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体绘制传递函数设定方法的研究和应用

齐蕊  
【摘要】: 体绘制是一种重要的三维数据场可视化方法,传递函数是体绘制过程中用以定出体数据与光学特征的对应关系的关键步骤,传递函数的设定对成像的质量具有重要作用。然而传递函数的设定往往需要大量尝试,困难且不直观,寻找好的传递函数已被列为体数据可视化中的十大难题之一。 层次聚类应用于传递函数设定领域取得了较好的效果,然而,单处理机以其有限的运算能力和存储能力难以在有效的时间内完成规模较大的三维体数据的聚类分析,为此本文设计实现了层次聚类并行算法,并将其与LH直方图相结合以指导传递函数的设定。与串行算法相比,并行层次聚类算法能在合理的时间内对三维体数据进行聚类分析,并以相同聚类效果完成对传递函数设定的指导,最终得到高质量的图像。 另一方面,若将寻找合适的传递函数的过程视为参数优化问题,则可用全局最优化的方法来处理,遗传算法应用于传递函数的设定已有相当研究。本文将粒子群算法以自动式和交互式两种进化方式应用于体绘制传递函数设定领域,且在交互式实现方式中提出了基于用户的速度更新策略。与遗传算法相比,基本型和改进型粒子群算法具有更好的性能,能使用户更快的得到更满意的体绘制图像。 最后,在地震数据可视化系统中,将粒子群优化算法、手动调节和多分辨率显示功能三者相结合,为用户提供了一个自动式与交互式相结合,具有实时反馈功能的双层结构的传递函数设定工具,使地球物理学家用户在探索地震数据的过程中更加灵活和便利,从而提高地震勘探的精确度和成功率。


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