自然景觀的可視化模擬研究中,云的可視化是當今氣象領域的研究熱點和研究難點。自然云的生成和消散是能量轉換和大氣物理狀態(tài)變化造成的,云的變化對于大氣變化過程具有重要的解讀作用。云的可視化在氣象服務、戶外場景仿真、電影特效等領域得到了廣泛應用,根據真實的氣象數據去繪制渲染云,能在傳遞真實天氣狀況的同時輔助氣象工作者的預報預測工作。因此,近年來基于氣象數據的真實云的可視化研究得到大量的關注。目前,三維云的研究主要在數據預處理和繪制這兩個方面。本文基于大規(guī)模海量數據的多分辨率三維云可視化,分別對模擬云的預處理以及繪制方法提出改進,在保證繪制質量的同時,提高繪制速度。主要研究內容如下:（1）在云的預處理壓縮方面,針對三維云仿真中大規(guī)模海量數據導致的圖形硬件存儲空間受限,無法達到實時性等問題,提出了基于變異系數的統(tǒng)一劃分數據壓縮方法。該方法依據數據塊的數據紊亂程度對其進行重要性劃分,保留重要的數據,適當地減少不重要的數據。通過Haar小波變換和分類矢量量化的方法對劃分好的數據塊進行矢量量化壓縮,然后在GPU中實現解壓縮與繪制同步進行的繪制策略,在保證圖像逼真度的同時,提高了繪制效率。（2）在云的繪制... 

【文章來源】：南京信息工程大學江蘇省

【文章頁數】：59 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

不同壓縮方法下的繪制結果

(c) 本文方法圖 3-7 不同壓縮方法下的繪制結果將壓縮前后的云數據進行體繪制，繪制的結果如圖 3-8 所示，圖 3-8(a)是數據壓縮前進行體繪制的繪制結果，圖 3-8(b)是數據壓縮后進行體繪制的繪制結果。從成像效果看，圖 3-8(b)相比圖 3-8(a)失真較小，圖 3-8(b)中云形態(tài)特征保存良好，細節(jié)部分突出，層次鮮明，滿足三維云可視化的要求。

算法 利用有效的體素進行合成操作，圖像質量高不用投射光線，用有效體素進行投射，速度較快只保存有存開銷小形法 用二維采樣代替三維采樣，進行錯切變形，圖像質量中等結合前兩種算法的優(yōu)點，從三維變化到二維，采樣計算量小，速度快用二維空數據，內映射法 由體數據生成三維紋理，然后進行采樣映射，圖像質量高利用硬件進行工作，速度更快采樣計算現，內存-1 中可以看出體繪制算法中光線投射算法繪制的圖像質量最高，法投射光線數目多，計算采樣點的工作量巨大，使得內存開銷大光線投射算法，提出了視點相關光線投射算法。線投射算法的實現射算法的基本思想

【參考文獻】：
期刊論文
[1]計算機圖形圖像處理相關技術探討[J]. 魯英春.  信息與電腦(理論版). 2018(16)
[2]三維云圖仿真系統(tǒng)設計與實現[J]. 王連杰,韋群.  軟件. 2018(05)
[3]一種基于GPU的改進光線投射算法[J]. 張阿關,蔣慧琴,馬嶺,楊曉鵬,劉玉敏.  計算機工程與科學. 2017(01)
[4]基于小波的稀疏體素數據壓縮與多分辨實時繪制[J]. 薛俊杰,趙罡,肖文磊.  計算機輔助設計與圖形學學報. 2016(08)
[5]一種改進的基于CUDA的紋理映射和光線投射結合的體繪制算法[J]. 朱奭,常晉義.  計算機應用研究. 2015(06)
[6]自適應分塊細節(jié)水平的多分辨率體繪制方法[J]. 梁榮華,薛劍鋒,馬祥音.  計算機輔助設計與圖形學學報. 2012(03)
[7]新一代中尺度預報模式（WRF）國內應用進展[J]. 王曉君,馬浩.  地球科學進展. 2011(11)
[8]基于元胞自動機的動態(tài)云模擬[J]. 孫田子,劉弘.  計算機工程. 2010(03)
[9]層次包圍盒與GPU實現相結合的光線投射算法[J]. 鄒華,高新波,呂新榮.  計算機輔助設計與圖形學學報. 2009(02)
[10]基于GPU的多分辨率體數據重構和渲染[J]. 羅月童,薛曄,劉曉平.  計算機輔助設計與圖形學學報. 2009(01)

碩士論文
[1]基于云的天氣模擬系統(tǒng)[D]. 韋國政.上海交通大學 2009
[2]物理系統(tǒng)的元胞自動機模擬[D]. 張宏軍.合肥工業(yè)大學 2006



本文編號：3614204