一種基于流線重心Voronoi圖的流場(chǎng)可視化方法.pdf

1、科學(xué)計(jì)算可視化是指運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等知識(shí)，將數(shù)據(jù)以直觀的形式表現(xiàn)出來(lái)，于20世紀(jì)80年代后期被提出并得到了迅速發(fā)展。目前，它廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，例如醫(yī)學(xué)、氣象預(yù)報(bào)、分子生物學(xué)等等。根據(jù)研究數(shù)據(jù)的不同，科學(xué)計(jì)算可視化可以分為眾多子研究方向，其中流場(chǎng)可視化就是當(dāng)中的一個(gè)經(jīng)典研究方向。流場(chǎng)可視化主要用在流體力學(xué)、天氣預(yù)報(bào)和爆轟數(shù)據(jù)模擬等領(lǐng)域中。在眾多流場(chǎng)可視化方法中的，流線可視化方法由于可視化結(jié)果清晰、簡(jiǎn)潔受到廣泛的研究和應(yīng)用。
　　評(píng)

2、價(jià)一種流線視化方法流線布置的質(zhì)量，一般根據(jù)三原則:覆蓋性、均勻性、連續(xù)性。目前，基于流線的算法可以分為兩類:基于圖像的算法和采樣控制算法。這兩類方法都可以滿足覆蓋性、均勻性、連續(xù)性的部分要求，但是很少同時(shí)兼顧三個(gè)方面，同時(shí)所有的算法都是通過(guò)一次迭代確定性的完成流線布置，無(wú)法進(jìn)一步優(yōu)化流線的位置。因此，如何在流線可視化的過(guò)程中同時(shí)兼顧到三個(gè)方面成為一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。
　　由于點(diǎn)的重心Voronoi圖（CentroidalVoronoiT

3、essellation，簡(jiǎn)稱CVT）具有在給定區(qū)域內(nèi)均勻分布的特點(diǎn)，因此我們將重心Voronoi圖概念引入到可視化領(lǐng)域，提出了基于流線重心Voronoi圖的流場(chǎng)可視化方法，該方法可以同時(shí)在覆蓋性、均勻性、連續(xù)性上達(dá)到較好的效果。
　　論文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　根據(jù)現(xiàn)有的點(diǎn)的重心Voronoi圖的定義，對(duì)重心Voronoi圖概念進(jìn)行了擴(kuò)展，提出了流線重心Voronoi圖的概念。
　　利用近似計(jì)算方法將流線重心Vo

4、ronoi圖的計(jì)算表示成一個(gè)連續(xù)的變分優(yōu)化問(wèn)題，利用L-BFGS優(yōu)化框架在流場(chǎng)中優(yōu)化布置流線。
　　提出了基于流線重心Voronoi圖的流場(chǎng)可視化方法，該方法可以同時(shí)兼顧到流場(chǎng)可視化的三原則:連續(xù)性，覆蓋性和均勻性。
　　提出了基于非均勻密度的流線重心Voronoi圖流場(chǎng)可視化方法，該算法在流場(chǎng)信息較為復(fù)雜的情況下，可以更好的完成流場(chǎng)的可視化效果。
　　經(jīng)過(guò)理論和相關(guān)實(shí)驗(yàn)分析，論文提出的基于流線重心Voronoi圖的流