基于GPU的海洋流场数据可视化及特征提取

发布时间：2023-04-19 02:06

　　随着信息科学的不断发展以及海量数据的快速积累,如何运用适合的技术手段将数据以直观形式展现在人们眼前,并便捷地支持决策日趋重要,于是可视化技术应用而生。流场数据的可视化是其中的研究热点所在,有着广阔的发展前景和应用价值。本文为有效解决复杂流场可视化效率低下问题,加快可视化速度,提出了一种基于GPU的海洋流场可视化算法。另外,矢量场数据作为科学可视化领域的代表性数据,如何提取数据中的特征信息及对数据内在规律进行直观展示是矢量场可视化的研究重点。为此,本论文提出了一种基于信息熵的特征提取方法,利用信息熵的特性提取海洋流场数据特征,并设计了一种海洋流场数据的特征可视化表达方法,具体工作如下。首先,搭建osgEarth三维虚拟地球平台来加载海洋流场数据,依据此虚拟平台给出一套实现海洋流场数据可视化的可行性方案,并成功实现了研究对象的可视化展示;本文实验选用的流场数据格式为NetCDF格式,选用C++语言来进行编程表达,在这里运用了两种方法进行可视化表达,第一种就是基于几何着色器的箭头法表示,在流场可视化的过程当中引入几何着色器,利用GPU的并行处理能力和强大的图像处理能力对流场实时地进行箭头绘制...

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 本文组织结构
2 可视化平台及技术介绍
    2.1 OSG简介
    2.2 GPU工作特点及过程
        2.2.1 GPU工作特点
        2.2.2 GPU工作流程
    2.3 流场可视化过程
        2.3.1 数据预处理
        2.3.2 数据映射
        2.3.3 绘制显示
    2.4 可视化技术方法
        2.4.1 点图标法
        2.4.2 矢量线法
        2.4.3 纹理可视化法
        2.4.4 特征可视化法
    2.5 本章小结
3 基于GPU的海洋流场数据可视化
    3.1 基于OSG的可视化系统设计
    3.2 基于Net CDF的海洋数据模型
        3.2.1 NetCDF概述
        3.2.2 NetCDF数据存储结构
    3.3 基于GPU的点图标映射可视化
        3.3.1 基于几何着色器的矢量箭头生成
        3.3.2 颜色映射
    3.4 基于GPU的流线法映射可视化
        3.4.1 流线基本原理
        3.4.2 基于几何着色器生成流线
    3.5 网格映射
    3.6 本章小结
4 基于改进的信息熵流场特征提取
    4.1 信息熵简介
    4.2 基于改进的信息熵特征提取方法概述
        4.2.1 计算信息熵场
        4.2.2 局部最大熵计算
        4.2.3 特征点定位
        4.2.4 特征点分类
        4.2.5 流线绘制
    4.3 本章小结
5 实验结果及实验分析
    5.1 系统开发环境
    5.2 实验结果分析
        5.2.1 数据动态可视化及其可视化效果分析
        5.2.2 特征区域提取结果分析
    5.3 本章小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
在学研究成果
致谢



本文编号：3793500