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1、20020062006年工程图学学报20020020062006第111期1JOURNALOFENGINEERINGGRAPHICSNo.1基于三角形滤波卷积核的快速线积分卷积算法1,2,312李宗民黄晶慧李华1.石油大学华东计算机与通信工程学院山东东营2570622.中国科学院计算所北京1000803.中国科学院研究生院,北京100039摘要基于纹理的线积分卷积LIC方法能连续细致动画地表示2D矢量大小和方向但卷积计算极其耗时针对这个问题实现了基于常数滤波卷积核的快速线积分卷积算法提出并论证了基于三角形滤波卷
2、积核的快速线积分卷积算法对于实际矢量场上述两种方法均将运算速度提高了一个数量级而基于三角形滤波卷积核的快速线积分卷积算法的结果使图像更加平滑关键词计算机应用可视化矢量场快速线积分卷积法三角形滤波卷积核中图分类号TP391文献标识码A文章编号1003-0158(2006)01-0105-05FastLineIntegralConvolutionwithTriangularFilterKernels1,2,312LIZong-min,HUANGJing-hui,LIHua(1.SchoolofComputerSci
3、enceandCommunicationEngineering,UniversityofPetroleum,DongyingShandong257062,China;2.InstituteofComputingTechnology,ChineseAcademyofSciences,Beijing100080,China;3.GraduateSchoolofChineseAcademyofSciences,Beijing100039,China)Abstract:Forvectorfieldvisualizati
4、on,texturebasedLineIntegralConvolution(LIC)canaccuratelyanddynamicallyvisualizethemagnitudeanddirectionof2Dvectorfield,however,itistootimeconsuming.FastLineIntegralConvolutionwithconstantfilterkernelsaswellaswithtriangularfilterkernelsarepresented,whicharefa
5、sterthantheoriginalLineIntegralConvolutionapproachaboutanorderofmagnitudeinrenderingactualvectorfields.Effectivenessofthenewalgorithmwithtriangularfilterkernelsisdemonstrated.Keywords:computerapplication;VISC;vectorfield;fastLIC;triangularfilterkernels矢量场可视化
6、是三维空间数据场可视化乃科学数据中包含的客观规律它被广泛应用于计至科学计算可视化中最具挑战性的研究热点之算流体力学有限元分析电磁场模拟燃烧动一有广阔的发展前景和应用领域运用可视化力系统模拟大气物理与天气预报等领域方法可使人们以直观形象的方式解释理解抽象目前矢量场可视化的方法主要有3种一是收稿日期2004-11-02基金项目国家863科技攻关资助项目2001AA231031国家973重点基础研究发展规划资助项目G1998030608作者简介李宗民1965-男山东长清人副教授博士主要研究方向为计算机图形图像处理科学
7、计算可视化106工程图学学报2006年L基于几何形状的矢量场映射方法具体有点图òk(t)dt=1其中L为积分流线半长k(t)为-L标矢量线矢量面等方法[1]这些方法具有信滤波卷积核二是滤波卷积核要尽量简单形式息准确直观等优点但这类方法很难全面连过于复杂的卷积核如高斯卷积核难于得到显续地反应矢量场只适用于较简单的数据场或局式积分表达式三是满足对称性因此作者选部可视化二是粒子方法基于粒子的实时动态用三角形滤波卷积核实现卷积可视化方法借鉴了流体力学实验中向流场中添作者论述了基于常数滤波卷积核的快速线加染料或烟雾的实验
8、观察方法的思想算法初始积分卷积方法提出并论证了基于三角形滤波卷阶段由用户交互地在数据场中设置粒子源并设积核的快速线积分卷积算法此算法利用相邻像置各粒子源的属性然后启动算法进行粒子跟素点输出纹理值之间的相关性避免了不必要的踪在跟踪过程中将粒子的位置和属性等信息记流线生成计算并通过计算两个附加项将卷积录下来最后根据算法记录的信息在计算机上计算由简单的加减法取代使计算速度提高了一实时绘制显示
