電磁場(chǎng)的三維可視化技術(shù)研究及實(shí)現(xiàn).pdf

1、科學(xué)計(jì)算可視化是將錯(cuò)綜復(fù)雜的海量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為有組織結(jié)構(gòu)的空間幾何形狀、顏色、紋理、動(dòng)畫(huà)等視覺(jué)信號(hào)并展示出來(lái)。該技術(shù)可以充分應(yīng)用到對(duì)復(fù)雜物理環(huán)境和系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程的模擬展示中，例如在計(jì)算流體力學(xué)、醫(yī)學(xué)成像、地質(zhì)勘探、氣象等多個(gè)領(lǐng)域。本文以虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下的電磁場(chǎng)三維可視化作為研究目標(biāo)，研究的主要內(nèi)容包括電磁場(chǎng)數(shù)據(jù)可視化、復(fù)雜電磁現(xiàn)象可視化以及電磁空間環(huán)境可視化。 借助計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)，對(duì)電磁環(huán)境、電磁現(xiàn)象進(jìn)行視覺(jué)再現(xiàn)，可以為相關(guān)研究人員、

2、指揮決策人員提供直觀快捷的數(shù)據(jù)依據(jù)。電磁場(chǎng)可視化是一個(gè)綜合性技術(shù)，需要充分考慮電磁場(chǎng)模擬數(shù)據(jù)類型的多樣性、磁場(chǎng)物理環(huán)境復(fù)雜性等特點(diǎn)。MarchingCubes方法和Hedgehog方法分別是目前實(shí)現(xiàn)電磁標(biāo)量場(chǎng)和矢量場(chǎng)可視化有效方法，本論文在實(shí)現(xiàn)該可視化算法基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，將電磁場(chǎng)可視化數(shù)據(jù)集及其相應(yīng)的操作(映射、繪制等)以“對(duì)象”的形式加以抽象，構(gòu)造了基于面向?qū)ο蟮碾姶艌?chǎng)數(shù)據(jù)可視化流水線模型。另一方面，在針對(duì)大范圍地域電磁場(chǎng)環(huán)境交

3、互式可視化問(wèn)題上，采用八叉樹(shù)結(jié)構(gòu)對(duì)地形以及電磁數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分塊和存儲(chǔ)，并結(jié)合LOD調(diào)度技術(shù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)渲染。 進(jìn)一步，在針對(duì)雷達(dá)掃描過(guò)程的模擬方面，結(jié)合余輝的產(chǎn)生、更新以及消失的動(dòng)態(tài)特性，采用粒子系統(tǒng)，建立雷達(dá)掃描的余輝模型。該模擬的實(shí)現(xiàn)可以為飛行器低空飛行提供可視化的數(shù)據(jù)分析依據(jù)，還可以為飛行仿真建立一個(gè)可視化的虛擬環(huán)境。 最后，對(duì)電磁場(chǎng)所處的空間環(huán)境進(jìn)行可視化，可以有效地分析地形等因素對(duì)電磁場(chǎng)變化的影響。本論文系統(tǒng)通過(guò)