基于vtk的电磁场三维可视化研究及实现

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1、万方数据第27卷第11期2007年1i月计算机应用Comput口ApphcB石onsV01．27№．11Nov．2007文章编号：1001—9吣1(2007)1l一2773一03基于VTK的电磁场三维可视化研究及实现肖何。何明耘，白忠建，周媛媛(电子科技大学计算机科学与工程学院，成都6l0054)(Ⅲreskying@舯ail．com)摘要：针对在三维电磁场可视化过程中面临的电磁数据的多样性和数据映射的多样性问题，分析了电磁场三维可视肫的主要流程争电磁场数据集，并引入三维可视化类库ⅥK。利用VⅨ类库良好的封耗『生，采用MarchillgCube和

2、Hedgehog建模，分别实现了电磁标量场和电磁矢量场的三维可视化。关键词：三雏可视化；电磁标量场；电磁矢量场；移动立方体；Hedgehog；可视化类库(VⅡ()中图分类号：TP391．9文献标识码：A3D墙瑚lizationofelectroma辨eticfieldbased蛐visualizationtooll‘itⅪAOHe，HEMi“g-yIln，BAIZllong_ji锄，zH0uYuaIl-印粕(sBb耐矿co唧瓣rsd础d耐晶倒嘶蛐衔妇。，胁c咖H如&话肥＆伽^聊蛔旷吼f鸭魄倒“融^Ⅻ6lOQ54，c^讥由Ah血≈d：At110ro

3、u珈disc憎耐曲蚰lhetechnol晒calP】Dce蛆删ddledat∞et8w鹄m8de，concemingllledec岫衄印胡8m缸BmIlldpⅡcity衄dd丑诅m叩pingm出曲c竹in3Dvi8uali硎i帅。felec岫na鲫ic矗eldnen，makiIlgu鸵oftbeVi蛐ali蹲石oⅡM硒t(vn‘)wi血m蛆ybum-inalgodth皿for8calar，vec虹vi$u凸lizdti叽inc锄pIlIe’graphicB．tbeM眦lliI．gCube拍d№dgehogmodeli“gm甜lo出wereu8ed

4、toreali髓there咖huc6蚰k3D8c&IBr蛐dvectorvisu“z“咖ofelechoma雕tie6eld．Ke，舯rds：3Dvi锄ali洲叽；electr郴49ne廿c窨cal盯6eld；dec咖8印e6cvect∞6eldtmarcllingeube；Hedgehog；ⅥBualizati叩MKh(VTK)O引言l电磁场三维可视化的主要框架科学计算可视化将隐藏于大量数据集中的物理信息转化为有组织结构的空问几何形状、颜色、亮度等视觉信号的集合。该技术涉厦计算机图形学、微分几何等学科，已在计算流体力学、医学成像、地质助探、分子

5、结构、气象等许多领域得到了广泛的应用⋯。但对电磁场的可视化问题则涉及不多，国内在这一领域的研究更是缺少，仅有零星的介绍”“】。目前大多数可视化系统所采用的可视化流水线(vi“出z“∞Pipeljm)模型专用性较强，与电磁场可视化数据集的多样性，包括数据类型的多样性以及数据映射的多样性和可视化视觉效果要求的多样性形成了尖锐的矛盾。数据标量场只需要表示出场量的大小，矢量场不仅要表示出场量的大小，还要表示出方向和位置。、m：是美国格f岫re公司开发的一套c++类库．它吸收了众多优秀的图像处理和图形生成算法，封装了目前许多优秀的三维数据场可视化算法，可方

6、便地对数据集进行各种变换和操作，是一个源代码开放、面向对象的计算机图形、可视化技术及图像处理软件系统，可在C++，Td。Jan，脚h∞语言环境下使用。在结合电磁场三维可视化问题基础上，利用vTK的M蜘蚵Ilgcube和Hedgehog(刺猬)方法建模，分别对屯磁标量场和电磁矢量场的进行了三维可视化建模。空间电磁场三维可视化技术研究是以现有三维立体空间的电磁场点数据为基础．借助三维可视化技术，全面表现地面空间的电磁信号的分布、类型、属性等情况。电磁场三维数据可视化主要解决三个问题：空阃曲面重构的数据生成和精炼、电磁场三维可视化映射、映射结果的绘制和

7、互动显示等。其基本框架如图1所示。匝塑垂圈匝匦麴霉丑—岖圈●囤圃圃囱田l电磁场三维可视化的主要框架1)数据生成和精炼电磁场三维可视化整个流程的基础所在，解决怎样针对不同电磁辐射源建模，由计算机按照实际需求和髟响参数计算生成空间离散点数据文件。在生成数据点文件时，数据点之间是离散、散乱分布的，是海量数据的集合，存储量巨大，必须对数据进行精炼压缩。如果基于原始数据进行模型的构建，其网格的数据量非常大，无法被快速地处理宴现。在保证模型细节的前提下，必须进行数据精炼，去除冗余数据，以减小计算的时问复杂度，同时也可以良好地设计模型的输出接口，方便其他系统对

8、模型的收稿日期：2007—05—26；修回日期：2∞7—07—26。基金项目：部级预研项目(51306040202x)。作者简介：肖何(