LIC纹理可视化技术在流场中的研究与应用
本文选题:纹理可视化 切入点:线性积分卷积 出处:《西南科技大学》2016年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:流场可视化技术运用计算机图形学和图像处理等技术表达流场特性,为自然流动规律研究和重大工程决策提供有力工具。特别是纹理可视化技术兼具形状和色彩,能够细腻的表现流场特征而被广泛应用。但该技术计算量大、渲染效率低,且扩展到三维流场时,存在严重遮挡和视觉混乱现象。本文针对这些问题和不足开展研究,主要贡献如下:针对颜色增强二维LIC纹理可视化算法,在流场属性值分布不均时,传统线性颜色映射生成图像,整体颜色分布集中无法表达流场细节特征的现象。本文提出一种基于分层聚类的颜色映射算法,该算法从属性场全局特性出发,进行全局采样、邻近聚类、等比例映射颜色域。模拟风场数据和Isabel飓风截面数据测试表明,本文算法生成图像鲜明细腻,可有效解决颜色聚集现象。针对传统Volume LIC算法应用于三维流场时出现的遮挡问题,本文提出基于稀疏噪声Volume LIC GPU加速绘制技术。该技术使用基于Hilbert空间填充曲线的稀疏噪声生成算法生成均匀稀疏噪声代替原始稠密噪声有效减少空间遮挡。同时设计GPU+GLSL硬件加速算法,优化算法复杂性,提高算法执行效率。Tornado龙旋风数据和Isabel飓风模拟数据测试结果表明,相比于传统Volume LIC,本文算法在时间上和可视化效果上都有明显提升。设计一个三维流场纹理可视化原型系统,该系统集成上述算法研究成果,并具有数据特征拓扑展示、二维流场纹理可视化、三维流场纹理可视化等主要功能。使用多种数据集对系统功能和交互进行测试,表明本系统运行流畅、可视化效果优异。
[Abstract]:The flow field visualization technology uses computer graphics and image processing to express the flow field characteristics, which provides a powerful tool for the study of natural flow law and important engineering decision, especially the texture visualization technology has both shape and color. It is widely used to represent the characteristics of flow field in detail. However, this technique has the advantages of large computation, low rendering efficiency and serious occlusion and visual confusion when it is extended to 3D flow field. In this paper, we study these problems and shortcomings. The main contributions are as follows: for the color enhancement two-dimensional LIC texture visualization algorithm, the traditional linear color mapping generates images when the flow field attribute values are unevenly distributed. In this paper, a color mapping algorithm based on hierarchical clustering is proposed. The test results of simulated wind field data and Isabel hurricane section data show that the algorithm can effectively solve the color aggregation phenomenon because of the sharp and fine images generated by this algorithm. In view of the occlusion problem in 3D flow field, the traditional Volume LIC algorithm is applied to the 3D flow field. In this paper, an accelerated rendering technique based on sparse noise Volume LIC GPU is proposed, which uses sparse noise generation algorithm based on Hilbert space filling curve to generate uniform sparse noise instead of original dense noise to effectively reduce spatial occlusion. Design GPU GLSL hardware acceleration algorithm, The complexity of the algorithm is optimized, and the efficiency of the algorithm is improved. The test results of tornado cyclone data and Isabel hurricane simulation data show that, Compared with the traditional Volume algorithm, the algorithm in this paper has a significant improvement in time and visualization effect. A 3D flow field texture visualization prototype system is designed, which integrates the research results of the above algorithms and has a data feature topology display. The main functions of two-dimensional flow field texture visualization and 3D flow field texture visualization are analyzed. The system function and interaction are tested by using various data sets, which shows that the system runs smoothly and the visualization effect is excellent.
【学位授予单位】:西南科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TP391.41
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 肖志涛,于明;纹理图像分类系统的设计及实现[J];计算机应用;2000年09期
2 刘国强;纹理防伪——21世纪防伪新技术[J];中国防伪;2001年03期
3 李晗静,郭恒业,赵辉,陈爽;合并纹理图像技术[J];计算机工程与应用;2003年29期
4 徐晓刚,马利庄;纹理混合与纹理传输[J];计算机辅助设计与图形学学报;2003年01期
5 田玉敏,乃学尚,高有行,宋笑雪;基于整数小波系数的纹理图像检索方法研究[J];西安电子科技大学学报;2003年01期
6 向世明,赵国英,陈睿,贾富仓,李华;纹理图像基及其应用[J];计算机辅助设计与图形学学报;2005年07期
7 毕晓君,李文秀;一种新型纹理图像生成方法研究[J];自动化技术与应用;2005年01期
8 刘利娟,叶正麟,古元亭;一种近似周期性纹理的合成方法[J];计算机工程与应用;2005年11期
9 李辉;曾安祥;潘宏伟;廖昌阊;;虚拟超大纹理的设计与实现[J];四川大学学报(工程科学版);2006年06期
10 郭亚红;胡少军;何东健;耿楠;;一种基于OpenGL Performer的实时纹理替换方法[J];电脑知识与技术(学术交流);2007年02期
相关会议论文 前10条
1 薛玉彩;张剑清;张祖勋;;数字城市中真实墙面纹理图像的压缩[A];开创新世纪的通信技术——第七届全国青年通信学术会议论文集[C];2001年
2 周佳男;;一种拓扑纹理图像的相位场模型分割算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 田松;许悦雷;关文彬;李涛;董艳芳;;基于多尺度分析的纹理图像分割[A];探索 创新 交流——第五届中国航空学会青年科技论坛文集(第5集)[C];2012年
4 祝轩;周明全;耿国华;;非纹理图像修复方法研究[A];图像图形技术与应用进展——第三届图像图形技术与应用学术会议论文集[C];2008年
5 曹汉强;朱光喜;朱耀庭;;基于分形的自然纹理图像生成方法[A];中国图象图形科学技术新进展——第九届全国图象图形科技大会论文集[C];1998年
6 黄建军;谢维信;;基于最佳滤波和自适应模糊聚类的纹理图像分割[A];第九届中国体视学与图像分析学术会议论文集[C];2001年
7 沈妮;张红英;彭启琮;;一种新型基于纹理合成的图像补全算法在DSP上的实现[A];2006中国西部青年通信学术会议论文集[C];2006年
8 李凯智;阿木古楞;白云莉;;不变矩纹理图像分割的特征向量选择探讨[A];第八届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2010年
9 杨芳;田学东;郭宝兰;;一种改进的字体纹理识别方法[A];第八届全国汉字识别学术会议论文集[C];2002年
10 肖春霞;黄志勇;聂勇伟;刘梦;何发智;;结合图像细节特征的全局优化纹理合成[A];中国计算机图形学进展2008--第七届中国计算机图形学大会论文集[C];2008年
相关重要报纸文章 前2条
1 四川 邓培智;图解3D术语[N];中国电脑教育报;2000年
2 小刺猬;羽 毛[N];中国电脑教育报;2004年
相关博士学位论文 前10条
1 马爽;纹理图像智能修补关键技术研究[D];华北电力大学;2015年
2 朱峰;基于分形几何的彩色纹理图像分析方法研究[D];东南大学;2015年
3 王怀晖;基于特征的复杂流场纹理可视化关键技术研究[D];国防科学技术大学;2015年
4 冯志林;拓扑纹理图像的关键预处理技术研究[D];浙江大学;2005年
5 乔玉龙;小波在纹理图像处理中的应用研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
6 向世明;纹理图像统计及其应用研究[D];中国科学院研究生院(计算技术研究所);2004年
7 夏勇;基于特征的纹理图像分割技术研究[D];西北工业大学;2006年
8 刁常宇;三维模型实拍纹理高精度重建研究[D];浙江大学;2007年
9 朱正礼;基于多尺度几何分析的纹理图像检索研究[D];南京理工大学;2012年
10 贺锦鹏;基于图论的彩色纹理图像分割技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
相关硕士学位论文 前10条
1 周敏刚;基于双边局部二值模式的旋转不变纹理图像检索[D];兰州大学;2015年
2 陈丽;纹理图像的结构提取方法研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
3 王隆;虚拟地球表面纹理数据的处理与管理[D];浙江大学;2015年
4 尹相凤;基于非局部CTV-L1模型的大破损彩色纹理图像修复[D];青岛大学;2015年
5 徐广毅;基于三维模型几何信息的纹理图像压缩[D];哈尔滨工业大学;2015年
6 张奇;红外纹理生成与重采样方法研究[D];西安电子科技大学;2014年
7 杨青;纹理图像局部灰度自动校正及其在叶脉分割中的应用研究[D];东华理工大学;2016年
8 陈刚;纹理图像特征提取与聚类集成[D];福州大学;2013年
9 向斌;纹理图像特征提取与子空间分割聚类[D];福州大学;2014年
10 赵晓蕊;基于稀疏表示及卡通—纹理模型的相位恢复算法研究[D];燕山大学;2016年
,本文编号:1566867
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/ruanjiangongchenglunwen/1566867.html