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多维时序体数据可视化软件平台

作　者: 徐若哲
导　师: 林海
学　校: 浙江大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 时序数据多属性可视化体绘制仿真数据软件平台
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 41次
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内容摘要

多维时序数据可视化是科学计算可视化的重要研究方向。多维时序数据的来源非常广泛,如实地采集和计算机仿真模拟等。时序数据由于它的数据量大、不直观等特点,很难被有效地认知。可视化技术通过计算机图形学的方法,将数据转换成图像,有助于领域专家认识数据的动态变化过程、了解数据内部的特征,从而推动各个学科的发展。比较常见的多维时序数据有气象数据、仿真地质时序数据、计算流体力学数据等。时序飓风数据包含温度、风速、气压等属性,飓风数据可视化有助于短时气象预测、灾害预防等。仿真地质时序数据包含地质的拓扑结构等属性信息,可视化技术有助于地震预测、石油开采等的研究。本文主要针对地质仿真时序数据,研究多维时序数据的可视化方法,并通过工程实现验证可视化方法的有效性。研究内容主要分为两部分。一部分是通用的多维时序数据可视化方法,如时序体数据的绘制、传输函数的设计等,并设计高效的算法使程序满足实时性的要求。另一部分则是针对地质仿真时序数据的特性,实现一系列可视化的工具、以及特征提取方法。这方面的工作包括数据的预处理与简化、特征提取、以及针对该领域的一些相关可视化方式。本文的工作基于组内的Voxer可视化平台。Voxer是基于模块化方式搭建的可视化平台。可视化平台的构建具有很大的意义。一方面,借助Voxer平台,可以将新的理论和技术转换成产品,对分析理论和技术的可行性很有帮助。另一方面,平台是对原有技术的积累,前人的工作可以通过平台保留下来,使成果能够传承下来。本文参与了Voxer平台的设计和开发,并对Voxer平台进行扩展,使它能够支持多维时序数据的可视化。并使用地质仿真数据的实际案例,实现多维时序数据可视化的各个模块,并设计合适的可视化流程,验证平台的通用性和可扩展性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
图目录  9-10
第1章绪论  10-15
  1.1 课题背景  10-11
  1.2 研究概况  11-13
    1.2.1 本文研究内容  11
    1.2.2 国内外研究现状  11-12
    1.2.3 发展方向  12-13
  1.3 论文的内容和结构安排  13-14
    1.3.1 论文内容  13-14
    1.3.2 论文结构安排  14
  1.4 本章小结  14-15
第2章多维时序数据可视化介绍  15-25
  2.1 直接体绘制技术  15-19
    2.1.1 体数据  15
    2.1.2 光学积分模型  15-16
    2.1.3 基于光线投射的GPU加速体绘制  16-18
    2.1.4 传输函数  18-19
  2.2 多维时序数据  19-20
  2.3 时变数据的体绘制技术  20-22
    2.3.1 时序数据体绘制  20-21
    2.3.2 传输函数  21-22
  2.4 时序数据相关算法  22-24
    2.4.1 编码  22-23
    2.4.2 特征提取  23-24
  2.5 本章小结  24-25
第3章地质仿真数据的分析与处理  25-41
  3.1 流程概述  25-26
  3.2 体数据转换与层次化存储  26-31
    3.2.1 数据格式介绍  26-27
    3.2.2 数据预处理  27-28
    3.2.3 仿真数据到体数据的转换  28-30
    3.2.4 数据的层次化存储  30-31
  3.3 多维属性的特征表达  31-38
    3.3.1 颜色映射  32
    3.3.2 一维数据可视化  32-34
    3.3.3 二维数据可视化  34
    3.3.4 单一时间步数据可视化  34-36
    3.3.5 时序体数据可视化  36-38
  3.4 时序数据的特征跟踪  38-39
  3.5 本章小结  39-41
第4章软件平台的设计  41-55
  4.1 软件总体结构设计  41-43
    4.1.1 软件介绍  41
    4.1.2 软件用途  41-42
    4.1.3 软件总体结构  42-43
  4.2 功能模块介绍  43-46
    4.2.1 模块化设计  43-44
    4.2.2 资源管理模块  44-45
    4.2.3 其它重要模块  45-46
  4.3 模块调度  46-48
    4.3.1 作用  46
    4.3.2 算法与具体实现  46-48
  4.4 对特定领域的支持与扩展  48-52
    4.4.1 时序体数据可视化流程  48-49
    4.4.2 数据读取与管理  49-50
    4.4.3 时序控制模块  50
    4.4.4 传输函数  50-51
    4.4.5 体绘制模块  51-52
  4.5 时序体绘制流程的实现  52-53
  4.6 本章小结  53-55
第5章系统的实现  55-68
  5.1 数据组织与管理  55-58
  5.2 模块与数据传递  58-62
    5.2.1 模块与端口  58-59
    5.2.2 流程编辑与模块调度  59-62
  5.3 基本可视化功能的实现  62-63
  5.4 结果  63-67
  5.5 本章小结  67-68
第6章总结与展望  68-69
  6.1 本文总结  68
  6.2 今后工作展望  68-69
参考文献  69-72
致谢  72

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