LIC紋理可視化技術(shù)在流場中的研究與應用.pdf

1、流場可視化技術(shù)運用計算機圖形學和圖像處理等技術(shù)表達流場特性，為自然流動規(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，能夠細膩的表現(xiàn)流場特征而被廣泛應用。但該技術(shù)計算量大、渲染效率低，且擴展到三維流場時，存在嚴重遮擋和視覺混亂現(xiàn)象。本文針對這些問題和不足開展研究，主要貢獻如下：
　　針對顏色增強二維 LIC紋理可視化算法，在流場屬性值分布不均時，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流場細節(jié)特征

2、的現(xiàn)象。本文提出一種基于分層聚類的顏色映射算法，該算法從屬性場全局特性出發(fā)，進行全局采樣、鄰近聚類、等比例映射顏色域。模擬風場數(shù)據(jù)和Isabel颶風截面數(shù)據(jù)測試表明，本文算法生成圖像鮮明細膩，可有效解決顏色聚集現(xiàn)象。
　　針對傳統(tǒng)Volume LIC算法應用于三維流場時出現(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

3、噪聲有效減少空間遮擋。同時設(shè)計 GPU+GLSL硬件加速算法，優(yōu)化算法復雜性，提高算法執(zhí)行效率。Tornado龍旋風數(shù)據(jù)和Isabel颶風模擬數(shù)據(jù)測試結(jié)果表明，相比于傳統(tǒng)Volume LIC，本文算法在時間上和可視化效果上都有明顯提升。
　　設(shè)計一個三維流場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)特征拓撲展示、二維流場紋理可視化、三維流場紋理可視化等主要功能。使用多種數(shù)據(jù)集對系統(tǒng)功能和交互進行測試，表明本系統(tǒng)運行