本文關(guān)鍵詞：海洋水文數(shù)據(jù)可視化關(guān)鍵技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：海洋蘊(yùn)涵著豐富的礦產(chǎn)、能源、漁業(yè)等各種資源,是國防建設(shè)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和軍事斗爭的主要場所,具有重要的經(jīng)濟(jì)與軍事意義�，F(xiàn)階段,在海洋開發(fā)利用和軍事斗爭準(zhǔn)備過程中積累了大量的海洋數(shù)據(jù)資料,海洋水文數(shù)據(jù)作為海洋基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)的重要組成部分,是研究海洋物理性質(zhì),分析海洋中風(fēng)、浪、流活動(dòng)的變化過程與規(guī)律的重要依據(jù)。如何有效組織和管理這些數(shù)據(jù),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)海洋數(shù)據(jù)的多維動(dòng)態(tài)可視化表達(dá),將海洋信息直觀地呈現(xiàn)給用戶,是海洋可視化研究的重要內(nèi)容。本文對(duì)海洋水文數(shù)據(jù)可視化表達(dá)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究,并將水文數(shù)據(jù)分為標(biāo)量場數(shù)據(jù)和矢量場數(shù)據(jù)分別研究其可視化實(shí)現(xiàn),在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了水文數(shù)據(jù)可視化原型系統(tǒng)。本文的研究內(nèi)容及成果主要包括以下幾方面：1.從理論上闡述了海洋水文數(shù)據(jù)可視化表達(dá)的研究背景與研究意義；總結(jié)并分析了海洋數(shù)據(jù)可視化技術(shù)及平臺(tái)的研究現(xiàn)狀；介紹了本文的研究內(nèi)容及組織方式。2.從海洋水文數(shù)據(jù)的來源及獲取,數(shù)據(jù)特點(diǎn)和軍事價(jià)值等方面對(duì)水文數(shù)據(jù)進(jìn)行了綜合分析;介紹了水文數(shù)據(jù)的模型構(gòu)建以及基于NetCDF的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方法；利用時(shí)空插值方法對(duì)海洋水文數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理,并分析了常用的可視化方法。3.實(shí)現(xiàn)了水文標(biāo)量場的球面體繪制。針對(duì)基于GPU的光線投射算法在球面表達(dá)的缺陷進(jìn)行算法改進(jìn),針對(duì)水文數(shù)據(jù)深度方向不均勻性,基于紋理數(shù)組的方式組織體數(shù)據(jù)紋理；考慮地球曲率,通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換完成體數(shù)據(jù)的重采樣,并利用虛擬八叉樹剖分對(duì)算法繪制加速；給出了體繪制過程中視錐體裁剪問題的解決思路,實(shí)現(xiàn)了直接體繪制結(jié)果的自由觀察。4.采用基于紋理的方法實(shí)現(xiàn)了水文矢量場瞬時(shí)和動(dòng)態(tài)可視化效果。在瞬時(shí)矢量場可視化中,提出基于GPU加速的LIC算法,利用流線自適應(yīng)跟蹤方法改進(jìn)了可視化效果；在時(shí)變矢量場可視化中,利用背景紋理卷積的方法,改善IBFV算法生成圖像模糊的問題,并且通過數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)調(diào)度實(shí)現(xiàn)了時(shí)變矢量場的動(dòng)態(tài)表達(dá)；提出矢量大小基于直方圖均衡化的顏色映射方法,通過疊加顯示增強(qiáng)了可視化效果。5.設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了海洋水文數(shù)據(jù)可視化原型系統(tǒng)。結(jié)合上述研究,依托已有三維可視化平臺(tái)設(shè)計(jì)開發(fā)了水文數(shù)據(jù)可視化原型系統(tǒng),提供了靈活多樣的水文數(shù)據(jù)查詢分析和交互可視化功能,為海洋綜合管理和戰(zhàn)場輔助決策提供支持。
【關(guān)鍵詞】：海洋水文數(shù)據(jù) 可視化 球面光線投射算法 線積分卷積算法 基于圖像的流場可視化
【學(xué)位授予單位】：解放軍信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP391.41
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第一章 緒論14-24
• 1.1 引言14
• 1.2 論文的研究背景和意義14-16
• 1.2.1 論文的研究背景14-15
• 1.2.2 論文的研究意義15-16
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-23
• 1.3.1 海洋數(shù)據(jù)可視化技術(shù)研究現(xiàn)狀16-20
• 1.3.2 海洋數(shù)據(jù)可視化平臺(tái)研究現(xiàn)狀20-22
• 1.3.3 研究現(xiàn)狀分析22-23
• 1.4 研究內(nèi)容及論文結(jié)構(gòu)23-24
• 第二章 海洋水文數(shù)據(jù)組織管理及預(yù)處理24-37
• 2.1 海洋水文數(shù)據(jù)綜合分析24-26
• 2.1.1 海洋水文數(shù)據(jù)的來源及獲取24-25
• 2.1.2 海洋水文數(shù)據(jù)的特點(diǎn)25
• 2.1.3 海洋水文環(huán)境對(duì)軍事活動(dòng)的影響25-26
• 2.2 海洋水文數(shù)據(jù)建模與存儲(chǔ)26-32
• 2.2.1 海洋時(shí)空數(shù)據(jù)模型26-27
• 2.2.2 可視化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)27-29
• 2.2.3 基于NetCDF的水文數(shù)據(jù)存儲(chǔ)29-32
• 2.3 海洋水文數(shù)據(jù)預(yù)處理32-36
• 2.3.1 海洋水文數(shù)據(jù)時(shí)空插值方法32-35
• 2.3.2 海洋水文數(shù)據(jù)可視化方法分析35-36
• 2.4 本章小結(jié)36-37
• 第三章 海洋水文標(biāo)量場球面體繪制37-53
• 3.1 光線投射算法37-41
• 3.1.1 光線投射算法描述37-38
• 3.1.2 基于GPU加速的光線投射算法38-40
• 3.1.3 問題分析及改進(jìn)思路40-41
• 3.2 基于GPU加速的改進(jìn)球面光線投射算法41-46
• 3.2.1 算法框架41-42
• 3.2.2 體數(shù)據(jù)紋理組織及包圍盒生成42-43
• 3.2.3 算法實(shí)現(xiàn)流程43-45
• 3.2.4 算法繪制加速45-46
• 3.3 自由觀察視角下視錐體裁剪修正46-50
• 3.3.1 視錐體裁剪“空洞”成因46-47
• 3.3.2 裁剪修正算法流程47-48
• 3.3.3 “空洞”填補(bǔ)繪制方法48-49
• 3.3.4 裁剪修正可視化效果49-50
• 3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析50-52
• 3.4.1 算法效率分析50
• 3.4.2 算法效果分析50-52
• 3.5 本章小結(jié)52-53
• 第四章 基于紋理的海洋水文矢量場可視化53-69
• 4.1 基于紋理的可視化算法53-56
• 4.1.1 線積分卷積算法53-55
• 4.1.2 基于圖像的流場可視化55-56
• 4.2 基于LIC的瞬時(shí)矢量場可視化56-61
• 4.2.1 算法框架56-57
• 4.2.2 數(shù)據(jù)插值和邊界處理57-58
• 4.2.3 自適應(yīng)流線跟蹤58-60
• 4.2.4 可視化效果增強(qiáng)60-61
• 4.3 基于IBFV的時(shí)變矢量場可視化61-65
• 4.3.1 算法框架61-62
• 4.3.2 背景噪聲紋理卷積62-64
• 4.3.3 紋理像素平流64
• 4.3.4 數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)調(diào)度64-65
• 4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析65-68
• 4.4.1 瞬時(shí)矢量場可視化實(shí)驗(yàn)分析65-67
• 4.4.2 時(shí)變矢量場動(dòng)態(tài)可視化實(shí)驗(yàn)分析67-68
• 4.5 本章小結(jié)68-69
• 第五章 海洋水文數(shù)據(jù)可視化原型系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)69-79
• 5.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)69-70
• 5.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及驗(yàn)證分析70-77
• 5.2.1 主要模塊實(shí)現(xiàn)71-73
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)效果分析73-77
• 5.3 本章小結(jié)77-79
• 第六章 總結(jié)與展望79-81
• 6.1 論文主要工作79
• 6.2 論文創(chuàng)新點(diǎn)79-80
• 6.3 不足與展望80-81
• 致謝81-82
• 參考文獻(xiàn)82-86
• 作者簡歷86

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本文編號(hào)：273129