三维大数据场散乱数据建模及可视化研究

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1、青岛海洋大学硕士学位论文三维大数据场散乱数据建模及可视化研究姓名：孙菁申请学位级别：硕士专业：计算机应用指导教师：杨冠杰2001.5.1摘要靴05992L科学计算可视化是八十年代后期提出并迅速得到发展的一门新兴学科。目前，它已广泛应用于医学、地质勘探、气象预报、分子生物学、计算流体力学及有限元分析等诸多领域，并引起人们越来越多的重视。科学计算可视化的核心问题是三缝空间数据场的可视化。近年来，随着科学技术的迅猛发展，科学计算所涉及的领域越来越宽，对象越来越复杂，待处理的数据量和计算量也越来越大。为大数据场散乱体数据可视化开发高效、精确和易于实现的算法日益成为科学计算

2、可视化领域面临的挑战性问题。＼)本文针对大数据场散乱体数据提出局部体样条函数的建模方法及对建模结果进行可视化处理的改进光线投射算法。对于局部体样条函数方法在实现中必须面对的区域分割问题，研究了遗传算法和人机交互区域分割两种方法。其中，遗传算法的引入为科学计算可视化注入了新的血液。最后，选取两组海洋实际调查数据用作实例研究，证明了所采用的建模方法、区域分割算法以及体绘制方法的有效性及科学计算可视化在海洋研究中的应用潜力。关键词：科学计算可视化数据建模遗传算∥光线投射法。●，AbstractVisualizationinScientificComputing(vise

3、)isanewsubjectwhichwasbroughtforwardanddevelopedrapidlyinthelate80’S．Nowithasbeenwidelyusedinthefieldsofmedicine，geologicalsurvey,meteorologicalreport，molecularbiology,computationalfluiddynamicsandfiniteelementanalysis，etc．Italsoattractsmoreandmoreattention．ThekeypointofViSCisthevisua

4、lizationof3-dimensionalfield．Withthedevelopmentofscienceandtechnology,theinvolvedfieldsaremoreandmorewide，theobjectsaremoreandmorecomplicatedandtheamountofdataismoreandmorehuge．Tofindanefficientmethodwhichisaccurateandeasytoimplementforthevisualizationoflarge—scaledscattereddataisnOWb

5、ecomingachallengingproblem．Thispaperpresentslocalvolumesplinesmethodforlarge-scaledscattereddatamodelingandmodifiedray—castingmethodforrendering．Geneticalgorithmandhuman-machineinteractiveoperationarediscussedtOsolvetheoptimizationofdomainpartitionwhichmustbefacedinthemodeling．Theintr

6、oductionofgeneticalgorithmtoViSCisespeciallyagoodidea．Attheend，twosetsofactualoceaninvestigationdataareselectedasthecasestudy．Fromtheresults，wecancometotheconclusionthatthemethodsadoptedareveryeffectiveandViSChasbrightfutureinoceanicstudy．Keywords：VisualizationinScientificComputing，Da

7、taModeling，GeneticAlgorithm，Ray-CastingⅡ青岛海洋大学硕士学位论文引言强烈的社会需求是科技发展的推动力，也是产生新学科的必要条件。随着社会发展，人类活动呈现出空间扩展性和时间瞬时性的特点。相应地，大量信息产生了。原有的信息处理方法如数字信号处理、数字图象处理等已不能完全满足用户的多样性需求：准确、直观、迅速、可交互、分布式。如何处理这些信息成为紧迫问题。科学计算可视化就是在这种背景下发展起来的，它把数据变换成易于被人接受和理解的形式——图形。科学计算可视化利用计算机图形学和图象处理的先进技术与方法，采掘隐含在空间数据场中的信息

8、，并转换成