基于种子控制算法的矢量场可视化方法

作     者：吉晓娟 

作者单位：江南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：顾耀林

授予年度：2007年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：矢量场 种子算法 弹性策略 迹线 

摘      要：随着计算机技术的普及和进步,计算机科学可视化技术也得到了迅猛的发展,特别是矢量场可视化在流体动力学中有着广泛的应用。 本文针对矢量场可视化这一课题,首先对二维的稳态矢量场进行研究,提出了基于时间延迟的矢量场可视化方法;接着在此基础上对二维非稳态矢量场进行研究,提出了种子控制算法。 对二维稳态矢量场进行研究,它基于时间延迟逐步绘制和显示生成的场线,从而把稳定的二维矢量场的拓扑结构,方向,速度等特征以动画的形式显示出来,即基于时间延迟的矢量场可视化方法。 对二维动态矢量场进行研究,实际上是对UFLIC算法产生每帧图象费时较多的缺陷进行改进,在不降低生成的图象的质量的前提下,提出了种子控制算法,既解决生成图象的时空一致性问题又能减少生成图象所需花费的时间。采用弹性的种子释放策略控制释放种子的时间、位置、类型。采用自适应步长的四阶龙格库塔法和厄密多项式插值法来生成样本点分布均匀,计算量小,速度快并且精度高的迹线。对于迹线的复制、保存、重用、删除研究,即在一次发散过程中保存有用的迹线,以备本次发散过程复制和下次发散过程重用,删除无需再用的迹线以回收内存空间,从而减少了迹线积分计算使得图象的生成时间缩短。对于时间空间一致性研究,通过纹理值发散法保证时间一致性,连续纹理输入保证空间一致性,连续播放生成的多帧图象以动画的形式把矢量场的内涵本质绘制和显示出来。