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《基于六邊形網(wǎng)格的全球標量數(shù)據(jù)體繪制方法研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、碩士學位論文MASTER’SDISSERTATION論文題目基于六邊形網(wǎng)格的全球標量數(shù)據(jù)體繪制方法研究作者姓名張慶杰學位類別工程碩士指導教師聶俊嵐教授2016年5月中圖分類號：TP391.9學校代碼：10216UDC：004.92密級：公開工程碩士學位論文（工程設(shè)計型）基于六邊形網(wǎng)格的全球標量數(shù)據(jù)體繪制方法研究碩士研究生：張慶杰導師：聶俊嵐教授副導師：侯貴賓高級工程師申請學位：工程碩士學科專業(yè)：計算機技術(shù)所在單位：信息科學與工程學院答辯日期：2016年5月授予學位單位：燕山大學ADissertationinComputerTechnol
2、ogyRESEARCHONTHEVOLUMERENDERINGOFGLOBALSCALARDATABASINGONHEXAGONALMESHByZhangQingjieSupervisor:ProfessorNieJunlanYanshanUniversityMay,2016燕山大學碩士學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：此處所提交的碩士學位論文《基于六邊形網(wǎng)格的全球標量數(shù)據(jù)體繪制方法研究》，是本人在導師指導下，在燕山大學攻讀碩士學位期間獨立進行研究工作所取得的成果。論文中除已注明部分外不包含他人已發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究工作做
3、出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式注明。本聲明的法律結(jié)果將完全由本人承擔。作者簽字：日期：年月日摘要摘要體繪制以其能夠觀察三維數(shù)據(jù)場的整體和全貌的優(yōu)點，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于氣象、海洋、地質(zhì)等全球數(shù)據(jù)的可視化展示。若想得到更精細的體繪制效果，就必須使用高精度的體數(shù)據(jù)，而基于經(jīng)緯度網(wǎng)格的傳統(tǒng)體繪制方法由于“極點問題”，在構(gòu)造高緯度地區(qū)的體數(shù)據(jù)時產(chǎn)生了很多不必要數(shù)據(jù)，使得體數(shù)據(jù)量驟增，同時也降低了繪制的精準度。近年來以三角形、菱形和六邊形為基本單元的球面離散網(wǎng)格系統(tǒng)有了較大的進展，這些網(wǎng)格系統(tǒng)從根本上克服極點問題。本文針對這一現(xiàn)狀，提出將
4、六邊形網(wǎng)格應(yīng)用于體繪制方法，有效降低體數(shù)據(jù)量并提升繪制效果。首先，在對不同剖分單元的球面離散網(wǎng)格進行分析后，選取了球面六邊形網(wǎng)格作為網(wǎng)格系統(tǒng)并生成拓撲結(jié)構(gòu)保存下來。通過對原始體數(shù)據(jù)進行插值計算得到各六邊形單元的標量值，并根據(jù)原始體數(shù)據(jù)的層數(shù)構(gòu)造相應(yīng)層數(shù)的標量數(shù)據(jù)，最終構(gòu)成基于六邊形網(wǎng)格的體數(shù)據(jù)。其次，根據(jù)相鄰3個六邊形單元中心構(gòu)成一個三角形的特點，由六邊形網(wǎng)格的拓撲結(jié)構(gòu)計算得到一系列三角形單元并將六邊形頂點的編碼作為三角形單元的編碼。為了加速經(jīng)緯度到三角形單元的轉(zhuǎn)換過程，在預處理階段生成一張經(jīng)緯度到三角形單元的查找表以便減少光線投射階段
5、的時間開銷，此外還分析了轉(zhuǎn)換時的所有可能情況，針對不同情況設(shè)計了相應(yīng)的轉(zhuǎn)換方法。再次，將體繪制的核心部分—光線投射運算在CUDA平臺上并行執(zhí)行，其他過程由CPU進行處理?；谶@種架構(gòu)設(shè)計了基于CUDA和六邊形網(wǎng)格的體繪制方法，通過渲染到紋理技術(shù)快速得到光線與體數(shù)據(jù)的前后交點，并將重心插值法應(yīng)用于插值運算過程中。最后，針對論文方法設(shè)計實現(xiàn)了原型系統(tǒng)，在驗證論文方法的可行性基礎(chǔ)上，與已有方法進行對比，證明本文方法的有效性。同時對交互過程進行了優(yōu)化，使得在體繪制場景中進行交互時更為順暢。關(guān)鍵詞：體繪制；球面六邊形網(wǎng)格；光線投射；預處理；CUD
6、A-I-AbstractAbstractVolumerenderinghasbeenwidelyusedinthevisualizationoftheglobaldata,suchasmeteorology,ocean,geologyandsoon,becauseofitsadvantageofobservingthewholeandcompletepictureofthe3Ddatafield.Togetamoreprecisevolumerendering,ahighprecisionvolumedataisessential.Du
7、etothe"poleproblem"oflatitudeandlongitudegridwhichiswidelyusedbytraditionalvolumerenderingmethod,alotofunnecessarydatawillbegeneratedwhenconstructingvolumedatainthehighlatitudearea.Itnotonlyincreasesthequantityofdata,butalsodecreasestheaccurancyofvolumerendering.Inrecent
8、years,thesphericaldiscretegridsystemwithtriangle,diamondandhexagonasthebasicunithasmadegreatprogress,wh
