《机电工程可视化》ppt课件

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1、机电工程可视化课程性质：限选学时数：48授课教师：王小强主要内容：MATLAB操作基础矩阵及其运算程序设计符号运算绘图数据分析与处理(多项式、方程求解、数值微积分)文件操作图形句柄、图形用户界面设计学习方式：课堂讲授上机实习（占总学时约1/3）教材：《MatLabR2007基础与提高》常巍等电子工业出版社《MatLab6实践与提高》周金萍等中国电力出版社《MatLabProgrammingforEngineers》影印版StephenJ.Chapman著科学出版社参考书目：前言－数据可视化研究综述概念：数据可视化（DataVisuali

2、zation）技术指的是运用计算机图形学和图像处理技术,将数据换为图形或图像在屏幕上显示出来,并进行交互处理的理论、方法和技术。计算机图形学图像处理计算机辅助设计计算机视觉人机交互技术涉及领域：1986年，美国科学基金会(NSF)专门召开了一次研讨会，会上提出了科学计算可视化(VisualizationinScientificComputing-VISC)，第二年美国McCormick等向美国国家科学基金会提交了“科学计算可视化研究报告”以后，美国国家科学基金会正式把科学计算可视化列为重点资助项目。提出背景：以可视化的方法帮助设计人员、

3、工程师等理解或掌握模型或公式，并直观的反应数据之间的关系。寻找有效的方法绘制基于数据集和工程算法的曲线和图形是可视化的核心工作。目的：交互性：以交互的方式管理和开发数据。多维性：可以看到表示对象或事件的数据的多个属性或变量，而数据可以按其每一维的值，将其分类、排序、组合和显示。可视性：数据可以用图象、曲线、二维图形、三维体和动画来显示，并可对其模式和相互关系进行可视化分析。数据可视化的主要技术按其功能可分为事后处理、跟踪、驾驭三个方面。主要特点：事后处理把计算与可视化过程分成两个阶段进行，两者之间不能进行交互处理。跟踪是针对实时显示的计

4、算结果，判断计算过程正确与否以确定是否继续进行。驾驭过程使科学家能对计算过程加以实时控制，修改或增减某些变量和参数，以保证计算过程的正确进行。主要特点：标量、矢量和张量场的显示数据场和流场的动态显示模拟和计算过程的交互控制和引导高带宽的图形网络和协议大容量数据集合的处理用于图形和图像处理的向量和并行算法用于图形和图像处理的特殊硬件结构虚拟现实技术在科学计算可视化中的应用涉及的主要技术问题：三维空间数据场的可视化核心问题：将离散数据转换为图形信息的理论与方法；应用系统的构成科学计算可视化的研究内容：传统的可视化技术剖面显示技术体绘制技术几

5、种三维数据场可视化算法：Direct3DOpenGL实现硬件功能的控制。规则数据场可视化的接口：后处理型的的paE，Wavefront，PV_Wave，GAS和RIP跟踪型的如StellarCopute公司研制的AVS，驾驭型的如JZ等SGI公司开发的商品化软件IRISExplorer可视化有限元软件ADINA，ANSYS，NASTRAN等运行在工作站上，微机版的不多见；系统价格昂贵，扩充及二次开发相当困难。可视化软件的开发：华中理工大学CAD中心开发的有限元可视化系统FEVS(FiniteElementVisualizationSys

6、tem)西北工业大学CAD/CAM研究中心开发的VIFEMRE(VisualizationofFiniteElementMethodResults)浙江大学CAD&CG国家重点实验室开发的GIVE(GeneralInteractiveVisualizationEnvironment)等这些软件通用性及交互能力不强，而且大都是基于传统可视技术开发成功的。可视化软件的开发：数据可视化的应用十分广泛,几乎可以应用于自然科学、工程技术、金融、通信和商业等各种领域。三维数据可视化的应用：医学与近代非侵入诊断技术如CT、MRI和正电子放射断层扫描（

7、PET）结合，根据得到的病人有关部位的一组二维断层图象，生成三维实体。成功应用的领域：美国ADAC实验室给出的多种模态的融合图象油气勘探通过天然地震波或人工爆炸产生声波在地质构造中的传播，来重构大范围内的地质构造，探明油藏气藏位置及其分布，估计蕴藏量及其勘探价值。数据量极其庞大，且分布不均匀。利用可视化技术可以从大量的数据中构造出感兴趣的等值面、等值线，并显示其范围及走向，并用不同颜色显示出多种参数及其相互关系。PGSTigress有限公司软件显示的油藏三维图气象预报准确性依赖于对大量数据的计算和对计算结果的分析。科学计算可视化可将大量

8、的数据转换为图像，在屏幕上显示出某一时刻的等压面、等温面、旋涡、云层的位置及运动、暴雨区的位置及其强度、风力的大小及方向等，使预报人员能对未来的天气作出准确的分析和预测。美国国家海洋和大气局预报的北克拉罗多