基于三维纹理的水下三维声场直接体可视化

声波是潜艇进行水下目标探测的最有效手段,因而在潜艇水下作战环境三维可视化研究中,水面舰船和水下潜艇声能场的可视化是核心技术之一,应用硬件加速的三维纹理技术实现了三维声场直接体可视化。仿真结果表明该方法在三维声场可视化中,能够实时生成高质量的体可视化图像。     

气象数据标量场的建模与可视化研究

气象标量场的可视化仍有着许多效率、交互性和准确性上的欠缺。针对这些问题,提出基于多层次体绘制技术的显示方法,对空间场数据进行处理,形成三维空间网格,通过标量值与颜色值、透明度之间的动态映射,实现气象标量数据的三维动态可视化效果。针对传统MC(Marching Cubes)算法存在的插值方法不适用于气象数据,连接方式具有二义性的问题,提出MC算法的改进方法,完善了MC算法在气象可视化领域的不足。实验证明,体绘制能够快速逼真地仿真出气象数据的动态变化效果,改进后的MC算法则能使结果更加精确。     

基于GIS的海洋观测数据三维可视化仿真研究

在分析海洋观测数据三维可视化必要性的基础上,提出在海洋GIS中集成海洋数据三维可视化功能是解决当前海洋观测数据信息深层次挖掘难题的关键。对海洋观测数据三维可视化关键技术,包括三维可视化开发技术、海洋要素场数据模型、海洋要素场三维可视化流程、离散观测数据内插方法等,进行了系统分析。此基础上,根据海洋观测数据的特点,选择OpenGL和IDL作为三维可视化开发技术,采用C＋＋和VC＋＋语言开发用于海洋观测数据处理、分析的三维可视化组件CMa3DView,并集成到自主研发的海洋GIS系统——MaXplorer中。实际应用表明,基于提出的海洋观测数据三维可视化方法能较直观的再现复杂的海洋环境,从而为海洋科研工作者揭示抽象数据变化规律以及理解、分析各种复杂海洋现象,提供强有力的辅助工具。     

大规模三维标量场并行可视化技术综述

并行绘制是提高大规模三维标量场可视化效率的一种重要方法,分别对三维标量场的两类重要可视化方法面绘制方法和直接体绘制方法进行了阐述,并结合这两类可视化方法对其并行绘制中的各种并行模式、负载平衡和图像合成算法进行细致的分析和比较;对国内外较有名的并行绘制系统实现进行了分类与对比;最后,在总结现有研究成果基础上,分析了该领域的下一步发展趋势,为大规模性三维标量场的并行可视化提出了新的问题和思路。     

VR环境下的矢量场可视化交互感知技术研究与应用

提出了一种新的基于VR环境下的矢量场可视化的交互感知方法，将虚拟现实的交互技术和矢量场数据的可视化有机鲒合起来，给出了该方法的实现原理并探讨了其中的一些关键技术，用户可以通过三维跟踪设备、三维鼠标、数据手套等外设与矢量场数据进行自然交互，更快捷的发现并感知数据中感兴趣的或较隐蔽的细节部分，使许多抽象的、难于理解的原理和规律变得更容易理解。最后在Powerwall虚拟现实系统上进行实例验证，并应用在工程实践中。     

基于MT方法的水声波束三维可视化实现

以往水声波束的可视化描述大多基于二维平面显示,不能很好地表达水声波束在水下空间的形态及其动态效果。为使水声波束能够以三维可视化的形式表现,提出了一种基于数据场绘制等值面Marching Tetrahedral法的水声波束三维可视化实现方法。以水声波束方程为基础,绘制出水声波束在水下空间的形态、单波束扫描以及多波束搜索效果,并通过对细分空间的优化处理,保证了三维可视化水声波束在视景仿真中的实时性。三维可视化效果表明,生成的三维水声波束显示效果逼真、流畅,能够提供更加直观生动的画面。     

可视化技术在气象数据场分析中的运用

现代战争,特别是高技术条件下的局部战争,数字化战场及高、精、尖技术在军事领域的广泛应用,对气象保障的及时性,精确性和综合性提出了更高的要求。利用可视化算法并结合OpenGL对气象数据进行处理,实现了对于二维、三维标量场和矢量场数据的可视化。实验表明,充满视觉效果和交互能力的气象数据可视化使得原本冗繁的气象数据分析工作变得简单直观。     

基于预积分体渲染技术的水下三维声场体可视化

海洋水声环境对海军作战具有重要影响。三维可视化技术能够更直观、有效地刻画和描述海洋水声环境,提高作战指挥人员对环境效应的理解和应用。该技术应用OpenGL的多纹理技术,采用预积分体渲染方法对舰艇水下三维声场进行体可视化表达。在对可视化效果的讨论中发现,采用预积分纹理映射方法在不增加切片数量、不增加绘制时间情况下,提高了图形质量,较好的解决了传统切片纹理映射方法的缺点,使指挥人员能够更加清楚地得到此时舰艇水下声传播规律,声场结构,为其制定战术决策提供可靠的技术支持。     

城市地理信息三维可视化研究

讨论的城市地理信息系统三维可视化技术致力于将传统的地理信息系统和虚拟现实技术结合起来，通过对图形数据和属性数据库的共同管理、分析及操作，实现数据可视化，为城市管理和决策提供准确、及时、全面的信息、依据和手段，促进城市管理的规范和科学化。本文建立的三维可视化城市地理信息系统使用了细节层次(Level of Detail，LOD)显示技术和视景分块调度技术来提高实时性。     

基于结构计算数据挖掘的可视化系统研究

为辅助工程设计人员理解结构分析计算得到的结果。根据工程应用的现状，提出有限元反演法并开发了一个基于结构计算数据挖掘的可视化试验系统3DVS。该系统的基本组成模块包括数据输入接口、结构建模、变换控制、真实感结构可视化、结构内力场可视化、剖面应力显示等。本研究所开发的试验系统成功地将大量数据转化为设计人员易于理解的形式，解决了现有CAD软件中结构计算程序输出数据不能满足三维可视化表现要求的问题，实现了科学计算可视化技术在建筑工程设计领域的新的探索性应用，证实了本研究能够为工程结构仿真服务，具有重要的实用价值和广阔的应用前景。     

基于CityGML的三维城市模型实时可视化研究

针对CityGML(City Geography Markup Language)城市模型实时可视化问题,提出一种流式读取与数据绑定结合的快速解析办法以及多线程并行处理的数据加载策略,通过将模型数据重新组织成Direct3D网格对象实现了对三维图形的高效渲染。实验部分给出了.Net平台下基于C#与Direct3D的三维可视化结果,证明了方法的有效性。     

利用OpenGL实现自适应非结构化网格的实时交互显示

作为一种图形标准,OpenGL广泛应用于仿真、3D图形,图象处理和动画。本文主要讨论了如何利用OpenGL实现自适应非结构化网格的实时交互显示。它提供了一种跟踪手段,使用户可以跟踪科学计算的整个过程,并实时地将计算中间结果转换成可视图象。该程序的开发为CFD中非结构化网格生成方法的研究提供了必要的处理工具.     

基于多层等值面的电磁环境三维可视化研究

电磁环境三维可视化是目前虚拟战场环境中亟待解决的问题之一,提出多层等值面的方法来表现三维电磁环境。数据生成采用了Longley Rice电波传播模型,该模型考虑地形遮挡以及大气影响,计算生成了用频设备的三维空间电磁波强度值。为了直观表现电磁波强度在空间中的分布范围,采用多层Marching Tetrahedra(MT)等值面的方法,表现了多个不同强度大小的电磁环境分布,解决了面绘制方法在对体数据内部数据细节表现不够的缺陷。为了提高电磁环境的可视化性能,充分利用现在图形处理器(graphic processing unit, GPU)的通用计算能力,实现了硬件加速多层等值面一起提取输出的方法,降低CPU计算负荷,加快了等值面提取速度。最后实现了一个可实时交互的电磁环境三维可视化系统,实验结果表明该方法表现了用频设备在虚拟战场环境中的三维电磁态势,对于用频设备选址和无线通信规划都有一定的辅助作用。     

计算机三维电磁辐射场的可视化研究

本文对计算机信息电磁辐射模型计算及实测产生的３Ｄ数据集进行可视化处理，生成其矢量场的可视化图象，有助于人们理解与分析辐射场的分布情况，发现通常通过数值信息发现不了的现象，帮助人们摆脱直接面对大量抽象数字组合成的复杂形态，而很难发现其内在本质的局面，提高研究水平与效率。     

"数字矿山"三维可视化研究

构建了“数字矿山”三维可视化框架模型,主要分为数据操纵、映射和绘制三个子过程。设计了“数字矿山”可视化系统模型,以集成式混合策略为基础,根据不同的应用目分别采用互补式和转换式混合策略。将体视化技术引入“数字矿山”三维可视化领域,针对“数字矿山”实体对象的不同特征和构模方式建立了光线投射方法、MarchingCubes方法和基于OpengGL技术几何绘制方法的适用条件并进行了实例验证,取得了逼真的效果。     

一种海底地形与底质的三维融合可视化方法

海底地形与底质是海洋环境可视化的基本内容。目前基于二维平面的海底地形与底质的可视化结果缺乏真实感,而已有的三维海底环境可视化不能有效反映各种底质的分布情况。为了能够更加真实自然地综合表现海底地形与底质,提出一种海底地形与底质的三维融合可视化方法。该方法首先根据测量数据对海底底质进行区域划分,然后利用等距线方法生成不同区域间的纹理过渡带,采用多重纹理实现不同底质纹理之间的平滑过渡,接着对生成的纹理图像进行瓦片金字塔建模,最后将底质纹理与基于海底水深数据的三维海底地形模型融合绘制。实验结果表明,该方法得到的海底地形与底质的三维可视化效果更加真实自然,可较真实反映不同海底底质的分布情况。     

空战仿真可视化系统的研究与实现

针对目前空战仿真研究的实际需求，本文首先讨论了空战仿真可视化的研究内容，并进一步给出一种空战仿真可视化系统的实现方法。该系统利用OpenGL三维图形实用程序技术，在PC机上实现了空战仿真的各种可视化因素，并达到了逼真的演示效果。     

基于激光扫描数据的三维可视化建模

利用地面三维激光扫描仪获取的空间数据,进行了三维空间地物可视化建模研究,提出了利用地面固定激光扫描数据建立建筑物三维可视化模型的框架。针对激光扫描数据的特点进行了地物分离和降噪处理,提取目标建筑物,去除测量噪声和遮挡物;应用平面分割和Hough变换对目标物识别并提取特征点、线、面,进行目标建筑物立面整体匹配纠正,在此基础上,对原始测量数据进行重新采样和多站点拼接配准,得到正确的、完整的目标建筑物立面信息;通过构建三角网建立三维表面模型,通过进行纹理映射实现三维模型可视化表达。试验结果表明,利用上述方法可以有效地处理三维激光扫描获取的空间点位数据,实现对建筑物快速三维可视化建模。