lic纹理可视化技术在流场中的研究与应用

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1、西南科技大学研究生学位论文LIC纹理可视化技术在流场中的研究与应用年级2013姓名王海洋申请学位级别硕士专业计算机科学与技术指导教师韩永国教授吴亚东教授ClassifiedIndex:TP391U.D.C:004.92SouthwestUniversityofScienceandTechnologyMasterDegreeThesisResearchandApplicationofLICTextureVisualizationintheFlowFieldGrade:2013Candidate:Wang

2、HaiyangAcademicDegreeAppliedfor:MasterSpeciality:ComputerScienceandTechnologySupervisor:Prof.HanYongguoProf.WuYadongMay.30,2016独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在巧师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加糾示注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西南科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的

3、材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名？：至讀評曰期：关于论文使用和授权的说明本人完全了解西南科技大学有关保留、使用学位论文的规定，目Ｐ；学校有权保留学位论文的复印件，允许该论文被查阅和借阅；学校可公布该论文的全部或部分内容，可采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的学位论文在解密后应堪守此规定）０签名；导师签名：曰期。至每啤舜ｋｎ；３心Ｍ—西南科技大学硕士学位论文第I页摘要流场可视化技术运用计算机图

4、形学和图像处理等技术表达流场特性，为自然流动规律研究和重大工程决策提供有力工具。特别是纹理可视化技术兼具形状和色彩，能够细腻的表现流场特征而被广泛应用。但该技术计算量大、渲染效率低，且扩展到三维流场时，存在严重遮挡和视觉混乱现象。本文针对这些问题和不足开展研究，主要贡献如下：针对颜色增强二维LIC纹理可视化算法，在流场属性值分布不均时，传统线性颜色映射生成图像，整体颜色分布集中无法表达流场细节特征的现象。本文提出一种基于分层聚类的颜色映射算法，该算法从属性场全局特性出发，进行全局采样、邻近聚类、等比例

5、映射颜色域。模拟风场数据和Isabel飓风截面数据测试表明，本文算法生成图像鲜明细腻，可有效解决颜色聚集现象。针对传统VolumeLIC算法应用于三维流场时出现的遮挡问题，本文提出基于稀疏噪声VolumeLICGPU加速绘制技术。该技术使用基于Hilbert空间填充曲线的稀疏噪声生成算法生成均匀稀疏噪声代替原始稠密噪声有效减少空间遮挡。同时设计GPU+GLSL硬件加速算法，优化算法复杂性，提高算法执行效率。Tornado龙旋风数据和Isabel飓风模拟数据测试结果表明，相比于传统VolumeLIC，本

6、文算法在时间上和可视化效果上都有明显提升。设计一个三维流场纹理可视化原型系统，该系统集成上述算法研究成果，并具有数据特征拓扑展示、二维流场纹理可视化、三维流场纹理可视化等主要功能。使用多种数据集对系统功能和交互进行测试，表明本系统运行流畅、可视化效果优异。关键字：纹理可视化线性积分卷积颜色映射稀疏噪声GPU加速西南科技大学硕士学位论文第II页AbstractComputergraphicsandimageprocessingtechnologyhavebeenusedinflowvisualizati

7、ontechnologytoexplorethecharacteristicsoftheflowfield.Itcanprovideapowerfultooltostudyflowinnaturalandmakedecisionofmajorengineeringprojects.Particularlythetexturevisualizationtechnologyiswidelyusedasitcandescribethecharactersinformationofflowfieldwiths

8、hapesandcolors.Buttherearemanydisadvantagessuchashugecomputation,lowrenderingefficiencyandsoon.Whenextendedto3Dflowfield,theproblemofocclusionandconfusionisexitedbetweentextureslices.Tosolvetheseproblemsandshortcomings,manycontri