基于紋理的高質量矢量可視化研究.pdf

1、本文研究的重點包括： 1.在空間相關性方面，傳統(tǒng)紋理法往往存在流線不清晰。紋理質量差的缺點。為此，本文提出了有效的紋理增強策略，即在傳統(tǒng)紋理法上引入垂直流線方向的1D高通濾波。實驗表明該策略能顯著地增強紋理間的對比度，又不影響流線本身的連續(xù)性. 2.在時間相關性方面，本文采用紋理的循環(huán)卷積實現(xiàn)流場動畫，并詳細分析了幀間流線抖動與高通濾波之間的關系，確認了合理的濾波參數范圍，提高了動畫質量. 3.在粒子流動方面，針

2、對矢量場邊界流入區(qū)域往往存在粒子運動趨勢不明顯的問題，提出了粒子卷積補充策略用以增強該區(qū)域的屬性變化.其作用相當于外界隨機粒子的流入，實驗表明該方法顯著地改善了流場屬性變化程度，使得流場運動趨勢易于觀察。 4.在反走樣方面，研究了一些改善紋理質量的策略。考慮到卷積紋理部分樣抖動和采樣距離隨機變化。考慮到某些紋理走樣與采樣區(qū)域的矢量方向有關，引入濾波距離隨矢量方向變化的策略，以減緩此類特殊區(qū)域的走樣?？紤]到在流場拓撲中心，往往存在

3、卷積紋理模糊的情況，為此，提出了一種基于角度變化的拓撲中心檢測方法，用于檢測此類拓撲中心，從而控制卷積過程，避免紋理模糊。 5.在三維矢量場可視化方面，本文提出了一種基于紋理的高質量三維矢量場可視化算法，采用了基于流面的一維高通濾波策略，有效地提高了流線的對比度，改善了紋理質量。同時結合權重顯示用戶感興趣區(qū)域，避免了因卷積數據過多而導致的流線過于紊亂和相互遮擋的情況。 6.在基于紋理的三維流場可視化算法基礎上，提出結合F

4、lowVolume矢量可視化算法。由于FlowVolume是粒子沿流場平流而成，其外表面是真實的流平面，所以繪制紋理能獲得更加清晰平滑的流線。算法采用了一種加速策略，即僅對顯示相關的紋理單元進行卷積，極大地減少了所需卷積的紋理數量，從而顯著提升了算法繪制速度。 綜合以上技術研究，本文實現(xiàn)了一個基于紋理的高質量矢量可視化系統(tǒng)，支持動態(tài)和靜態(tài)的二維、曲面和三維矢量場可視化。系統(tǒng)已被用于可視化計算流體力學數據,包括超燃沖壓發(fā)動機的燃燒