流线聚类分析及其可视化方法研究

发布时间：2017-03-18 07:04

  本文关键词：流线聚类分析及其可视化方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文针对流场可视化中的流线提出了一个运用聚类方法分析及其可视化的方法,这个方法包括流场的聚类分析、自适应聚类个数、流线的简化特征表达和流线光照效果显示四部分内容。针对种子点布局带来的流线显示混乱和遮挡等诸多问题本文提出采用聚类方法来对流线数据进行聚类分析,将具有同一几何特征的流线集分为一类,分别运用了K-means、层次聚类、谱聚类三种聚类方式对杂乱流线有效地分类,为流线的进一步可视化提供了有利的参考。聚类分析是一种事先不知道数据的具体特征及其个数的分析方式,因此无法对分类结果进行优劣的衡量。在Jacobi迭代的基础上,本文将最优聚类的计算过程转变为矩阵的对角化过程,并在矩阵的变换过程中设定了相应的代价系数来衡量计算代价,其中最小代价下的矩阵运算结果可以作为所求的最优聚类结果。对于聚类后的可视化,本文提出两种不同的流线简化显示模式包括中心线表示和流线簇Bundle显示,在保留流场主要特征的同时有效地减少流场中流线个数。最后运用OpenGL线纹理为流线提供了光照渲染效果。本文将整个方法以插件形式在Paraview开源软件中实现,达到了用户交互下的聚类分析与可视化结合,取得了不错的分析效果。
【关键词】：流场可视化 聚类分析 自适应聚类 线光照
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-10
• 第1章 绪论10-13
• 1.1 研究背景与意义10-11
• 1.2 研究内容和创新11-12
• 1.3 文章结构12
• 1.4 资金资助12-13
• 第2章 研究综述13-25
• 2.1 流场可视化与流线13-14
• 2.2 聚类分析方法14-20
• 2.2.1 K-means聚类16-17
• 2.2.2 层次聚类17-19
• 2.2.3 谱聚类19-20
• 2.3 常用流线相似性度量方法20-22
• 2.3.1 范数和欧氏距离20-21
• 2.3.2 向量空间余弦相似度21-22
• 2.4 实验数据22-24
• 2.4.1 Rayleigh-Benard数据22
• 2.4.2 圆台绕流数据22-23
• 2.4.3 Vitiated Coflow Burner数据23-24
• 2.4.4 实验数据详细说明24
• 2.5 本章小结24-25
• 第3章 流线的聚类分析25-47
• 3.1 流线的相似矩阵计算25-29
• 3.1.1 常见流线距离计算方法25-27
• 3.1.2 流线的预处理27-28
• 3.1.3 相似矩阵28-29
• 3.2 K-means聚类29-32
• 3.2.1 简介29
• 3.2.2 流场聚类的具体实现29-32
• 3.3 层次聚类32-38
• 3.3.1 简介32
• 3.3.2 流场聚类的改进32-33
• 3.3.3 层次聚类结果的存储结构设计33-38
• 3.4 谱聚类38-40
• 3.4.1 流场聚类的实现38-40
• 3.5 自适应谱聚类40-45
• 3.5.1 本文方法41-42
• 3.5.2 Jacobi迭代42-43
• 3.5.3 自适应谱聚类算法43
• 3.5.4 算法结果及讨论43-45
• 3.6 聚类方法的性能分析45
• 3.7 本章小结45-47
• 第4章 流线的可视化方法47-59
• 4.1 聚类和几何特征47
• 4.2 中心线显示47-50
• 4.3 Bundle显示50-53
• 4.4 曲线的光照显示53-58
• 4.5 本章小结58-59
• 第5章 流线聚类工具开发和应用实例59-66
• 5.1 Paraview的插件开发59-62
• 5.1.1 Paraview简介59-60
• 5.1.2 Paraview的插件扩展60-62
• 5.2 流线聚类分析插件开发62-64
• 5.3 应用实例64-66
• 第6章 总结与展望66-67
• 6.1 本文工作总结66
• 6.2 未来研究展望66-67
• 参考文献67-72
• 致谢72

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陆枫;陈传波;卢正鼎;;基于建构主义的教学内容可视化研究[J];高等教育研究学报;2003年01期

2 温庆庆;;可视化技术及其应用初探[J];科技情报开发与经济;2007年28期

3 欧海英;张为华;赵经成;韩玉;;设计优化可视化研究综述[J];系统仿真学报;2008年20期

4 张兴学;黄继鸿;张朋柱;;群体研讨信息智能可视化研究[J];计算机应用研究;2009年02期

5 郝红星;吴玲达;宋汉辰;;网络社区及其链接可视化研究[J];计算机工程与应用;2010年13期

6 陈枫琳;;浅谈专家专长可视化方法与工具[J];中国科技信息;2013年01期

7 赵淑芬;;电力系统运行状态可视化技术综述[J];黑龙江科技信息;2013年25期

8 Gruia-Catalin Roman;Kenneth C. Cox;陈海东;;程序的可视化:将程序映射至图画的技巧[J];计算机科学;1993年01期

9 韩丽华,程朋根;GIS环境下面对象可视化技术与方法[J];测绘通报;2001年07期

10 段宝岩,张劲柏;基于可视化的工程结构优化设计[J];计算力学学报;2001年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 陈洪亮;谭建荣;;基于相密度的混沌吸引子可视化方法研究[A];中国图象图形学会第十届全国图像图形学术会议（CIG’2001）和第一届全国虚拟现实技术研讨会（CVR’2001）论文集[C];2001年

2 吴晓莉;史美萍;;晶体生长实验流场数据的可视化研究[A];’2004系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2004年

3 余弦;吴锋;;一种危险品运输车辆监控信息可视化方法[A];浙江省信号处理学会2011学术年会论文集[C];2011年

4 柳佳佳;;可视化与地图学[A];中国地理信息系统协会第四次会员代表大会暨第十一届年会论文集[C];2007年

5 吴鹏;李思昆;;基于本体论的社会网络信息建模与可视化方法[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

6 张毅;华一新;曹亚妮;曹一冰;;面向谈判划界的国界信息可视化方法研究与实践[A];第四届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2012年

7 刘晓平;李书杰;石慧;;规律维问题初探[A];计算机技术与应用进展——全国第17届计算机科学与技术应用（CACIS）学术会议论文集（下册）[C];2006年

8 周献中;顾卫江;;一个基于过程的可视化决策系统设计与实现[A];西部开发与系统工程——中国系统工程学会第12届年会论文集[C];2002年

9 赵志强;阮宗才;陆祖宏;;一种三维脑图像数据远程可视化新方法[A];第十三届全国图象图形学学术会议论文集[C];2006年

10 季浩;李书杰;刘晓平;;规律维的建模与可视化方法研究[A];全国第19届计算机技术与应用（CACIS）学术会议论文集（下册）[C];2008年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 本报记者 李闻芝;可视化技术推动制品品质提升[N];中国化工报;2005年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 隽立然;面向个人基因组变异的功能注释与可视化方法研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

2 卢德宝;复杂地形条件下基于电阻率法的对地可视化监测技术研究[D];南京大学;2015年

3 冯朝路;心脏组织分割与可视化关键算法研究[D];东北大学;2014年

4 张雷;心脏电生理的快速仿真和交互式可视化方法研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

5 吴晓莉;面向空间遥科学实验的流场可视化技术研究[D];国防科学技术大学;2007年

6 孙扬;多变元网络数据可视化方法研究[D];国防科学技术大学;2010年

7 王安慧;基因组信息的计算机可视化若干关键技术研究[D];东北大学;2010年

8 康苏海;三维水动力数值模拟及可视化研究[D];大连理工大学;2011年

9 吕新荣;基于CTA影像的血管可视化技术研究[D];西安电子科技大学;2009年

10 张柱金;DNA序列二维可视化研究[D];华中科技大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 陈敏;基于元图的关联规则可视化方法[D];河北师范大学;2015年

2 何蔷;克隆代码可视化系统的设计与实现[D];哈尔滨工业大学;2015年

3 查燕平;基于非常规突发事件的人工社会可视化方法研究[D];北京理工大学;2015年

4 关岳;大规模微博数据的品牌检索与可视化[D];大连理工大学;2015年

5 贺潇磊;软件网络拓扑与参数可视化研究与分析[D];东北大学;2013年

6 朱晓丹;大规模复杂电磁环境三维可视化研究与实现[D];电子科技大学;2015年

7 吴长龙;人体肺部理想二分叉气道树的构造和可视化[D];东北大学;2014年

8 朱宗喜;钢桁梁桥可视化研究[D];兰州交通大学;2015年

9 王博;钢筋混凝土桥梁可视化及信息管理研究[D];兰州交通大学;2015年

10 田野;不同震源类型的可视化识别研究[D];广西师范大学;2015年

  本文关键词：流线聚类分析及其可视化方法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：254080