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《国防科学技术大学》 2001年
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矢量场可视化算法研究与系统设计

张文  
【摘要】: 随着高性能计算的迅猛发展,科学计算已经越来越成为科学与工程研究人员除了理论与实践之外的第三只眼睛。高性能计算产生大规模的科学数据,如何分析、可视大规模科学数据给可视化研究提出了新的挑战。同时,Internet的发展使得基于Web的可视化方法成为研究热点。 矢量场在科学计算和工程分析中扮演着非常重要的角色,描述了许多非常重要而且常见的物理现象,可视化方法是理解矢量场运动变化规律的有力工具。本文紧密结合实际应用问题,针对大规模数据、互连网等带来的挑战,进行了矢量场可视化算法研究与系统设计,主要工作和创新如下: 1)提出了流线纹理合成(STS) 新算法。STS将1D方向纹理映射到流线,利用流线纹理合成2D矢量场的可视化图象,通过宽度流线绘制加快合成。STS计算速度明显快于基于纹理的LIC等算法,且很容易生成矢量场动画,并能实现3D曲面流的可视化。 2)提出了多粒度LIC纹理和图象混合技术,它们能很好地同时表示矢量的大小和方向,从而克服了LIC纹理方法只能表示矢量方向而不能表示矢量大小的缺点。 3)采用Intel(?) PentiumⅢ(Pentium 4)处理器的流SIMD扩展(SSE),首次实现了3D曲线网格流线计算的指令级并行,与传统算法相比,向量类库编码实现的SSE算法将性能提高了55%左右,嵌入汇编实现提高了75%左右。 4)针对大规模非结构网格,提出了两种基于PC的流线可视化方法:内存映像文件方法(MMFM)和多线程out-of-core方法(MTOM)。方法MMFM将大规模数据文件映像成虚拟RAM,利用空间分块组织数据,减少缺页请求;方法MTOM利用多线程技术实现out-of-core流线构造,重叠I/O与计算,适合并行处理。测试结果表明,两种方法都可利用较少内存进行大规模非结构网格的流线可视化,性能良好。 5)在可视化数据流模型中引入误差处理,对3D流场的数值粒子跟踪计算进行了误差分析。针对显式Runge-Kutta法的粒子跟踪,采用Richardson外推、改变单步误差容限重复积分等方法对误差作出了估计,并实现了误差的可视化。 6)基于VTK进行可视化原型系统设计,实现了CFD、高速碰撞等仿真数据集的可视化。 7)研究了基于Web的可视化的参考模型,设计了两种可视化Web服务器的原型架构:VRML可视化服务器和基于CORBA的可视化服务器。
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:TP391.41

【引证文献】
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1 尹小刚;师广山;黄佳;;基于VTK的有限元计算结果可视化[J];西北水电;2012年05期
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1 胡立堂;地下水三维流多边形有限差分模拟软件开发研究及实例应用[D];中国地质大学;2004年
2 秦勃;海洋环境信息可视化网格平台关键技术研究[D];中国海洋大学;2008年
3 樊红朝;基于光纤光栅的动态面形检测和可视化关键技术研究[D];上海大学;2008年
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1 胡冲;农机调配可视化系统研究[D];河北农业大学;2012年
2 颜廷华;基于物理特征的海洋流场可视化技术研究[D];中国海洋大学;2008年
3 冯冲;基于纹理的矢量场可视化并行方法研究[D];中国海洋大学;2008年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 张文,李晓梅;大规模非结构网格上基于PC的流线可视化研究[J];计算机研究与发展;2001年07期
2 张文,李晓梅;基于Web的可视化研究与实现[J];计算机工程与科学;2002年03期
3 陈莉,彭群生;基于分形的流场采样方法[J];计算机学报;1997年07期
4 张文,李晓梅;利用流SIMD扩展加速3D曲线网格的流线计算[J];计算机学报;2001年08期
5 张文,李晓梅;LIC纹理中可视矢量大小的方法[J];计算机应用;2000年S1期
6 张文,李晓梅;基于流线纹理合成的2D矢量场可视化[J];中国图象图形学报;2001年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蒲超,张育民;医学图象三维处理算法与应用[J];兵工自动化;2004年06期
2 冯霈,杨军,常雷;全资可视化系统设计综述[J];兵工自动化;2005年03期
3 孙珞;丁文君;蒋琦;;体视化技术在露天开拓设计中的应用[J];北京工业职业技术学院学报;2012年01期
4 宁建国,张文耀,郑祖国,李伟;爆炸与冲击数值模拟的可视化[J];兵工学报;2000年S1期
5 朱敏;卢洪义;李海燕;;固体火箭发动机三维可视化无损检测系统设计[J];兵工学报;2008年07期
6 樊小泊;组件式地图可视化技术探讨[J];北京测绘;2001年04期
7 况代智,程朋根,车建仁;地质三维体重构的算法研究及其计算机实现[J];北京测绘;2004年04期
8 朱怀球,吴江航;一种基于Voronoi Cells的C~∞插值基函数及其在计算流体力学中的若干应用[J];北京大学学报(自然科学版);2001年05期
9 乔爱科,刘有军;ANSYS和MATLAB在血流动力学可视化中的应用[J];北京工业大学学报;2003年01期
10 乔爱科,张乃龙,孙洪鹏,李燕葵;钢结构CAE的简洁可视化后处理[J];北京工业大学学报;2005年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 黄河;段世慧;张生贵;;基于CAA的静强度虚拟试验可视化方法研究[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
2 南明星;笪良龙;卢晓亭;李玉阳;;复杂海区的三维声线轨迹可视化仿真[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
3 陈郁淦;周学成;罗锡文;曹霞;乐凯;;基于ITK和VTK的原位根系三维可视化研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
4 田沄;周明全;武仲科;赵世凤;;基于VTK的医学体绘制方法研究[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 刘伟峰;唐先明;韩宝东;朱文妹;;基于GPU计算的光线投射法体绘制研究[A];图像图形技术研究与应用2009——第四届图像图形技术与应用学术会议论文集[C];2009年
6 段文国;张爱武;蔡广杰;;基于VTK的点云数据绘制研究与实现[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
7 李军;周月琴;;可视化技术在遥感图像处理系统中的应用[A];信息科学与微电子技术:中国科协第三届青年学术年会论文集[C];1998年
8 张超;周辉;;一种实现雷达探测概率三维可视化的方法[A];2009年研究生学术交流会通信与信息技术论文集[C];2009年
9 张喜;陈华;石健雄;唐荣芳;;基于MITK的三维体绘制系统设计[A];广西计算机学会2009年年会论文集[C];2009年
10 李骞;范茵;刘捷;;基于粒子追踪的风场可视化方法研究[A];'2005数字江苏论坛——电子政务与地理信息技术论文专辑[C];2005年
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1 孙玉婷;基于柱形换能器的水下传感器网络组网协议研究[D];中国海洋大学;2009年
2 张娜;面向脊柱微创手术机器人的图像处理与虚拟现实技术研究[D];南开大学;2010年
3 邓野;CTCS-3测试仿真环境可视化关键技术的研究[D];北京交通大学;2010年
4 华岗;地震体数据可视化与分析研究[D];浙江大学;2011年
5 车森;空间数据跨媒介可视化输出研究[D];解放军信息工程大学;2010年
6 李雪梅;图像采样的逆向求解及其在三维表示中的应用研究[D];山东大学;2010年
7 钱文华;基于纹理的非真实感绘制技术研究[D];云南大学;2010年
8 普园媛;云南重彩画艺术风格的数字模拟及合成技术研究[D];云南大学;2010年
9 杨超;虚拟战场中电磁环境三维建模与绘制方法研究[D];国防科学技术大学;2010年
10 江雯倩;交互式协同空间天气数值模拟框架及可视化研究[D];中国地质大学(北京);2011年
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1 马彦平;基于数字图像的冬小麦、夏玉米长势远程动态监测技术研究[D];华中农业大学;2010年
2 武炜;煤矿井下火灾事故人员逃生可视化技术研究[D];河南理工大学;2010年
3 魏巍;医学超声图像的三维重建技术研究[D];山东科技大学;2010年
4 王亚楠;基于光线投射算法的CT图像三维重建与分割剪取[D];山东科技大学;2010年
5 赵奇;医学超声图像三维重建算法研究[D];山东科技大学;2010年
6 张竑;数字媒体时代的三维动画变革研究[D];哈尔滨师范大学;2010年
7 江岩;哈尔滨防洪数字平台建立与工程优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 王洪侠;虚拟内窥镜的路径规划问题研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 姜雪飞;基于SNMP的网络安全态势可视化技术[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 闫天峰;基于GPU的体绘制算法和Tomosynthesis投影数据模拟研究[D];大连理工大学;2010年
【同被引文献】
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1 许中卫;可视化程序模块结构设计技术[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2000年01期
2 龙爱华,徐中民,张志强,王劲峰,苏志勇;基于边际效益的水资源空间动态优化配置研究——以黑河流域张掖地区为例[J];冰川冻土;2002年04期
3 杨春平,吴健,洪亮,冯彦彦;双CCD系统在三维面形测量中的应用[J];半导体光电;2004年03期
4 王宏杰;曲面重构技术的应用[J];兵工自动化;2000年01期
5 邢素丽,曾竟成,肖加余;军用飞机金属构件战伤的复合材料快速修复技术研究概况[J];玻璃钢/复合材料;2003年03期
6 黄俊斌,尹进,张心天,姜德生,周祖德,陈定方;波分复用分布式FBG传感网络[J];传感器技术;2003年12期
7 谢金宝;杨广学;韦琦;;光纤Bragg光栅传感器及其应用[J];传感器与微系统;2006年04期
8 王永治;光纤光栅传感器与传感网络[J];传感器世界;2002年05期
9 花向红,徐亚明,王佩军;三维空间测量数据体视化技术研究[J];测绘工程;2001年03期
10 张记龙,曾光宇;光纤光栅(FBG)传感技术及其应用[J];测试技术学报;2001年04期
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1 张新民;干旱区水资源量与质统一管理研究[D];西安理工大学;2000年
2 杨晓松;三维有限元数据场可视化技术研究与实现[D];大连理工大学;2000年
3 孙文武;三维数据场体绘制中几类问题的研究与实现[D];中国科学院软件研究所;2001年
4 费广正;三维复杂模型快速简化及交互方法的研究[D];中国科学院软件研究所;2001年
5 贾宏志;光纤光栅传感器的理论和技术研究[D];中国科学院西安光学精密机械研究所;2001年
6 秦绪佳;医学图象三维重建及可视化技术研究[D];大连理工大学;2001年
7 郭洪宇;区域水资源评价模型技术及其应用研究[D];中国农业大学;2001年
8 刘贤喜;机械系统虚拟样机仿真软件的实用化研究[D];中国农业大学;2001年
9 王惠中;浅海与湖泊三维环流及水质数值模拟研究和应用[D];河海大学;2001年
10 胡云进;裂隙非饱和渗流试验研究及有地表入渗的裂隙岩体渗流数值分析[D];河海大学;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 张党胜;三维地形可视化系统研究与实现[D];河海大学;2001年
2 许寒;人体三维重建关键技术研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
3 何全军;三维可视化技术在地理信息系统中的应用研究[D];吉林大学;2004年
4 谢楠;振动场动态信号分析与处理系统[D];浙江大学;2005年
5 梁清清;B样条的扩展及近似合并[D];合肥工业大学;2005年
6 刘继友;地质体三维可视化研究与应用[D];大庆石油学院;2005年
7 仇应俊;交互式可视化网格系统GVis研究及实现[D];浙江大学;2006年
8 林志浩;逆向工程中曲面重构技术的研究与实现[D];苏州大学;2006年
9 张文宫;差异工件单机批调度的差分进化算法研究[D];中国科学技术大学;2009年
【二级引证文献】
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1 王仕琴;邵景力;宋献方;张永波;周小元;霍志彬;;地下水模型MODFLOW和GIS在华北平原地下水资源评价中的应用[J];地理研究;2007年05期
2 赵安元;任杰;刘东权;;二维和三维矢量场的可视化[J];计算机应用研究;2011年04期
3 赵伟;谢庆红;庄传仪;;基于GIS的公路综合排水系统设计方法研究[J];山东交通科技;2012年04期
4 吴锋;李星;;具有特征约束的有限单元的三角网格智能化生成[J];石河子大学学报(自然科学版);2005年06期
5 周焱钰;陈喜;唐仲华;;非均质承压含水层分层井流量及水位估算研究[J];中国农村水利水电;2008年12期
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1 钱文华;基于纹理的非真实感绘制技术研究[D];云南大学;2010年
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1 鞠晓明;地下水污染场地水力控制优化方案研究[D];中国地质大学(北京);2011年
2 项国圣;黑河中游张掖盆地地下水开发风险评价及调控[D];兰州大学;2011年
3 曹书凯;人群运动的流体表达及异常行为检测[D];燕山大学;2012年
4 杨小冬;基于WebGIS的地下水资源实时模拟与评价系统设计及应用[D];武汉大学;2005年
5 王仕琴;地下水模型MODFLOW与GIS的整合研究[D];中国地质大学(北京);2006年
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8 王耀军;新疆独山子地区地下水流数值模拟及水源地相互影响分析[D];西北大学;2008年
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10 张艳;污染场地抽出—处理技术影响因素及优化方案研究[D];中国地质大学(北京);2010年
【相似文献】
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1 王璋奇,彭震中,马风槐;可视化技术在结构有限元方法中的应用[J];电力情报;1999年02期
2 胡星,杨光;流线可视化技术研究与进展[J];计算机应用研究;2002年05期
3 韩涛;三维矢量场的可视化[J];煤炭技术;2004年10期
4 徐华勋;李思昆;曾亮;蔡勋;;LIC纹理的GPU生成及边缘检测后优化处理[J];系统仿真学报;2008年S1期
5 李海生,牛文杰,杨钦,陈其明;矢量场可视化的研究现状与发展趋势[J];计算机应用研究;2001年08期
6 王素立;均匀导体辐射场的可视化仿真程序设计[J];计算机仿真;2003年07期
7 党文生;卢炎生;;一种利用XSLT实现GML文档可视化的技术[J];计算机与数子工程;2003年06期
8 常勇,何宗宜;基于ARToolKit的地下管网增强现实系统研究[J];计算机工程与应用;2005年29期
9 郑龙;郑敏;喻晓峰;周经伦;;虚拟城市可视化的研究与实现[J];计算机仿真;2006年10期
10 邢琦;耿瑞;刘环鹏;;小型电机的工程设计[J];信息技术;2007年06期
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1 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
2 于光;雷宇;;运筹管理学与相关学科的互引网络的科学计量研究[A];第三届(2008)中国管理学年会论文集[C];2008年
3 梁贞潜;沈兆麟;张春路;丁国良;;可视化制冷仿真软件编制的若干技术问题[A];上海市制冷学会二○○一年学术年会论文集[C];2001年
4 郭寅飞;潘习林;姚雾云;;一种基于MultiGen-Creator构建小规模虚拟地形的方法[A];系统仿真技术及其应用(第7卷)——'2005系统仿真技术及其应用学术交流会论文选编[C];2005年
5 李昌平;刘学山;韩辉;;航空装备可视化保障的探讨[A];航空装备保障技术及发展——航空装备保障技术专题研讨会论文集[C];2006年
6 王书中;由世俊;孙贺江;;直燃机仿真与可视化研究思路的探讨[A];全国暖通空调制冷2004年学术文集[C];2004年
7 张志华;侯恩科;;矿山巷道三维模型的建立方法研究[A];陕晋冀煤炭学会地质测量专业学术研讨会论文集[C];2006年
8 孙国庆;施木俊;雷永红;唐传政;;三维工程地质模型与可视化研究[A];湖北省土木建筑学会学术论文集(2000-2001年卷)[C];2002年
9 王家华;高海余;刘炳;;可视化蒙得卡罗分析与油气产量预报的风险评价[A];第七届全国数学地质与地学信息学术会议论文摘要汇编[C];2004年
10 卞晓东;邱憬;秦文虎;蔡玉惠;;可摘局部义齿设计三维可视化专家系统[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年
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1 欧阳怡升 本报特约记者 王道升 申进科 ;“可视化后勤”改革一波三折[N];解放军报;2003年
2 孙小和;江苏移动实现“无形品牌可视化”[N];人民邮电;2004年
3 ;功能强大的可视化工作站[N];计算机世界;2000年
4 本报记者 杨婧瀚 特约记者 于智连 通讯员 沈伟;你的安全“看得见”吗?[N];石油管道报;2007年
5 通讯员 徐峰;敖汉旗农作物病虫害预报实现可视化[N];赤峰日报;2008年
6 周海华庞悦;眼球经济的营销策略[N];人民邮电;2008年
7 周军民;安全管理可视化[N];计算机世界;2002年
8 河南 宋振华;WMP也玩转场效果[N];电脑报;2005年
9 汪昌任;SAPxVIP搭建可视化资产信息平台[N];中国石油报;2005年
10 王志田;中国石油A_(4)项目大庆试点顺利[N];中国石油报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张文;矢量场可视化算法研究与系统设计[D];国防科学技术大学;2001年
2 陆剑锋;基于特征的矢量场及医学图像可视化研究[D];浙江大学;2004年
3 汤仲安;矢量GIS线状实体等概率密度误差模型[D];武汉大学;2004年
4 郭陟;可视化入侵检测研究[D];清华大学;2004年
5 姚广涛;预混合压燃发动机混合气形成与燃烧过程研究[D];天津大学;2005年
6 黄孝章;编组站计算机辅助设计理论研究及系统实现[D];北方交通大学;1998年
7 芮小平;空间信息可视化关键技术研究——以2.5维、三维、多维可视化为例[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2004年
8 吴镇;优化设计中的智能方法与可视化技术研究[D];武汉理工大学;2002年
9 商蕾;城市微观交通仿真及其应用[D];武汉理工大学;2003年
10 康宇航;一种基于共现分析的科技跟踪方法研究[D];大连理工大学;2008年
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1 张清波;矢量场可视化技术研究及其在海洋数据处理上的应用[D];中国海洋大学;2002年
2 苏君;面向可视化的温度场有限元分析建模原理、方法及实现技术研究[D];浙江大学;2002年
3 雷文平;旋转机械故障可视化和预测方法的研究[D];郑州大学;2003年
4 陈世昌;单环路系统传动与可视化设计研究[D];西安理工大学;2004年
5 陈静;基于ArcGIS的动态显示模型开发与应用[D];华东师范大学;2005年
6 余成道;三维建模技术在容积计量中的应用研究[D];武汉大学;2005年
7 李丹;航空物探场值表面模型可视化系统开发[D];中国地质大学(北京);2006年
8 潘海琳;高拱坝体形优化决策系统研究[D];河海大学;2006年
9 刘贵友;60KV供电网调度自动化及潮流分析系统[D];辽宁工程技术大学;2007年
10 陶长斌;可视化面向对象JAVA程序设计支持工具的研究[D];汕头大学;2001年
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