基于几何模型的数据场漫游可视化方法研究

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1、基于几何模型的数据场漫游可视化方法研究摘要结合了虚拟现实技术和真实感几何建模技术的科学计算数据可视化称为沉浸式可视化，利用沉浸式可视化方法可以更好地解决计算机辅助工程(ComputerAidedEngineering，CAE)领域工程设计任务中的数据场可视化问题。然而，对沉浸可视化环境中的数据场而言，尤其是大规模的数据场，若采用常用的可视化方法(体绘制、面绘制)来处理这些数据，会由于其在可视化质量和效率方面存在的诸多不足而无法达到很好的可视化效果。因此，本文提出了基于几何模型的数据场漫游可视化方法。采用漫游可视化方法，通过构建可漫游

2、的数据场可视化环境，即将几何模型和数据场整体作为一个虚拟环境，研究者以漫游的方式观察数据场，通过将视点设在数据场内部，系统每次只需对研究者所看到的局部内容进行可视化，提高了可视化的效率。漫游可视化方法由于清楚地保留了几何模型的结构信息，使得研究者可以更多地关注数据场内部的结构和细节，提高了可视化的质量。本文研究内容主要包括如下：(1)提出了一种沉浸可视化环境中的数据场可视化方法一一基于几何模型的漫游可视化。在构建可漫游的数据场可视化环境的基础上，定义视点和视线方向，合成从视点出发一定可见范围内的观察数据场的纹理，然后再将纹理映射到包

3、围数据场的几何模型上，通过漫游的方式实现数据场的可视化。(2)提出了一种面向漫游可视化模型的三角网格拟均匀细化算法。通过对包围数据场的几何模型进行处理，避免了由于初始几何模型网格质量不高而影响最终可视化结果的问题，以确保最终漫游可视化的质量。(3)研究了数据场漫游可视化过程中，各种提高可视化效率的方法。将纹理映射、可见性判断、LOD等关键技术应用到可视化过程中以提高漫游可视化的效率。关键词：数据场，虚拟现实，漫游，几何模型，网格细化本文受到国家自然科学基金项目“协同模板中的约束信息可视化”(60573174)、“科学计算中面向建模的

4、多态机理研究”(60673208)的资助。ResearchonTechnologyofGeometric—Model-basedDataFieldWalk-throughVisualizationAbstractThevisualizationmethodcombinedwithVirtualRealityandRealisticmodelingiscalledImmersiveVisualization．Itcanbettersolvethevisualizationproblemsappearedinthedesigntasko

5、fCAEfield．However,astothedatafieldintheimmersivevisualizationenvironment，especiallytothelargescaledatafield，ifusingSurfaceFittingandVolumeRenderingmethod，somedisadvantagesofthevisualizationqualityandefficiencywillbebrought．Therefore，thewalk·throughvisualizationmethodba

6、sedongeometricmodelisproposed．Thewalk-throughvisualizationmethod，byconstructinganenvironmentwhichcanbewalked-through，joinsthedatafieldandgeometricmodeltogether．Withthecurrentviewpointanddirectionofthelineofsight，onlythevisibledatasetshouldbeprocessed，soitimprovestheeff

7、iciencyofvisualization．Besides，themethoddistinctlyreservestheinformationofthegeometricmodel，sothattheresearcherscanpaymoreattentiontotheinnerdetailsofthedatafield，andthequalityofthevisualizationisalsoimproved．Themaincontentareasfollows：(1)Anewvisualizationmethodusedini

8、mmersivevisualizationenvironmentcalledgeometric-model-basedwalk-throughvisualizationisproposed．Byconstructingthevirtu