科学计算中的标量场可视化技术

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科学计算可视化是20世纪80年代发展起来的一门新学科,它运用计算机图形学和图像处理技术,将计算过程中及计算结果的数据转化为图形图像在屏幕上显示并进行交互式处理,这样极大的提高了计算数据的处理速度和质量,实现了科学计算工具和环境的现代化。在科学计算可视化的研究领域,标量场可视化是一个重要的研究方向,具有较大的研究价值和应用前景。在复杂的物理场研究中,如何将科学计算的数据转换为被人们视觉所接受的图形或图像信息一直是各学科研究的重点和热点。本文从这一角度展开研究,首先介绍了科学计算可视化技术的含义、研究内容以及应用领域等相关内容,然后对比三维图形软件实现技术特点,选择OpenGL作为本文的图形实现技术,并对OpenGL作了相关的解释,接下来介绍了标量场可视化技术,给出了等值线、等值面和云图的绘制算法,并重点对等值线和等值面的平滑技术作了详细的介绍,由此引出曲线和曲面的知识及其拟合技术。曲线拟合技术包括抛物线、Hermite曲线、Bezier曲线、均匀B样条曲线和NURBS曲线等,本文主要利用这些技术完成二维数据点不同插值曲线的绘制,以及二维和三维场等值线的平滑处理;曲面拟合技术包括Hermite曲面、Bezier曲面、均匀B样条曲面和NURBS曲面等,根据项目研究中物理场数据的特点,本文利用Hermite曲面实现二维和三维曲面的细化。此外,为了优化三维图形的显示效果,还简要介绍了图形渲染和三维图形投影变换。本文充分将OpenGL技术和Visual C++. NET有效结合,概述了科学计算可视化技术在复杂物理场的应用。本文研究开发的软件各个功能模块实用性好,功能完备,界面简洁,具有一定的继承性和后续发展潜力,通过不断的深入开发研究将使之能够成为复杂物理场的可视化工具。
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