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本论文详细论述了作者攻读硕士学位期间在矢量场可视化方面从事的研究工作。在算法的研究上,主要从事了点图标方法以及线积分卷积算法的研究工作。
传统的LIC方法中,计算图像中每个点的输出纹理值时,都要单独进行流线生成及卷积计算,这样导致了两个冗余:一是一条流线覆盖图像中的许多点,计算每一个像素点的输出纹理时都要计算经过该点的流线,这就导致了生成同一条流线的计算被重复多次。二是重复的卷积运算,对于常数滤波卷积核来说,一条流线上的邻近点在卷积时会重复相同的计算。快速线积分卷积法克服了上述两个冗余,利用相邻像素点输出纹理值之间的相关性,避免不必要的流线生成及卷积计算,使得计算速度提高了一个数量级。笔者提出并实现了基于三角形卷积核的快速线积分卷积算法。
旋风分离器是石油工业中气固分离过程中应用最广的一种设备,为寻求分离器中流体的流动规律,需要可视出速度矢量。传统的点图标方法是最简单最直观的矢量场映射方法,可以直观、准确的表示矢量的方向,但用图标的大小表示矢量的大小,极易产生视觉混乱,将颜色映射与点图标映射方法相结合,并将其应用于旋风分离器内的速度场,取得了很好的可视化结果。
在pc机上(CPU为P42.4G,256MBRAM),使用VC++与OpenGL实现了基于三角形滤波卷积核的快速线积分算法以及基于颜色的点图标映射方法,取得了很好的可视化结果图像。