基于聚類的流面自動(dòng)生成方法研究.pdf

1、基于流面的流場(chǎng)可視化方法是科學(xué)可視化的重要分支，在航空航天等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。傳統(tǒng)的流面可視化方法需要用戶在流場(chǎng)中手動(dòng)地布置種子線，然而在陌生流場(chǎng)中，用戶并不知道為了生成表現(xiàn)力豐富的流面該往何處布線，布置大量流面又會(huì)導(dǎo)致雜亂與遮擋等問(wèn)題。
　　本文提出了一種基于聚類分析的流面自動(dòng)布局法，這個(gè)框架包括根據(jù)流動(dòng)情況對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行聚類分析、在每個(gè)類中生成種子線和流面積分三部分。
　　首先，根據(jù)流場(chǎng)中不同區(qū)域的流動(dòng)情況并不一致的特點(diǎn)，

2、本文提出采用聚類方法對(duì)流場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。通過(guò)對(duì)點(diǎn)坐標(biāo)、曲率、速度變化量的比較，將具有相似變化程度的數(shù)據(jù)點(diǎn)分為一類。通過(guò)改進(jìn)的K-means算法實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程。本文通過(guò)改進(jìn)初始聚類中心的選擇方法，使得初始聚類中心間的相似度盡可能低，從而減少了迭代次數(shù)，加快了聚類過(guò)程并通過(guò)輪廓系數(shù)選擇合適的聚類個(gè)數(shù)。
　　根據(jù)流動(dòng)情況對(duì)流場(chǎng)數(shù)據(jù)完成聚類后，對(duì)每個(gè)類我們使用一張流面來(lái)表示。本文采用以聚類中心為起點(diǎn)，沿著曲率場(chǎng)流動(dòng)方向進(jìn)行積分的方式得到種子

3、線。通過(guò)分析，這種方式生成的種子線能夠較好的貼合流場(chǎng)流動(dòng)情況，并且遮擋現(xiàn)象較少。
　　種子線生成完畢后，就用迭代版的前沿推進(jìn)法生成流面。傳統(tǒng)的前沿推進(jìn)法采用遞歸的思想進(jìn)行流面生成工作，不但占用棧區(qū)資源，還會(huì)進(jìn)行許多無(wú)用計(jì)算，導(dǎo)致程序運(yùn)行時(shí)間太長(zhǎng)。本文對(duì)此做出相應(yīng)的改進(jìn)，使用迭代版的前沿推進(jìn)法，減少了程序運(yùn)行的時(shí)間開銷與棧空間的開銷。傳統(tǒng)前沿推進(jìn)法在加入新點(diǎn)時(shí)采用中點(diǎn)法插值，本文采用Hermite插值法，能夠保證4階光滑。