协同设计中约束信息的可视化映射研究

文章通过对约束信息的归类和分析,提出了约束信息可视化的映射方法,包括可视化结构映射、可视化空间映射、可视化元素映射及可视化属性映射4个步骤,分别分析了4个步骤实现方法及一般准则,采用协同设计中的层次约束、任务约束、部件约束为实例,实现了由约束信息到可视化方式的映射,并给出了映射的可视化结果.     

基于SOM的多维信息可视化研究

处理数量巨大且富含多维信息的数据正成为人们关注的热点,可视化技术为分析和处理海量信息提供了新的手段.SOM能够通过自组织的方式实现高维数据的降维.本文介绍了基于SOM法的多维信息可视化技术.该方法先通过SOM矢量量化法建立原型矢量,然后通过SOM的批量训练实现降维,并用多维比例缩放法实现降维后的数据在低维空间坐标上的投影.在此基础上,分别阐述了地图网格映射、基于聚类的可视化和基于变量的可视化3种可视化方法.论文最后用SOM方法对2003年中国非典的多维信息进行了可视化分析,验证了该方法的实用性.     

亚纯映射相交超曲面的唯一性定理

利用Veronese嵌入映射的性质及亚纯映射相交超平面的唯一性问题的研究方法,讨论了亚纯映射相交d次不可约超曲面的唯一性问题,并且给出了一个亚纯映射相交超曲面的唯一性定理．     

自由曲面纯组合表示法

分析处理三维空间离散数据Pi=｛Xi，yi，Zi｝形成自由曲面的方法，发现所有方法都仅仅与顶点、边、面和它们之间的邻接关系有关，本文给出依于图到Z3邻接关系映射有关的自由曲面表示方法──纯组合法，方法的本质是利用数学组合逼近的结果，推出自由曲面许多性质，部分给出实现算法．     

自由曲面纯组合表示法

分析处理三维空间离散数据Ｐｉ＝｛ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ｝形成自由曲面的方法，发现所有方法都公仅与顶点，边，面和它们之间的邻接关系有关，本文给出依于图到Ｚ＾３邻接关系映射有关的自由曲面表示方法－纯组合法，方法的本质是利用数学组合逼近的结果，推出自由曲面许多性质，部分给出实现算法。     

拟欧氏空间R_2~4中类空曲面的Gauss映射

讨论了拟欧氏空间中类空曲面映射的性质 ,给出了这类曲面映射满足的充要条件     

面向曲面品质分析的极限反射法

结合反射线法和高亮线法各自的优缺点，通过对反射线法和高亮线法的简化及改进，提出了面向曲面品质分析的极限反射法。该方法将视点和光源向无穷远处映射，使得视点和光源能够用单位方向矢量v和a唯一确定，从而消除了视点及光源的选取对反射线生成的影响，同时继承了高亮线法计算效率高的特点，能够在现有硬件每件下实现曲面品质分析的交互操作。平面直线光源对应于极限反射线法，平面圆形光源对应于极限反射圆法。最后给出了极限反射法的具体例子。实例表明：极限反射法是一种理想的曲面品质检查方法。     

R^4中曲面广义Gauss映射的几何

给出了定理1,这个定理给出了R^4中曲面的广义Gauss映射和古典Gauss映射之间的关系,应用这一结果重新证明了R^4中曲面广义Gauss映射的表示公式。     

拟欧氏空间R2^4中类空曲面的Gauss映射

讨论了拟欧氏空间中类空曲面映射的性质,给出了这类曲面映射满足的充要条件。     

关于曲面的高斯像的一个定理

可展曲面是直纹曲面的一种类型,可展曲面就是沿每一条直母线只有一个切平面.通过几何分析方法,讨论了直纹曲面,给出了直纹曲面是可展曲面的一个充分且必要条件.得到直纹曲面是可展曲面,其充要条件是：曲面S的Gauss映射像是一条曲线.并给出这个定理应用的例子.     

基于VTK的地下矿开采沉陷预计研究与实现

为对地表沉陷进行方便准确的预计,以大型可视化工具包VTK为开发平台,对VTK过滤器进行扩展,将开采沉陷预计算法写入VTK过滤器,实现地下矿开采沉陷预计及三维可视化.首先设计vtk Conforming Delaunay2D类,实现相容Delaunay三角化,得到高质量的地表模型;再根据沉陷预计模型,设计开采沉陷预计过滤器vtk Subsidence Filter,实现沉陷计算;然后基于VTK实现属性提取和后处理,进而实现沉陷地表的动态更新;最后建立VTK流水管线,将结果三维可视化.该方法突破了以往VTK主要用于三维可视化的局限,通过扩展VTK过滤器,拓宽了其专业应用.研究成果可用于地下煤矿与金属矿开采沉陷预计、开采沉陷的土地资源管理与复垦以及自然崩落法放矿的矿岩接触面模拟.     

基于区域性椭球面的三维GIS可视化模型

在椭球面数字地面模型 (DTM)的基础上 ,结合道路设计领域的特点 ,将空间实体划分为独立点状实体、线实体、紧贴于地面的面实体和体实体等类型 ,通过空间现象与椭球面DTM的叠加 ,首次提出了一种直接基于椭球面的三维GIS可视化模型 ,具体实现了道路、河流、湖泊、建筑物等实体模型 ,并进一步探讨了基于椭球面上测地坐标系统的三维可视化方法 ,从而真正实现了在一个统一的真三维坐标系中表达和处理空间现象 .     

数据可视化研究综述

数据可视化对于从海量数据中发现规律、增强数据表现、提升交互效率具有重要作用。目前,数据可视化的概念及相关研究领域不断扩展,就数据类型而言,可视化研究逐渐聚焦于多维数据、时序数据、网络数据和层次化数据等领域。通过对中国知网（CNKI）中外文文献进行分析可知：2014年、2015年是数据可视化领域研究热度升级、理论成果大量产出的“里程碑”式年份;中国大数据领域研究热潮形成后,数据可视化是迅速发展的一个重要支撑领域;国内外数据可视化领域的研究,在时间上基本同步,而武汉大学、浙江大学、北京邮电大学、国防科技大学、电子科技大学等都是在该领域研究活跃度较高的国内高校。要获得良好的视觉效果,帮助用户降低理解难度,高效分析数据和洞悉价值,通常还需要注意色彩与语义、突出核心数据、防止数据过载、防止思维过度发散等技术要点。现有的数据可视化技术主要分为基于几何技术、基于图标技术、基于降维技术、面向像素技术、基于时间序列技术、基于网络数据技术的数据可视化方法,以及层次可视化技术和分布技术等。基于几何技术的可视化方法,包括平行坐标、散点图矩阵、Andrews曲线等。基于坐标的可视化方法,可以清晰展示变量间的关系,但受限于屏幕尺寸,当数据维度超过3个时,难以直观显示全部维度,需要结合人机交互技术进行展示,适用于表达不同维度之间的相关关系,比如学生学习行为之间的关联关系等。基于图标的可视化方法,主要包括星绘法和Chernoff面法,以几何图形作为图标刻画多维数据,直观反映出图标各个维度所表示的意义,适用于工作完成情况、激励工作进度概览等。基于降维技术的可视化方法,根据维度属性确定点的坐标,在保持数据关系不变的前提下映射到低维可视空间中,主要涉及主成分分析、自组织映射、等距映射等。基于时间序列的可视化方法,是一种显示数据间相互关系和影响程度的可视化方法,主要包含线形图、堆积图、地平线图等,随着时间发展采集相应数据,并利用上述3类可视化方法进行呈现,适用于表示信息数据流动和变化状态,如不同时间段成绩流向趋势分布、主题概念的变迁等。基于网络数据的可视化方法,核心是自动布局算法,通过自动布局与计算绘制成网状结构图形,主要有力导向布局、圆形布局、网格布局等,常用来表示大规模社交网络结构,适用于活跃度分析、引文关系展现等。层次可视化技术,主要包括节点链接、空间填充、混合方法等,通过绘制不同形状的节点和包围框来表示层次结构的数据,适用于表示群组成员间交互关系的发现和挖掘,如在线协作员工之间的交互。基于CNKI,通过对数据可视化研究情况的分析,提出数据可视化研究过程中的注意点,指出数据可视化需要重点考虑色彩的匹配,在色彩与数据内容的重要度之间建立关联;可视化方案应在满足业务需求的基础上以业务逻辑为依据,合理组合与应用相关可视化技术;统一的可视化风格有助于提升人们理解数据的连贯性、一致性和效率,兼顾用户的审美要求,在风格与色彩之间建立合理的匹配关系;数据可视化应以实用、合理、高效地表现关键过程、关键目标、关键结果为主要面向。此外,对可视化应用实例Echarts展开综述,包括Echarts 交互组件（markPoint和markLine标注点组件、dataZoom区域组件、图例交互组件）在可视化中的应用,以及动态数据绘制等。最后,对可视化存在的挑战以及未来研究方向进行了分析和展望,指出虚拟现实、可视化系统和数据分析是可视化未来的研究方向,其应用热点领域还包括统计可视化、新闻可视化、思维可视化、社交网络可视化和搜索日志可视化等。     

体绘制技术及其在矿床三维可视化中的应用

体绘制技术是与传统的面绘制技术完全不同的一种可视化方法。论述了体绘制技术的原理、算法和过程,并结合地矿工程特点,设计了一个基于改进的光线投射法的地矿三维可视化仿真系统,利用某一矿山实际地测数据对系统进行了验证。结果表明,所研究的系统能够很好地反映地矿三维空间实际情况,展示了算法的正确性与仿真系统的应用前景,使体绘制技术向实际应用迈进了重要的一步。     

软土微观结构表面起伏的三维可视化及分形维数的计算

结构表面的起伏程度是衡量土微观结构的重要特征,目前研究多是二维定性与定量的分析方法,难以全面、真实地反映土的结构表面起伏情况.通过对青岛、广州和中山地区原状软土扫描电镜照相,将SEM图像的灰度设为结构表面至成像表面的距离,根据相互垂直剖面的微观孔隙大小确定了灰度与像素之间转换关系,进而获得软土的三维微观信息,将其导入三维地学软件实现了微观结构表面的三维可视化.该方法操作简单,通过可视化操作可以更直观观察土的结构形态,获得的信息量远远超过二维图像本身.通过改进后的投影覆盖法,提出了一个计算土的结构表面起伏真实分形维数Ds(2≤Ds<3)的方法,得到青岛软土的Ds大于广州软土和中山软土的Ds,说明青岛软土结构表面起伏最复杂.     

密集陡倾斜薄脉状矿体三维建模方法

轮廓线建模方式难以建立密集陡倾斜薄脉状矿体的三维模型,现在其空间信息特征的基础上,提出了一种针对薄脉状矿体的三维建模方法.该方法在矿脉精简的基础上,以品位高、走向及延伸稳定的主矿脉作为建模对象,采用三维曲面重构技术构建三维矿脉面模型,同时利用矿脉中段面约束矿体的走向和延伸,以保证矿脉面模型的合理性.实践表明:该方法建立的三维模型对陡倾斜薄矿脉群表达效果良好,可应用于矿山三维可视化和深部矿体预测等领域.     

基于实时监控的碾压混凝土坝仓面施工仿真可视化分析

结合系统仿真技术、实时监控技术、数据库技术和可视化技术,开展碾压混凝土坝仓面施工仿真可视化分析研究,构建仓面施工精细仿真模型。该模型不仅可以通过仿真计算获得详细的仓面施工进度信息,而且实现了可交互的仓面施工三维动态可视化分析。研究成果已应用于西南某碾压混凝土坝工程。     

地应力三维张量场的可视化技术研究

分析和研究地应力弹性二阶张量场的可视化技术。根据对地应力二阶张量的数学分析,得出了地应力场对应于二阶对称张量,导出了二阶对称张量在空间几何学中对应的二次曲面。结果表明,求取对称二阶张量问题可以归结为求取特征值与特征向量问题。解决了同时表示二阶对称张量场空间一点多个分量的难题和沿地应力某一主方向对称张量及二维对称张量的可视化问题。     

交贯隧道边界元数值模拟中的网格剖分方法

分别分析了三维情况下隧道表面结构化和非结构化网格的生成原理.主要通过对隧道表面进行分块,采用映射方法先在平面内进行非结构化三角网格剖分,然后依据断面的拟合插值函数投影到几何体表面,形成隧道表面的非结构化三角网格剖分.在交贯隧道边界元数值模拟计算中实现了交贯隧道表面网格中交贯点的快速追踪查找,解决了交贯隧道表面交贯处的网格剖分衔接问题,并且通过在VB环境下的OpenGL编程,实现了网格剖分的可视化,并得到了符合边界元计算所需的网格单元节点数据.     

医学CT图像三维可视化系统的研究与开发

为开发符合医学数字成像与通讯(DICOM)标准的医学计算机断层扫描(CT)图像三维可视化系统,探讨了DICOM文件系统的结构和解析方法、医学CT图像窗宽/窗位调节技术及其三维可视化算法,描述了系统的结构和各功能模块的实现方法.通过对医学CT图像三维可视化软件的开发,比较了表面绘制和体绘制的特点,成功而有效地实现了符合DICOM标准的医学CT图像的三维可视化,为影像诊断提供了形象直观的技术方法,具有广泛的临床应用价值.