导读:本文包含了矢量场可视化论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:矢量,卷积,拓扑,积分,颜色,结构,数字。
矢量场可视化论文文献综述
马颖异,李洪平,郭艺峰[1]（2019）在《基于视觉感知的二维线积分卷积矢量场可视化算法》一文中研究指出在流场可视化领域,优化算法进行以及提升可视化效果一直是研究者关注的重点。近年来,也有很多评估可视化质量的研究和改进算法被提出,但是,在算法实现和质量评估的过程中往往面临流场方向的二义性以及矢量场方向和大小描述不清的问题。为了解决该问题,尝试将人类视觉感知理论应用于对流场可视化结果质量的评估以及可视化效果的提升上,并在此研究基础上利用模拟旋风数据对二维线积分卷积矢量场可视化算法进行了研究和实现。(本文来源于《计算机科学》期刊2019年S1期）
石红霞[2]（2017）在《基于线积分卷积法的增强型矢量场可视化研究》一文中研究指出矢量场可视化技术通过直观的图像将科学计算或仿真模拟得到的大规模流场数据集显示在二维屏幕上,并提供一定的人机交互手段,使科研人员可以透过晦涩难懂的试验数据直观、高效的分析流场内部的复杂变化规律。为了反映整个矢量场的内部运动特征,通常采用基于线积分卷积法的纹理可视化方法,但该方法得到的可视化结果图像质量较低。针对这一问题,本文从纹理增强和颜色增强两个方面进行了优化,设计了一种基于线积分卷积法的增强型矢量场可视化模型。本文的主要工作如下:1)针对现有纹理增强算法得到的结果图像存在明显纹理走样的问题,通过对影响结果图像质量的关键参数进行理论研究和实验分析,发现结果图像中的纹理走样现象是由于采用等距采样方式进行高通滤波导致的,且此走样现象与矢量角度有关。故本文通过分析矢量角度、采样距离和纹理走样之间的关系,提出了一种基于矢量角度调整采样距离的纹理增强优化算法,大大减少了可视化结果图像中的纹理走样现象。2)使用上述纹理增强优化算法得到的结果图像只能体现出矢量场的方向信息,无法表达矢量大小。通常采用线性颜色增强算法向矢量场中添加矢量大小信息,但该算法得到的结果图像存在颜色集中问题。针对这一问题,本文采用直方图思想分析矢量场属性分布特征,提出了一种动态非线性颜色增强算法,明显改善了结果图像颜色分布集中的问题,提高了结果图像质量。3)在相同实验环境下,将现有算法与本文算法在可视化效果上进行了对比分析。实验表明,本文算法得到的矢量场可视化结果图像质量较高,更有利于观察矢量场的细节特征。因此,该算法对各个学科领域的矢量场可视化研究具有较大的实际应用价值。(本文来源于《哈尔滨工程大学》期刊2017-12-01）
刘恒星[3]（2017）在《基于粒子系统的Web数字地球海洋矢量场数据动态可视化方法》一文中研究指出随着数字地球技术的发展以及“下一代数字地球”概念的提出,数字地球将更加侧重于平台化构建以及对环境、健康、社会福利等重大问题的解决。党的十八大报告中提出,“提高海洋资源开发能力,坚决维护国家海洋权益,建设海洋强国”,基于数字地球系统对海洋环境模拟研究,深度挖掘海洋背后的规律,符合数字地球的发展趋势,意义重大。作为海洋环境模拟的重要组成部分,海洋矢量场数据的动态可视化方法的研究则必不可少。目前,国内外在Web环境下对海洋矢量场数据动态可视化的研究主要存在叁个问题亟待解决:一是可视化方式和效果,即选取合适的方法对海洋矢量场进行建模,使其能够生动、直观的表现矢量场的现状,而且能够动态连续地表现矢量场的基本变化趋势和规律。另外,目前的可视化方法大多数是从单一维度来查看,难以立体叁维、多角度地对矢量场进行观察。二是可扩展的可视化引擎技术,目前很多Web的海洋环境数据可视化引擎不是一个完整的WebGIS引擎,不能够提供很多常见的GIS功能,导致后续进行可视化对象扩展时,难以自如对系统进行扩展。叁是大规模可视化场景的渲染效率,即由于WebGL标准较新,很多Web叁维场景加速方法不成熟,因此常见的提高渲染效率方法是尽量少的渲染场景内容,如可见性剔除,LOD(Level of Details)等,并未对整个可视化的流程采取多种方式协同的加速方法,故在效率提高方面并不明显。针对上述叁个问题,本文对WebGL技术下SPH实时流体模拟方法、SPH原理简化的海洋矢量场动态可视化方法以及大规模叁维可视化场景的渲染加速算法进行了研究与实现,取得的主要成果如下:(1)提出了一种WebGL技术下SPH实时流体模拟方法本文提出了一个针对WebGL技术的基于多帧缓冲区的SPH实时流体模拟方法框架。针对WebGL技术的特点,在GPU中用多个纹理缓冲区来存储粒子位置以及相关的中间信息,从而减少了CPU和GPU之间的数据传输。同时,对邻域粒子的链表搜索算法改进,利用动态属性的方法对其进行优化,进而提升了邻域粒子的搜索效率。本文提出的算法在粒子数目增加至10万且进一步增加的情况下,效率是经典的Bayraktar算法的2倍,能够满足在Web前端进行叁维场景渲染的帧率要求。(2)提出了一种SPH原理简化的海洋矢量场数据动态可视化方法在基于WebGL的SPH实时流体模拟方法的基础上,根据海洋矢量场数据的实时特点及其应用范围,对SPH方法的公式进行简化,并弱化了粒子系统中粒子所受外力的作用,将算法公式进行重新推导,最后给出整个算法实现的流程图。将复杂的SPH方法中核心思想运用于海洋矢量场数据的动态可视化,使得海洋矢量场的表达更加具有层次感与真实感。(3)实现了大规模矢量场数据可视化场景的渲染加速方法本文综合研究和实现了多种渲染优化算法。采用WebCL并行计算、WebWorker多线程和V8引擎分级内存回收算法来实时计算和更新粒子系统的各个粒子的状态,同时利用多帧缓冲区的GPU加速来实现场景的快速更新渲染。实验结果表明,在粒子数增加到10万以上,使用WebCL对10万以上粒子进行邻域粒子搜索效率能够提升3倍,而且使用WebWorker多线程使得在计算当前粒子状态信息时,速度至少提升2倍以上,在使用多帧缓冲区的GPU加速时,绘制并更新20万粒子的速度是传统CPU和GPU方法的2倍,综合使用以上方法使得整个场景的渲染帧率由5帧约提高了15帧。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院遥感与数字地球研究所)》期刊2017-06-01）
刘天佳[4]（2017）在《基于Fast-LIC的矢量场并行可视化方法研究》一文中研究指出数值水池下的矢量场可视化是科学计算可视化领域中一个热门方向。它将海洋科研实验计算产生的矢量场数据转化为可以观察的图形、图像,使人们通过图像解释海洋流场中存在的科学现象、客观规律,具有广泛而深远的意义。现如今的矢量场可视化技术,可以形象的描绘出海洋流场方向连续性的特征,能够很好展示更多的流场特征细节,同时可以生成多分辨率且连续细致的图像,在可视化领域拥有广阔的发展空间。但随着矢量场规模逐渐增大,数据集呈上升趋势,会导致可视化程序运行时间过长,从而影响可视化效率。针对大规模流场数据造成可视化计算时间过长的问题,本文旨在缩短可视化计算时间,提出了基于快速线积分卷积技术的并行可视化方法。本文主要做了如下工作:(1)首先对矢量场并行可视化理论进行了研究。其中包括现有的矢量场可视化方法技术、并行计算相关知识,包括并行算法设计过程与性能评价指标,以及对本文采取的并行编程框架MPI进行了阐述。(2)其次设计出了矢量场可视化图像生成算法。对图像生成过程进行了系统设计,其中包括白噪声图像生成、矢量场局部流线计算、卷积核函数计算过程等。结合流线像素相关性设计出基于快速线积分卷积的矢量场图像生成算法。(3)最后通过PCAM设计学对快速线积分卷积图像生成算法进行了并行性分析,提出了一种节点自适应动态任务分配策略。为进一步减小矢量场网格像素计算时间,结合矢量场流线像素相关性的特点,提出了网格映射任务执行策略。本文在基于Windows集群环境下进行并行可视化实验,通过模拟数值水池高分辨率矢量场数据,分别对串行和并行可视化算法的程序执行时间进行了比较,发现并行算法明显地缩短了可视化计算时间,并且串行图像与并行图像效果一致,最后分析了并行算法的加速比、并行效率,得出了并行算法有效性。综上所述,本文对数值水池下的矢量场可视化研究具有深远的意义。(本文来源于《哈尔滨工程大学》期刊2017-01-01）
王文涛[5]（2016）在《非结构化网格分片线性矢量场高效可视化技术研究》一文中研究指出矢量场是科学研究和数值仿真中的重要对象,它常常涉及到一些非常复杂的动力性质,依赖于可视化方法来表现为易于观察的视觉表达形式。这些可视化方式大部分都依赖于大量的数值运算,计算开销大。这些数值运算又与底层的网格结构相关,其中一种非结构化网格应用非常广泛,处理起来却比较复杂,有必要对其进行深入研究,以提高矢量场可视化的效率。由于矢量场的复杂性,人们越来越意识到有必要通过大量的积分曲线来揭示复杂的矢量场行为。这类似于穷举法,用大量的计算来尽可能多地展现矢量场中粒子运动的行为,从而发现隐藏的规律。无独有偶,一些拓扑可视化方法也依赖于大量的积分曲线的计算,比如李雅普诺夫指数和Morse分解,从侧面印证了这种做法的合理性。但大量积分曲线的计算对于传统的数值积分方法提出了挑战,因为数值积分是极为耗时的。针对这种情况,我们意识到了非结构化网格上分片线性矢量场的局部线性性质的潜力,即通过发掘线性矢量场的良好性质来提高数值积分的计算效率。因此,本文重点分析非结构化网格上的分片线性矢量场的特殊性质,并研究矢量场可视化所急需的高效积分曲线计算技术,以及同样依赖于非结构化网格和积分曲线计算的高效拓扑可视化技术。本研究针对分片线性矢量场上传统方法的效率较低的问题,对非结构化网格上的分片线性矢量场上的可视化方法(主要是积分曲线计算和拓扑方法)进行了改进,取得了一些创新性的成果。主要的工作和贡献包括:(1)针对矢量场积分曲线运算量大的问题,提出了一种批积分算法。该方法利用线性矢量场的线性特点重新表述了龙格库塔积分公式,然后通过重用积分过程中的中间结果提高数值积分效率。这种批积分算法同时适用于定常和非定常矢量场,特别是种子点稠密的场合可取得更好的加速效果,而且具有良好的并行扩展性。分析和实验结果表明该方法能够大幅度提高积分曲线计算的效率。(2)针对定常矢量场流线运算量大的问题,提出了一种基于叁维矢量场近似的快速流线计算方法。该方法用四面体表面的一系列线段来近似非结构网格单元内部的线性矢量场,使得流线的积分可通过查找表来完成,而无需进行数值积分,从而显着提高流线计算效率。实验结果表明,该方法在不影响可视化效果的情况下有效减少了大规模流线的计算时间。(3)针对已有临界点检测方法效率不高且不能对临界点分类的问题,提出了一种高效的临界点检测和分类方法。该方法从理论上分析了临界点检测中存在冗余计算,减少了临界点检测的计算量,并用中间结果计算庞加莱指标,从而在不增加计算负担的情况下能同时对临界点进行分类。分析和实验结果表明,该方法的临界点检测效率高于已有方法,且可在检测过程中同时对临界点进行分类。(4)针对已有叁维矢量场周期轨道提取方法计算效率低的问题,提出了一种基于矢量场近似的快速周期轨道提取方法。该方法将已有周期轨道提取中的流线积分,替换成四面体表面到表面的映射,避免了网格单元内部的积分过程,从而提高计算效率。实验结果表明,该方法在不降低可视化效果的情况下,能快速地提取混沌矢量场中的复杂周期轨道。(本文来源于《国防科学技术大学》期刊2016-12-08）
孔龙星[6]（2016）在《矢量场拓扑结构分析与可视化方法研究》一文中研究指出数据场是指一类分布在特定空间区域,相互之间存在一定作用关系的离散数据集,广泛应用于航空航天、海洋气象、电磁分析等领域,如风场、流场、电磁场等。矢量场是一类特殊的数据场,既包含大小信息又包含方向信息,可有效表征物体的运动变化规律。充分理解和挖掘矢量场的分布特性,发现其运动变化规律,对科学计算和工程应用具有重要意义。针对矢量场的研究,主要集中在矢量场的数据处理、拓扑结构分析与可视化等方面,其中矢量场数据处理主要解决数据的完备性和有效性问题,如数据插值、平滑去噪等,是矢量场拓扑结构分析与可视化的基础;矢量场拓扑结构分析针对矢量场中的关键结构特性展开研究,主要包括定常(非时变)矢量场拓扑结构的提取与时变矢量场拓扑结构的跟踪;矢量场可视化则借助可视化手段,以更加形象和直观的方式描述矢量场全局分布特性和运动变化特性。本文围绕矢量场数据处理、拓扑结构分析与可视化研究中的关键问题展开研究,主要包括矢量场插值、矢量场拓扑结构提取与跟踪、矢量场流线可视化等,旨在突破其关键技术,为后期矢量场数据在特定领域应用奠定理论与技术基础。论文主要研究工作如下:针对矢量场插值,当前反距离权重法(IDW)直接应用于矢量场插值存在参考样本选择缺乏科学指导以及无法反映矢量场局部特性的局限性,本文提出了一种顾及局部特性的自适应矢量场IDW插值方法。该方法首先基于距离影响度搜索初始样本集;然后对初始样本集进行分类,若其为小样本集直接采用IDW算法插值,若其为大样本集则基于矢量场局部线性近似进行优化得到优化样本集进行IDW算法插值。理论分析与实验结果表明,该方法能够自适应选择插值参考样本,插值结果在局部范围内符合矢量场的线性近似假设,插值结果更具有合理性,同时还提高了IDW算法的插值精度。针对定常矢量场拓扑结构提取,为了解决当前基于Morse分解层次优化的拓扑结构提取方法中存在的人工经验参数过多、分解优化目标不明确等问题,本文提出了一种基于改进Morse分解的2D定常矢量场拓扑结构提取方法。该方法引入鲁棒临界点单形对Morse集进行分类,构建了新的明确的Morse分解优化准则。最后基于该优化准则给出了改进Morse分解的拓扑结构提取方法流程。实验结果表明,该方法经验参数少,Morse分解优化目标明确,在保证最优拓扑结构提取结果的同时在时间效率上同样具有优势。针对时变矢量场拓扑结构跟踪,为提高跟踪结果的鲁棒性,本文提出了一种2D有界时变矢量场Morse集跟踪方法。该方法基于2D有界规则叁角形网格,首先研究了临界叁角形在时间轴上的前向映射和后向映射方法,对于临界叁角形映射过程中存在的临界叁角形区域映射问题给出了解决方法。然后基于临界叁角形映射,提出了临界点Morse集的跟踪方法。接着基于临界点Morse集跟踪结果,提出了封闭轨线Morse集的跟踪方法。利用2D时变矢量场数据对该方法进行验证,实验结果表明该方法可以准确检测Morse集在时间演化过程中的对应和变化关系。针对矢量场流线可视化,为了解决3D矢量场可视化中流线数量过多造成的遮挡与视觉混乱问题,同时保证流线能够准确描述矢量场变化规律与重要特征,本文提出了一种基于特征保持的视点相关3D矢量场流线简化方法。首先生成3D矢量场流线集并进行视点相关映射;然后对流线集进行特征保持计算;最后基于流线视觉效果度量对流线集进行迭代简化计算,从而实现流线集的有效简化。实验结果表明,该方法能够有效保持矢量场重要特征对应的流线,降低了流线之间的遮挡率,提高了流线的连续性,简化后的流线集具有较高的一致性和较好的视觉效果,且方法的有效性不受视点变换影响。(本文来源于《国防科学技术大学》期刊2016-12-01）
李超,吴玲达,赵彬[7]（2016）在《基于拓扑分析的二维时变矢量场可视化》一文中研究指出流动是自然界中的基本现象,是科学研究与工程实践的重要研究对象。流场可视化能够直观地描述流场,对流体运动的观测和分析具有重要辅助作用。真实流场都是时变流场,传统的流场可视化手段无法反映流体的运动趋势和内部运动差异。在分析时变矢量场可视化需求的基础上,对流场拓扑给出了新的定义,结合计算流体力学中关于拉格朗日拟序结构的研究,选取了两个典型的二维对变矢量场进行了拓扑分析,并以此对几何可视化的结果进行了优化。试验结果袁明,基于拓扑分析的二维矢量场可视化能够通过提取时变流场中具有时空一致性的结构,提升研究者对于流动过程的理解,同对有效刻画流场中不同区域存在的流动特性差异,为深入理解流动开拓了新的观测和分析手段。(本文来源于《系统仿真学报》期刊2016年10期）
汤慧仪,张俊达[8]（2016）在《基于CUDA的线积分卷积矢量场并行可视化方法》一文中研究指出作为一种基于纹理的矢量场可视化方法,线积分卷积算法能够以纹理图像的形式展示矢量场全貌,并能够较好地展现细节变化,因而是一类行之有效的方法,但计算量巨大,绘制效率较低。针对此问题,提出一种基于CUDA的线积分卷积矢量场并行可视化方法,利用并行计算架构的优势以及图形处理器的快速计算能力,较好地提高矢量场的可视化效率。首先对线积分卷积算法并行化的可行性进行分析,然后针对其中的流线生成和纹理生成两个关键阶段进行并行化改造,将计算密集型的部分转移到图形处理器中进行快速计算,从而较大幅度提高了绘制效率,最后通过实验验证了方法的有效性。(本文来源于《电脑知识与技术》期刊2016年12期）
宋扬扬[9]（2016）在《基于平行坐标的线积分卷积矢量场可视化方法研究》一文中研究指出矢量场可视化是科学计算可视化研究领域中具有挑战性的研究课题之一,具有广泛的应用领域。生活中大规模的矢量数据被转换为图形、图像,把矢量数据直观形象的表达出来,方便人们发现抽象数据中包含的规律特征等信息。课题针对一种基于纹理生成技术的线积分卷积(LIC)可视化方法进行研究,并对其在流线生成和场大小信息表达方面存在的不足提出改进,并基于平行坐标开发了一个LIC可视化方法的原型系统,使得算法适用范围更广,更易被用户使用。具体研究工作如下:首先,针对Net CDF数据结构的自由特性,提出了一种基于NetCDF数据的流线生成LIC可视化方法,根据数据格式特点,从转换数据、映射生成原始数据矩阵开始,利用相关软件读取、分析、可视化表达矢量场方向信息。其次,在流线生成LIC方法的基础上,针对线性、非线性颜色增强无法充分利用颜色表中的颜色空间问题,提出一种正弦非线性颜色增强可视化方法,最终可视化结果中的颜色分布更加均衡,最大化的利用了颜色映射表中的颜色空间。再次,针对可视化效果中纹理对比度低导致矢量大小渐变区域呈现模糊的问题,提出一种基于自适应场强驱动白噪声纹理生成方法,对现有的基于场强驱动的白噪声生成方法进行改进,不仅提高了纹理的对比度,在纹理的细节绘制方面也有所提高,增强了渐变区域的辨识度。最后,在传统的线积分卷积算法研究基础上,设计并实现了平行坐标原型系统,并对提出的方法进行了实验对比和分析,验证了改进的可行性。(本文来源于《燕山大学》期刊2016-05-01）
李超,吴玲达,赵彬[10]（2015）在《矢量场拓扑分析及其在可视化中的应用》一文中研究指出矢量场拓扑分析是矢量场特征可视化的重要手段,通过提取矢量场的拓扑结构作为矢量场特征,帮助用户筛选重要数据,降低可视化的遮挡和视觉混乱问题,是流场可视化领域的前沿研究。介绍了矢量场拓扑分析涉及的数学基础,总结了不同类型矢量场拓扑分析的方法和成果,比较了其优缺点,构建了矢量场拓扑分析的知识体系。拓展了拓扑分析在矢量场可视化中的应用和意义,展示了矢量场拓扑分析与其他可视化手段结合的应用前景。(本文来源于《系统仿真学报》期刊2015年10期）
矢量场可视化论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
矢量场可视化技术通过直观的图像将科学计算或仿真模拟得到的大规模流场数据集显示在二维屏幕上,并提供一定的人机交互手段,使科研人员可以透过晦涩难懂的试验数据直观、高效的分析流场内部的复杂变化规律。为了反映整个矢量场的内部运动特征,通常采用基于线积分卷积法的纹理可视化方法,但该方法得到的可视化结果图像质量较低。针对这一问题,本文从纹理增强和颜色增强两个方面进行了优化,设计了一种基于线积分卷积法的增强型矢量场可视化模型。本文的主要工作如下:1)针对现有纹理增强算法得到的结果图像存在明显纹理走样的问题,通过对影响结果图像质量的关键参数进行理论研究和实验分析,发现结果图像中的纹理走样现象是由于采用等距采样方式进行高通滤波导致的,且此走样现象与矢量角度有关。故本文通过分析矢量角度、采样距离和纹理走样之间的关系,提出了一种基于矢量角度调整采样距离的纹理增强优化算法,大大减少了可视化结果图像中的纹理走样现象。2)使用上述纹理增强优化算法得到的结果图像只能体现出矢量场的方向信息,无法表达矢量大小。通常采用线性颜色增强算法向矢量场中添加矢量大小信息,但该算法得到的结果图像存在颜色集中问题。针对这一问题,本文采用直方图思想分析矢量场属性分布特征,提出了一种动态非线性颜色增强算法,明显改善了结果图像颜色分布集中的问题,提高了结果图像质量。3)在相同实验环境下,将现有算法与本文算法在可视化效果上进行了对比分析。实验表明,本文算法得到的矢量场可视化结果图像质量较高,更有利于观察矢量场的细节特征。因此,该算法对各个学科领域的矢量场可视化研究具有较大的实际应用价值。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
矢量场可视化论文参考文献
[1].马颖异,李洪平,郭艺峰.基于视觉感知的二维线积分卷积矢量场可视化算法[J].计算机科学.2019
[2].石红霞.基于线积分卷积法的增强型矢量场可视化研究[D].哈尔滨工程大学.2017
[3].刘恒星.基于粒子系统的Web数字地球海洋矢量场数据动态可视化方法[D].中国科学院大学(中国科学院遥感与数字地球研究所).2017
[4].刘天佳.基于Fast-LIC的矢量场并行可视化方法研究[D].哈尔滨工程大学.2017
[5].王文涛.非结构化网格分片线性矢量场高效可视化技术研究[D].国防科学技术大学.2016
[6].孔龙星.矢量场拓扑结构分析与可视化方法研究[D].国防科学技术大学.2016
[7].李超,吴玲达,赵彬.基于拓扑分析的二维时变矢量场可视化[J].系统仿真学报.2016
[8].汤慧仪,张俊达.基于CUDA的线积分卷积矢量场并行可视化方法[J].电脑知识与技术.2016
[9].宋扬扬.基于平行坐标的线积分卷积矢量场可视化方法研究[D].燕山大学.2016
[10].李超,吴玲达,赵彬.矢量场拓扑分析及其在可视化中的应用[J].系统仿真学报.2015
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