科學可視化近年來得到了長足的發(fā)展,而針對科學可視化的數據分析,體繪制是使用最為廣泛的方法之一。體繪制能夠將晦澀難懂的數據結構用直觀的三維圖像表示出來,并通過交互方式,對數據內部以及隱含的信息進行分析。但是,隨著科學數據采集的精準度越來越高,以及科學數據采集的領域越來越廣,所采集到的科學數據的體量也與日俱增,如此巨大的科學數據,無法在單一計算機上高效率地完成數據的預處理,體繪制以及實時交互。本文針對該問題,主要從兩個方面研究了針對大規(guī)模的科學數據的體繪制優(yōu)化方法:（1）基于WebGL的大規(guī)�？茖W數據體繪制;（2）基于并行架構的大規(guī)模科學數據體繪制。WebGL將數據預處理,并利用瀏覽器GPU的高性能對圖片數據進行光線投射算法,生成數據的三維視圖。為了進一步減少數據的內存占用和繪制時間,本文采用了維度壓縮方法,大幅度減少了原始數據的空間占用。而并行架構體繪制將多個計算機利用網絡組成集群,并將數據劃分成塊,并分配至節(jié)點各上進行體繪制。本文采用Isabel颶風時變數據集,針對上述兩個方面進行了算法設計,并進行了試驗驗證,同時,本文設計了基于B/S架構的體繪制系統(tǒng),從數據的預處理,體繪制以及實時交... 

【文章來源】：西南科技大學四川省

【文章頁數】：55 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

體數據的表達形式

第2章體繪制算法介紹7圖2-2面繪制要在3D空間數據場中獲取等值面的方法有很多，在各類提取等值面的算法中，最為經典的是在各類等值面提取方法中最經典的是由W.E.Lorenson和H.E.Cline1987年提出的移動立方體法(MarchingCubes)[17]，該算法設定3D數據場中遍布了邊長固定的立方體，并給定閾值（等值面值），然后從第一個立方體開始，在其棱上找到所有原始數據值等于等值面值的點，并連接這些點，于是便得到了一些三角片面，連接數據場中所有立方體中的三角片面，最終即可得到如圖2-2所示的輪廓外形。由于面繪制計算機速度快，計算量小，因此也被廣泛采用，但是面繪制不能觀測其內部信息的缺點，使得其在數據分析上具有比較大的瓶頸，尤其是在醫(yī)學、洋流等需要充分獲取數據內部信息的領域，面繪制無法達到目標，所以，目前在科學數據3D成像和分析方面，體繪制成為了最主流的方法。2.2.2體繪制面繪制需要創(chuàng)建中間幾何元（等值面），并通過擬合得到體數據的輪廓展示，這種輪廓是一種近似表達[18]。而體繪制不需要創(chuàng)建中間幾何元，它是一種直接通過原始體數據，將體素值（某些物理性質的屬性值）通過傳遞函數，計算成為顏色和不透明度，直接生成3D視圖，并利用投影計算，將其投影到2D屏幕上的繪制方法，體繪制的示意圖如圖2-3所示。由于空間體數據的所有體素值都參與了體繪制的過程，因此體繪制能夠完整的展示出原始數據的視圖，包括數據內部的細節(jié)信息。圖2-3體繪制

第2章體繪制算法介紹7圖2-2面繪制要在3D空間數據場中獲取等值面的方法有很多，在各類提取等值面的算法中，最為經典的是在各類等值面提取方法中最經典的是由W.E.Lorenson和H.E.Cline1987年提出的移動立方體法(MarchingCubes)[17]，該算法設定3D數據場中遍布了邊長固定的立方體，并給定閾值（等值面值），然后從第一個立方體開始，在其棱上找到所有原始數據值等于等值面值的點，并連接這些點，于是便得到了一些三角片面，連接數據場中所有立方體中的三角片面，最終即可得到如圖2-2所示的輪廓外形。由于面繪制計算機速度快，計算量小，因此也被廣泛采用，但是面繪制不能觀測其內部信息的缺點，使得其在數據分析上具有比較大的瓶頸，尤其是在醫(yī)學、洋流等需要充分獲取數據內部信息的領域，面繪制無法達到目標，所以，目前在科學數據3D成像和分析方面，體繪制成為了最主流的方法。2.2.2體繪制面繪制需要創(chuàng)建中間幾何元（等值面），并通過擬合得到體數據的輪廓展示，這種輪廓是一種近似表達[18]。而體繪制不需要創(chuàng)建中間幾何元，它是一種直接通過原始體數據，將體素值（某些物理性質的屬性值）通過傳遞函數，計算成為顏色和不透明度，直接生成3D視圖，并利用投影計算，將其投影到2D屏幕上的繪制方法，體繪制的示意圖如圖2-3所示。由于空間體數據的所有體素值都參與了體繪制的過程，因此體繪制能夠完整的展示出原始數據的視圖，包括數據內部的細節(jié)信息。圖2-3體繪制


本文編號：3066427