超声成像中的运动可视化

基于纹理的线积分卷积（LIC）方法能连续细致、动画地表示二维矢量大小和方向。本文提出一种在医学超声成像中采用LIC算法实现运动可视化的方法。测试结果显示所建议方法对于合成图像和真实超声图像均非常有效。此外,还使用透明度图像技术来增强LIC图像的运动显示效果。     

基于纹理的流场可视化方法研究综述

纹理可视化方法是一个可以提供高分辨率输出纹理的流场可视化方法,具有有效性、通用性,被广泛应用于模拟计算流体力学、环境科学、材料工程等多个领域.纹理可视化方法最为核心的研究问题是产生揭示流场特性的纹理,按某种方式在图像空间对像素进行有序排列,呈现出方向、朝向与大小等信息.文中重点围绕纹理可视化方法研究进展进行介绍.首先在对国内外研究工作全面分析与总结的基础上,根据生成不同分辨率纹理所采用的方法不同,将其分为点噪声、线积分卷积、流体、纹理平流等4大类,详细阐述每一类方法的原理及特点,并重点介绍每类方法近期出现的新工作;其次,对各类方法的优缺点及产业影响进行对照分析;最后,对未来展望进行讨论.     

基于三维表面纹理合成的流场可视化

本文提出了一种基于三维表面纹理合成的流场可视化方法。不同于传统的基于二维静态纹理的流场可视化,该方法在流场中添加了光照信息,可以得到任意光照和视角条件下的流场图像,从而使得可视化结果更加直观、真实。采用方向性三维表面纹理来表示流场的矢量信息,并结合3I重光照方法实现了任意光照和视角条件下的流场可视化。     

基于海洋流场的多级拓扑可视化

拓扑结构分析法在侧重于考虑场的特殊结构时显示出了较大的优越性。但是将该方法应用在复杂而信息丰富的流场中时,可视化的结果可能是成簇的、混乱的,这就需要考虑一种方法来对拓扑图像进行简化。在传统拓扑可视化的基础上,采用多级拓扑的方法对可视化结果图像进行简化。首先使用传统拓扑可视化方法求得临界点,然后基于统计学的原理过滤掉可以被忽略的临界点,并绘制出积分曲线。最后将该方法应用于海洋流场,并和传统的拓扑可视化结果进行比较。实验表明,该方法可以快速的可视化流场的主要特征而不显得混乱,有利于保持复杂流场的全局信息。     

四斜叶桨搅拌槽内部流场PIV试验研究

针对搅拌槽内非牛顿流体混合不均匀问题,基于无接触式粒子图像测速技术(PIV)研究了四斜叶桨带挡板搅拌槽内非牛顿流体流场流动状况.PIV试验采用透明的黄原胶溶液作为非牛顿流体.试验结果表明:搅拌转速的变化不仅改变流场的流型,也改变流场的流速分布、湍动能分布及涡量分布的位置和大小;随着搅拌转速的减小,主循环流和反向小循环流的涡心向上偏移,同时在向上偏移过程中,涡型逐渐减小,电机驱动功率也随着搅拌转速的减小而减小;黄原胶溶液质量分数的增大影响了流场的主循环流的流动范围,使搅拌桨下部区域的流动强度明显减小,同时也导致了整个流场流速降低和流体流动传递距离减小,故高搅拌转速是非常有必要的.     

基于稀疏噪声的Volume LIC GPU加速绘制技术

二维线积分卷积(Line Integral Convolution,LIC)绘制技术通过纹理线条和颜色变化能够细致、有效地表现二维矢量场的速度、方向以及数据相关性等特征信息,但二维LIC绘制方式扩展到三维矢量场时,由于三维矢量场本身的空间特性容易造成纹理单元之间产生严重的视线遮挡问题,影响对三维矢量场内部特征的观察分析。提出了一种基于稀疏噪声纹理生成的Volume LIC可视化方法,对于普通的白噪声采用Halton序列控制噪声点分布,并通过高斯滤波核滤除高频区域来生成稀疏高斯噪声。在LIC纹理计算中滤波卷积部分提供了两种核函数:基于盒形卷积核函数用于提高卷积速度,基于三角形卷积核函数用于提高绘制质量。整体算法采用GPU硬件加速机制,在噪声纹理采样时利用GPU顶点颜色线性插值功能和片元计算方法有效加速LIC纹理生成过程,并将卷积噪声和流场数据作为纹理传入GPU,采用光线投射算法加速实现纹理三维绘制显示,提供多种有效的交互分析手段查看流场内部特征。实验结果表明该算法生成的三维纹理图像清晰,绘制效率高,能够有效缓解三维复杂流场卷积数据过多时引起的视线遮挡现象,具备良好的可视化效果。     

板带式速冻机空载状况下速度场的数值模拟

通过对速冻机作适当的几何简化,建立了相应的数学物理模型.使用PHOENICS软件对速冻机内的流场进行了数值模拟,分析了板带运动、空气进口速度、流动通道高度及空气入射角等对内部流场的影响.研究结果表明,空气进口速度和通道高度的选取应综合考虑空气流速大小、流速均匀性和流动阻力损失等3方面因素;最佳空气入射角应为0°.     

ICVI制备炭/炭复合材料流场模拟

为探讨制备炭/炭复合材料等温化学气相渗透工艺渗透过程,用Navier-Stokes方程耦合Brinkman方程成功地模拟了混合前驱体在沉积炉内流场.分析了该流场的特征,讨论了流场与沉积炉入口尺寸和初始流速的关系.为保证混合前驱体在自由流动空间内为层流,当入口尺寸为0.01 m时,初始速度应该为0.4 m/s.     

一种实用的拓扑简化方法

拓扑分析法可以快速显示场的全局结构,在侧重于考虑场的特殊结构时显示出了较大的优越性。但是将该方法应用在复杂而信息丰富的流场中时,可视化的结果可能是成簇的、混乱的,这就需要进行多级拓扑来对拓扑图像进行简化。本文提出了一种称为"对距离过滤"的方法来进行拓扑简化,并将该方法应用于海洋流场,同时对不同级别的拓扑可视化结果进行了比较。实验表明:该方法可以快速的可视化流场的主要特征而不显得混乱,有利于保持复杂流场的全局信息。     

两种网格在振荡流反应器三维流场计算中的比较

借助商业计算流体力学软件CFX,采用非结构化和结构化两种网格对内设周期圆环挡板的振荡流反应器内的三维流场进行模拟计算,并将两可视化计算流场与实验流场进行比较.结果表明:两者的仿真计算均较好地反映了真实流场的流型,计算液体力学为研究和设计振荡流反应器提供了较好的方法和工具;随振荡雷诺数的增加,两计算流场和实验流场均存在由对称向不对称转化的流动模式的转型.     

阀体后90°圆形弯管内部流场PIV分析

利用激光粒子图像速度场测试技术对阀体后90°圆截面弯管的内部流场进行测量,分别在不同阀体开度和流速工况下,获取了弯管内大量高分辨率瞬态速度场数据,并对其进行统计分析,以获取相关流场特征,包括时均速度场、流线图谱及涡量场等.结果表明：阀体后弯管流场存在明显的高速区和低速区,并在特定工况下产生涡流;流场特性随着阀门开度、流速以及截面位置的不同而产生较大的变化.     

基于HSV和HE的复制粘贴篡改检测算法

针对块匹配检测算法不能准确提取图像面积较小区域、自然相似区域以及平滑区域特征的问题,提出一种基于HSV(hue,saturation,value)颜色空间和直方图均衡化算法的复制粘贴篡改精确检测与定位的方法。将待测图像从RGB(red,green,blue)颜色空间转换到HSV颜色空间,并通过直方图均衡化算法对图像HSV颜色空间的V通道进行特征增强;提取基于圆谐波变换的特征构建特征向量;使用最近邻搜索算法对构建的特征向量进行快速随机搜索得到稠密的偏移场;采用稠密线性拟合的方法滤除错误匹配,并通过形态学操作标识定位出篡改区域。实验结果表明,所提方法能够有效降低面积较小区域、自然相似区域和平滑区域的误检与漏检像素,从而提升检测结果并准确定位出图像的篡改区域。     

融合彩色模型空间的非线性低照度图像增强

低照度图像存在图像整体亮度偏低、亮度不均匀、色彩饱和度过高、图像模糊等问题,针对此类问题,提出了一种融合彩色模型空间的低照度图像增强算法。在该算法中,将图像的亮度增强与图像色彩恢复转换至不同的彩色模型空间分别进行处理:在RGB彩色模型空间中,首先对图像的高灰度级进行预处理,随后进行滤波处理,最后再用三分量增强函数对图像进行亮度恢复;在HSV彩色模型空间中,利用非线性色彩饱和度校正函数与亮度增强函数进行图像的色彩恢复,最后将两个空间中的处理结果进行加权融合。最终的对比实验结果表明,该方法在避免图像出现过度增强、色彩恢复与图像照度增强方面有着良好的效果,所处理的图像符合人眼视觉特性。     

HSV空间彩色X线医学图像增强研究

提出了一种HSV空间彩色X线医学图像增强方法。该方法首先将医学图像转换到HSV颜色空间,然后在HSV空间中分别用Sigmoid函数和线性变换函数对其亮度和饱和度进行增强,再把增强后的图像转换到RGB颜色空间进行显示。在重新定义的Sigmoid函数中,通过引入两个可调节的参数a和b,较好的提高了算法的有效性;在线性函数中引入参数k1和k2,提高了算法的通用性。实验表明算法具有较好的增强效果。     

一种改进的基于Sobol序列的快速线积分卷积法

为提高快速线积分卷积法（Sobol-FLIC）的计算效率和流线的覆盖率，提出了一种改进的基于Sobol序列的快速线积分卷积法。计算结果表明，与一般的快速线积分卷积法相比，改进后的算法计算效率提高了约10%，同时可以产生稀疏纹理和密纹理，并且采用二次LIC法对图像进行后处理提高了可视化效果。在Matlab环境中，该算法与几种基本算法（LIC，FLIC）的可视化效率、计算固定数目流线的可视化结果和图像覆盖率的比较结果证实了其优越性。     

基于边缘流和区域合并的岩屑颗粒图像分割

边缘流分割算法可利用图像的多种特征进行准确的图像分割,但传统的边缘流分割算法运算复杂度高,容易造成过分割.针对这些问题,作者对边缘流算法进行改进,并提出一种基于边缘流和区域合并的图像分割方法.该方法首先对原始彩色图像进行改进的边缘流分割;再通过曲线演化和边缘连接得到封闭的边缘;最后根据区域颜色相似度对初分割的图像进行区域合并,得到最终的分割结果.实验表明,该方法提高了分割效率,解决了过分割问题,将该方法应用于岩屑颗粒图像分割取得了较好效果.     

一种基于主颜色表的图像检索算法

提出了一种基于示例图像的主颜色表的图像检索算法,该算法结合了颜色空间的量化、聚类、组合等思想,使系统获得了良好的检索效果。     

基于HSV色彩空间和Otsu算法的无人机影像植被覆盖度自动提取

随着无人机遥感技术的不断发展和普及,其在生态学等领域中的应用已成为当前研究热点。植被覆盖度信息提取是无人机遥感的重要应用领域之一,然而目前无人机影像的植被覆盖度提取存在阈值难以选取、耗费时间过长等问题。为提高植被覆盖度提取的精度和速度,本文提出一种基于HSV色彩空间与Otsu算法的图像分割方法。该方法将无人机影像进行色彩空间变换,在HSV色彩空间中提取H分量并结合Otsu阈值分割方法,全程快速自动地完成植被覆盖度提取。实验结果表明,Otsu算法能显著缩短植被覆盖度提取时间,且提取精度较高,并且在结合HSV色彩空间时,准确度更高,对比传统植被覆盖度阈值提取有较为明显的优势,提高了植被覆盖度提取的时效性。     

非恒定流下桩群绕流特性试验

非恒定流下圆柱绕流产生的尾涡会对结构疲劳损伤、水流挟沙能力等产生较大影响。本文基于非恒定流桩群绕流水槽试验,采用多普勒流速仪（Acoustic Doppler Velocimetry, ADV）测量了桩群周围的底层水流速度,分析了单峰洪水型非恒定流下,桩群绕流对底层流场、横纵向时均流速分布、横纵向紊动强度等的影响规律。研究表明：横、纵时均流速大小均与流量变化相关,纵向时均流速均为正值,横向时均流速在左右岸对称测点上大小一致。纵向流速相对紊动强度和横向流速紊动强度仅与流量大小有关,与流量所处的上升阶段与下降阶段无关,桩群绕流对附近流场的影响范围有限,且不同区域受到桩群绕流的影响程度存在一定差异。     

基于小波变换的多普勒雷达回波图像压缩

由于多普勒雷达的速度图是矢量场，在有损压缩模式下，运动粒子的原来运动方向可能会由于失真而改变。提出了一种速度场方向保持算法(VFHOA)，引入了方向图的概念。在恢复图像时，利用该算法，可以纠正发生方向错误的运动粒子。最后利用小波变换和零树编码，并结合VFHOA对多普勒雷达回波数据进行了压缩。实验表明，VFHOA实现简单，效果较好；并且该算法也适用于对一般的矢量场图像的有损压缩。