基于mc算法的三维空间数据场可视化及其应用研究

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1、中国科学技术大学硕士学位论文基于MC算法的三维空间数据场可视化及其应用研究姓名：王海洋申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：徐云;卢德唐20070501中国科学技术大学硕士学位论文基于MC算法的三维空间数据场可视化及其应用研究摘要三维空间数据场可视化分为“直接体绘制”和“间接体绘制”两种不同的方法。其中，MC(MarchingCubes)算法是广泛应用的“间接体绘制”算法之一，该算法通过生成中间几何图元来提取等值面，同时忽略数据场的某些细节，因而在提高绘制速度的同时也使得某些数据场特征被抛弃。本文通过对狐算法的研究和改进，使得在科学计算、工程数据采集、宏观微观数据模型等

2、等应用领域里面，实现了人和数据之间的较好的可视化交互。本文的主要内容如下：1．提高Mc算法的时间效率：本文提出用五面体特征体元代替六面体体元来绘制等值面，同时也提出了解决五面体特征体元二义性的方法：针对特定体数据场的特征，本文还提出了将空间体数据场分为若干块，然后对每一块实现由外层向内层的逐步遍历的分块分层遍历思想，这使得针对特定应用的眦算法获得了较好的时间性能。通过将以上改进应用子地层压力场箭可视化显示，获得了比较理想的效果。2．提高MC算法等值面的精确度：Mc算法本身是一种近似表示方法，如何更多的保持等值面的细节成为该算法研究的重要内容。通过在三角形面上寻找附加等值点的方法，

3、能够得到更多的等值面细节。另一方面，通过增加体元数量，减少体元体积，也能够达到相似的效果。3．在油藏数值模拟中的应用：在油藏数值模拟中，经常处理的是非矩形体数据，随着精细油藏描述的提出，需要模拟各种复杂边界形状的油藏，这导致了采用数值模拟后得到的油藏压力数据分布也是不规则的。这种数据特征使得有必要构造新的体元来实现其可视化。同时，考虑到其数据分布的特殊性，可以采用类似分级八叉树的分块逐层遍历的方法。本文作者将基于五面体体元并且分块逐层遍历的MC算法应用于油藏数值模拟中压力场体数据的可视化，获得了较理想的效果。关键字特征体元；等值面#遍历；拓扑分类中国科学技术大学硕士学位论文基于M

4、e算法的三维空同数据场可视化及其应用研究ABSTRACTTherearetwokindsofvisualizationmethodin3Ddataspace．OneistheDirectVolumeRendering(DVR)，theotherisIndirectVolumeRendering(rVR)．MarchingCubes(MelalgorithmisoneofthewidespreadⅣRmethodwiththeaimofthe3Dvisualizationofthevolumedata．Itgetstheisosurfscebycreatingthemiddlege

5、ometryelementswhileregrettingsomedetails．SOitcanimprovethevelocityofthevolumerendermgandatthesametimediscardsomecha妊Iccersofthedata．Andthisalgorithmisoneofthemostpopular3Directionvisualization．Itcanrealizetheimagecommunicationbetweenthedataandpeopleinsuchfieldsasscientificcalculating，technolo

6、gicdamsamplil】Bmicm

7、salideaofblock-by-blockandlaye卜by-layerthatitdividesthevolumedatainto$olneblocksatfirst,andthentraverseeachblockfloraouterlayertoinnerlayer_Thetimeisbeensavedbyapplyingthismethodtosomesituation．ByalltheseimprovementswithmarchingcubesIgetideal