基于Virtools的數(shù)據(jù)可視化及加速繪制方法的研究.pdf

1、虛擬現(xiàn)實(shí)可視化技術(shù)可以在仿真過(guò)程中將科學(xué)數(shù)據(jù)，包括測(cè)量數(shù)據(jù)、圖像以及計(jì)算得到的多物理場(chǎng)數(shù)據(jù)等以直觀的圖形圖像信息提供給研究者，在工程中有廣泛的應(yīng)用。然而隨著模型復(fù)雜程度的增加，虛擬現(xiàn)實(shí)中可視化顯示效率不斷降低?；诖?，本文對(duì)大模型數(shù)據(jù)的加速繪制方法進(jìn)行了研究，開(kāi)發(fā)了基于Virtools的數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)。
　　 首先，本文介紹了虛擬現(xiàn)實(shí)可視化技術(shù)與多層次細(xì)節(jié)(LOD)算法的發(fā)展及其應(yīng)用，根據(jù)虛擬場(chǎng)景可視化的一般流程，詳細(xì)地設(shè)計(jì)了可

2、視化系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)與功能。
　　 然后，本文研究了可視化顯示功能的模型顯示、結(jié)果顯示、疊加顯示、多窗口顯示及剖面顯示的實(shí)現(xiàn)方法。針對(duì)剖面顯示，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于約束邊界的快速Delaunay三角化算法，有效地提高了剖面生成速度。
　　 提高虛擬場(chǎng)景中顯示效率是可視化的關(guān)鍵。針對(duì)可視化加速繪制，本文提出了一種帶物理屬性的邊折疊三角形網(wǎng)格簡(jiǎn)化算法，實(shí)現(xiàn)了模型的簡(jiǎn)化。該算法計(jì)算折疊代價(jià)時(shí)以模型邊曲率和邊上物理屬性的增量以及三

3、角形正則度作為權(quán)因子，邊上物理屬性的增量使簡(jiǎn)化后的模型很好地保留了原模型的物理屬性特征，而添加三角形正則度優(yōu)化了簡(jiǎn)化后模型三角形的形態(tài)。同時(shí)引入折疊效應(yīng)計(jì)算和折疊邊合法性檢查，保證了邊折疊過(guò)程中的拓?fù)湔_性，并結(jié)合多項(xiàng)選擇技術(shù)處理候選折疊邊提高了折疊簡(jiǎn)化的計(jì)算速度。
　　 在此基礎(chǔ)上，研制了基于Virtools的數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中顯示物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中典型工況下關(guān)鍵時(shí)刻的應(yīng)力、應(yīng)變等多物理場(chǎng)數(shù)據(jù)的分布情況