)備模型外觀不產(chǎn)生較大形變。
【關(guān)鍵詞】：可視化 虛擬現(xiàn)實 大數(shù)據(jù) 超級計算
【學位授予單位】：東北電力大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.41
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-16
• 1.1 課題背景及研究的目的與意義11-12
• 1.2 電力大數(shù)據(jù)可視化分析研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 本課題主要研究內(nèi)容14-15
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)與章節(jié)安排15-16
• 第2章 大數(shù)據(jù)可視化分析原理與技術(shù)概述16-24
• 2.1 可視化基本原理與技術(shù)16-19
• 2.1.1 GPU架構(gòu)與圖形渲染管線16-17
• 2.1.2 圖形數(shù)據(jù)約減方法17-18
• 2.1.3 通用圖形接口OpenGL18-19
• 2.2 并行計算基本原理與技術(shù)19-23
• 2.2.1 超級計算20-21
• 2.2.2 大數(shù)據(jù)基本原理與技術(shù)21-23
• 2.3 本章小結(jié)23-24
• 第3章 電力大數(shù)據(jù)快速可視化分析模型設(shè)計24-31
• 3.1 可視化分析任務處理流程24-25
• 3.2 層次化的大數(shù)據(jù)可視化分析架構(gòu)25-27
• 3.3 并行計算策略設(shè)計27-29
• 3.4 快速可視化引擎設(shè)計29-30
• 3.4.1 大規(guī)模三維場景高效遮擋剔除方法30
• 3.4.2 大規(guī)模三維場景快速模型約減方法30
• 3.5 本章小結(jié)30-31
• 第4章 大規(guī)模三維場景高效遮擋剔除方法31-40
• 4.1 場景管理與可見性剔除方法概述31-34
• 4.1.1 場景圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)31-32
• 4.1.2 可見性剔除問題32-34
• 4.2 基于松散八叉樹的場景圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)34
• 4.3 基于Halton序列的隨機射線遮擋剔除算法34-37
• 4.3.1 Halton序列35
• 4.3.2 隨機射線生成與查詢算法35-37
• 4.4 實驗結(jié)果與分析37-39
• 4.4.1 松散八叉樹場景圖結(jié)構(gòu)均衡性37
• 4.4.2 基于Halton序列的隨機射線遮擋剔除算法效率37-39
• 4.5 本章小結(jié)39-40
• 第5章 大規(guī)模三維場景模型快速約減方法40-49
• 5.1 LOD方法概述40-41
• 5.2 基于LOD權(quán)重函數(shù)的模型簡化算法41-43
• 5.2.1 權(quán)重函數(shù)方法簡介41
• 5.2.2 本文LOD算法設(shè)計41-43
• 5.3 模型漸進簡化與重建算法43-45
• 5.3.1 邊收縮策略43-44
• 5.3.2 漸進簡化與重建44-45
• 5.4 實驗結(jié)果與分析45-48
• 5.5 本章小結(jié)48-49
• 第6章 變壓器油色譜數(shù)據(jù)可視化實例分析49-55
• 6.1 可視化分析任務處理流程49
• 6.2 數(shù)據(jù)挖掘與分析49-52
• 6.3 結(jié)果集可視化52-53
• 6.4 三維虛擬現(xiàn)實場景與數(shù)據(jù)集成53-54
• 6.5 本章小結(jié)54-55
• 結(jié)論55-57
• 參考文獻57-61
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果61-62
• 致謝62

【參考文獻】

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本文編號：622336