可視化映射和繪制模塊課件

環(huán)境信息可視化2007年2月模型環(huán)境信息獲取系統(tǒng)環(huán)境信息管理分析系統(tǒng)環(huán)境模擬系統(tǒng)環(huán)境信息可視化系統(tǒng)虛擬環(huán)境系統(tǒng)現(xiàn)實(shí)環(huán)境人環(huán)境信息可視化教學(xué)目的

環(huán)境信息可視化是研究如何把環(huán)境科學(xué)/環(huán)境工程數(shù)據(jù)，無論是通過計(jì)算還是通過實(shí)測獲得的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成可視的、能夠幫助理解的圖形圖像形式的計(jì)算方法。是科學(xué)計(jì)算可視化學(xué)科在環(huán)境科學(xué)/環(huán)境工程上的具體應(yīng)用。

環(huán)境信息可視化首先是為了高效地處理并解釋環(huán)境科學(xué)/環(huán)境工程數(shù)據(jù)；其次是為了環(huán)境信息的可視化交流；最后，通過可視化技術(shù)，能夠?qū)Νh(huán)境科學(xué)/環(huán)境工程的計(jì)算過程進(jìn)行近實(shí)時的控制，動態(tài)調(diào)整計(jì)算過程。通過本課程，了解可視化技術(shù)的算法原理，掌握環(huán)境科學(xué)/環(huán)境工程中數(shù)據(jù)和計(jì)算過程可視化方法。為環(huán)境科學(xué)/環(huán)境工程研究與實(shí)踐提供有效的可視化技術(shù)輔助。環(huán)境信息可視化教學(xué)大綱1-4

第1講 可視化技術(shù)概況 可視化的意義 可視化的硬件與軟件平臺 可視化參考模型 可視化的研究內(nèi)容與應(yīng)用 點(diǎn)數(shù)據(jù)可視化 標(biāo)量場可視化 矢量場可視化 張量場可視化 其它可視化技術(shù)第2講 PYTHON語言

PYTHON快速入門第3講 VTK可視化系統(tǒng)第4講 數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)操作

可視化數(shù)據(jù)類型 科學(xué)數(shù)據(jù)管理 科學(xué)數(shù)據(jù)格式 圖形圖像數(shù)據(jù)格式

環(huán)境信息可視化教學(xué)大綱5-7

第5講 二維標(biāo)量場可視化 網(wǎng)格序列法 網(wǎng)格無關(guān)法 區(qū)域填充法 曲面標(biāo)量場可視化第6講 三維斷層標(biāo)量場數(shù)據(jù)可視化 拓?fù)渲貥?gòu) 三角片表面重構(gòu) 連續(xù)表面重構(gòu) 面向體重構(gòu)第7講 三維標(biāo)量場等值面可視化

Cuberille表示和顯示方法

MarchingCube算法 有限元等值面 幾何變形模型 造型法

Shading和交互環(huán)境信息可視化教學(xué)大綱

8-10第8講 三維標(biāo)量場體可視化 體繪制與面繪制的比較 體光照模型 體光線跟蹤法 體單元投影法 三維掃描變換 混合繪制算法 有限元數(shù)據(jù)場的體繪制第9講 矢量場和張量場可視化 概述 數(shù)據(jù)空間及轉(zhuǎn)換 基本點(diǎn)圖標(biāo) 矢量場線和面的生成 質(zhì)點(diǎn)跟蹤 矢量場拓?fù)? 二階張量場中的超流線第10講 三維交互技術(shù) 三維交互工具 三維交互算法 立體圖繪制 交互視算環(huán)境信息可視化教學(xué)大綱

11-12第11講 科學(xué)計(jì)算可視化系統(tǒng)和工具 可視化系統(tǒng)分類 專用可視化工具 通用可視化系統(tǒng)第12講 環(huán)境信息可視化系統(tǒng) 介紹環(huán)境信息可視化系統(tǒng)，如EVS系統(tǒng)環(huán)境信息可視化教學(xué)計(jì)劃

時間：

第1周至16周（2007年2月27日至6月12日，星期二，3－4節(jié)，文史110，投影）為上課時間,5月1日勞動節(jié)放假停課。課時表（星期二，3－4節(jié)，文史110，投影）：

12345678910111213141516

日期2/273/63/133/203/274/34/104/174/245/15/85/155/225/296/56/12

內(nèi)容第1講

第2講第3講

平時作業(yè)

第4講第5講第6講平時作業(yè)

第7講放假第8講第9講平時作業(yè)第10講第11講第12講考查作業(yè)備注

交第1套作業(yè)

交第2套作業(yè)

交第3套作業(yè)

環(huán)境＋計(jì)算＋可視化環(huán)境信息可視化科學(xué)計(jì)算＋可視化科學(xué)計(jì)算可視化（VisualizationinScientificComputing，簡稱為ViSC）是當(dāng)前計(jì)算機(jī)學(xué)科的一個重要研究方向，這一科學(xué)術(shù)語正式出現(xiàn)于1987年2月美國國家科學(xué)基金會召開的一個研討會上。

研討會發(fā)表的總報告給出了科學(xué)計(jì)算可視化的定義、覆蓋的領(lǐng)域以及近期與長期的研究方向。從此美國國家科學(xué)基金會的幾個學(xué)部開始支持可視化的研究項(xiàng)目．稍后，歐洲也開始支持科學(xué)計(jì)算可視化的研究計(jì)劃。從1990年起，美國IEEE計(jì)算機(jī)學(xué)會計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)委員會開始舉辦一年一度的可視化國際學(xué)術(shù)會議，這標(biāo)志著“科學(xué)計(jì)算可視化”作為一個學(xué)科已經(jīng)成熟，它的應(yīng)用遍及所有應(yīng)用計(jì)算機(jī)從事計(jì)算的科學(xué)與工程學(xué)科，并且獲得了巨大效益。直觀地講，科學(xué)計(jì)算可視化是研究如何把科學(xué)數(shù)據(jù)，無論是通過計(jì)算還是從測量獲得的數(shù)值，或是從衛(wèi)星傳送回來的圖像，或是醫(yī)學(xué)CT（計(jì)算機(jī)層面X射線照相）和MRI（核磁共振成像）轉(zhuǎn)換成可視的、能幫助科學(xué)家理解的信息的計(jì)算方法。簡言之，科學(xué)計(jì)算可視化是把計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與圖像處理技術(shù)應(yīng)用于計(jì)算科學(xué)的學(xué)科．這里所謂計(jì)算科學(xué)是指所有應(yīng)用計(jì)算機(jī)從事計(jì)算的科學(xué)與工程學(xué)科，如環(huán)境科學(xué)與環(huán)境工程．環(huán)境信息可視化是把計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與圖像處理技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境科學(xué)與工程的學(xué)科．環(huán)境信息可視化狹義上包括所有應(yīng)用計(jì)算機(jī)從事計(jì)算的環(huán)境領(lǐng)域的可視化，廣義上是能夠輸出環(huán)境信息以供進(jìn)一步處理的環(huán)境問題的可視化。包括各種環(huán)境模型、各種數(shù)據(jù)等的可視化處理。它是科學(xué)計(jì)算可視化在環(huán)境領(lǐng)域的具體應(yīng)用。環(huán)境信息（科學(xué)計(jì)算）可視化技術(shù)的出現(xiàn)：為了高效地處理環(huán)境數(shù)據(jù)和解釋環(huán)境數(shù)據(jù)為了解決信息交流手段貧乏而提出的 眾所周知，人類應(yīng)用文字進(jìn)行信息交流已有5000年歷史，使用語言的歷史可追溯到更為遠(yuǎn)古的時代。然而，人類一直缺乏有效的交流視覺信息的手段。現(xiàn)代科學(xué)提供的很多信息是無法用印刷品進(jìn)行交流的，典型例子有DNA（脫氧核糖核酸）大分子序列、分子模型、醫(yī)學(xué)掃描圖像、人腦圖譜、流體流動仿真、飛行器在地表面飛行仿真等等．科學(xué)家之間就上述信息進(jìn)行交流時，必須借助于可視圖像才行。為了控制計(jì)算 應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算時，不僅僅要對最終結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，而且希望能對計(jì)算的中間結(jié)果進(jìn)行解釋，即希望能對整個計(jì)算過程進(jìn)行近實(shí)時的控制，例如改變其參數(shù)、調(diào)整其表示的分辨率及視覺效果等等。這里可以采用兩種技術(shù)： 一種稱為交互視覺計(jì)算； 另一種稱為即時視覺反饋。

環(huán)境信息（科學(xué)計(jì)算）可視化研究內(nèi)容研究如何把科學(xué)數(shù)據(jù)——數(shù)值與圖像，轉(zhuǎn)變成可視的圖形（圖像）與可理解的信息的工具；研究把可視化技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境科學(xué)與工程的各個學(xué)科。可視化的硬件與軟件平臺可視化的硬件平臺包括計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備。計(jì)算機(jī)應(yīng)具有高速運(yùn)算能力與較強(qiáng)的圖形處理能力，然而至今沒有哪一類計(jì)算機(jī)能同時滿足這兩個要求。超級計(jì)算機(jī)是擁有最高運(yùn)算速度的一類計(jì)算機(jī)，最適用于科學(xué)計(jì)算任務(wù)．然而超級計(jì)算機(jī)幾乎沒有任何圖形處理等顯示功能，需要高性能圖形終端提供圖形處理與顯示能力。圖形工作站在一般工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用普遍，因?yàn)樗鼡碛凶詈玫膱D形處理功能，又擁有相對較高的運(yùn)算速度。因此，對于極其復(fù)雜的科學(xué)計(jì)算可視化任務(wù)，通常應(yīng)用超級計(jì)算機(jī)作科學(xué)計(jì)算，將結(jié)果通過高速網(wǎng)絡(luò)送圖形工作站作圖形綜合與顯示；對于計(jì)算量相對較少的可視化任務(wù)可以直接由圖形工作站承擔(dān)?？梢暬浖ぞ叩墓δ芤部梢詮膱D1看出，它主要包括圖形綜合、圖像處理與計(jì)算機(jī)視覺三大功能。

在可視化發(fā)展的初級階段（80年代中期），沒有專門的可視化軟件問世，而是直接應(yīng)用上述三個學(xué)科已有的支撐軟件工具從事可視化的研究．進(jìn)入80年代后期。才有一些專門為科學(xué)計(jì)算可視化研究的軟件工具問世，如AVS，

apE，Explorer以及Inventor，Performer等。綜觀這些商品化的可視化軟件，大多集中在圖形綜合功能上。通常包括將數(shù)值數(shù)據(jù)變換成圖形基本元素的模塊，或?qū)?shù)據(jù)直接映射到顏色空間的模塊、同時提供調(diào)用可視化過程的圖形元素的接口，使科學(xué)家可以交互地操縱這些圖形元素，并作出靈活的圖形解釋。作為圖形綜合功能的最基本模塊應(yīng)包括傳統(tǒng)圖形處理的全過程，從造型、幾何變換一直到三維繪制?？梢暬浖?qiáng)調(diào)人機(jī)交互功能、動態(tài)控制與修正各類參數(shù)的能力，以便于達(dá)到駕馭計(jì)算過程的目的。目前的可視化軟件，按其結(jié)構(gòu)可分成四類：

（1）基礎(chǔ)圖形庫支持類該類的最大特點(diǎn)是在現(xiàn)有圖形庫中加入一個支持可視化的程序庫，庫中包括了一般的可視化造型技術(shù)、交互技術(shù)及數(shù)據(jù)傳遞、輸出技術(shù)等子程序．用戶基于C，C＋＋和Fortran等語言，調(diào)用庫程序，開發(fā)具體應(yīng)用。（2）高層交互命令系統(tǒng)這是早期可視化系統(tǒng)采用的方式，在可視化庫的支持層上，為一些常見的可視化應(yīng)用技術(shù)開發(fā)一個命令式用戶界面，通過命令級交互語言進(jìn)行填色、字符編輯、坐標(biāo)繪制等功能，并直接在用戶的控制下完成可視化應(yīng)用，但這種系統(tǒng)只能處理一些數(shù)據(jù)量較小的問題。（3）面向某一確定應(yīng)用領(lǐng)域的成品可視化系統(tǒng)由于可視化應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，處理數(shù)據(jù)各不相同，為了某一特定領(lǐng)域的需要，出現(xiàn)了該類軟件，其結(jié)構(gòu)上的最主要特點(diǎn)是根據(jù)領(lǐng)域的要求，確定可視化數(shù)據(jù)的變換流程，在每一變換結(jié)點(diǎn)上提供若干交互控制選擇的功能。該類軟件針對某一領(lǐng)域的功能較強(qiáng)，但適應(yīng)性和擴(kuò)展性較差．（4）通用型數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu)系統(tǒng)該類結(jié)構(gòu)采用了數(shù)據(jù)流處理方式，數(shù)據(jù)變換過程和每一變換節(jié)點(diǎn)的變換技術(shù)都由用戶自行決定，用戶根據(jù)應(yīng)用需要直接采用流圖編輯技術(shù)開發(fā)具體可視化應(yīng)用，這種方式被稱為“搭積水式”的應(yīng)用構(gòu)造方法，其結(jié)構(gòu)的適用性和可擴(kuò)展性是最強(qiáng)的，是目前大家公認(rèn)的可視化系統(tǒng)中較好的一種結(jié)構(gòu)．可視化參考模型 環(huán)境信息(科學(xué)計(jì)算)可視化實(shí)質(zhì)上是科學(xué)研究過程中關(guān)于計(jì)算機(jī)輔助后置數(shù)據(jù)處理部分，其目的是為科學(xué)家提供一種可視的分析手段． 通常，研究一種物理現(xiàn)象時首先要建立一個物理模型（物理定律），然后將其轉(zhuǎn)換為數(shù)學(xué)模型（物理定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式），據(jù)此提出計(jì)算模型送計(jì)算機(jī)計(jì)算（計(jì)算機(jī)模擬），模擬結(jié)果數(shù)據(jù)經(jīng)可視化處理轉(zhuǎn)換成可視圖形（圖像）信息提供給科學(xué)家作分析研究，驗(yàn)證物理模型的正確性，總結(jié)出物理現(xiàn)象的內(nèi)在規(guī)律．這種基于可視分析的研究模型可用下圖表示.可視化過程包含兩類輸入數(shù)據(jù)，其一是來自模擬階段（計(jì)算或?qū)嶒?yàn)）的數(shù)據(jù)，其二是來自分析階段中產(chǎn)生的控制可視化過程的指令?？梢暬^程的輸出為可視的圖形（圖像）信息，以供分析用。將可視化過程，即將來自模擬階段的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖形（圖像）可視信息的過程，進(jìn)一步細(xì)化為“數(shù)據(jù)預(yù)處理”、“映射”、“繪制”和“顯示”四步。數(shù)據(jù)預(yù)處理的功能是將模擬（計(jì)算或?qū)嶒?yàn)）所產(chǎn)生的原始數(shù)據(jù)作規(guī)范化處理等操作，形成可用的應(yīng)用數(shù)據(jù)，由映射模塊，也可稱為構(gòu)模模塊將其映射到幾何數(shù)據(jù)，如點(diǎn)、線段、多邊形等，第三步繪制功能是將幾何數(shù)據(jù)變換成圖像數(shù)據(jù)，第四步顯示圖像?？梢暬鞒讨邪哪K：

數(shù)據(jù)獲取模塊：應(yīng)用數(shù)據(jù)：-->（創(chuàng)建）數(shù)據(jù)幾何造型：-->（創(chuàng)建）幾何數(shù)據(jù)掃描儀：-->（創(chuàng)建）圖像數(shù)據(jù)

可視化濾波模塊:

數(shù)據(jù)濾波：數(shù)據(jù)-->數(shù)據(jù)幾何濾波：幾何數(shù)據(jù)-->幾何數(shù)據(jù)圖像濾波：圖像數(shù)據(jù)-->圖像數(shù)據(jù)

可視化映射和繪制模塊:

映射：數(shù)據(jù)-->幾何數(shù)據(jù)繪制：幾何數(shù)據(jù)-->圖像數(shù)據(jù)

顯示模塊:

顯示:圖像數(shù)據(jù)-->顯示空間／視頻格式／文件格式人機(jī)交互在可視化系統(tǒng)里，用戶與系統(tǒng)的交互操作可分為四類，

配置交互：用戶通過交互方式選擇數(shù)據(jù)變換模塊，如濾波模塊、映射模塊、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊或顯示模塊，構(gòu)成適用于特定應(yīng)用的可視化流程．

參數(shù)控制交互：用戶可修正可視化流程中給定的數(shù)據(jù)變換模塊的控制參數(shù)獲得所需的數(shù)據(jù)、視圖或不同的顏色編碼。

數(shù)據(jù)交互：用戶通過指點(diǎn)圖像數(shù)據(jù)（象素或象素子集）來標(biāo)識，或選擇該象素（或象素子集）所對應(yīng)的數(shù)據(jù)。此類數(shù)據(jù)交互操作的目的是為了詳細(xì)地檢查象素所對應(yīng)的數(shù)據(jù)，或?qū)ζ渲匦略煨突蛑匦履M計(jì)算。語義交互：為了實(shí)現(xiàn)上述數(shù)據(jù)交互，即由圖像數(shù)據(jù)確認(rèn)其對應(yīng)的數(shù)據(jù)，可視化流程中各數(shù)據(jù)變換模塊都應(yīng)配備其反向模塊．語義交互操作用來選擇交互反向模塊?？梢暬难芯績?nèi)容環(huán)境信息(科學(xué)計(jì)算)可視化的研究內(nèi)容可分為兩大部分，即研究可視化的工具和將可視化工具應(yīng)用到各個學(xué)科的應(yīng)用研究．可視化工具研究又可分為三個方向，即可視化硬件平臺研究、可視化參考模型研究和可視化軟件系統(tǒng)研究。可視化技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展是遠(yuǎn)程協(xié)同工作模式；即異地科學(xué)家通過高速網(wǎng)絡(luò)實(shí)時傳輸圖像，共同研探同一個問題。這里除了需要高速通信網(wǎng)絡(luò)支持外，同時需要支持協(xié)同工作的軟件系統(tǒng)，遠(yuǎn)程可視化（televisualization）構(gòu)成可視化技術(shù)的重要研究內(nèi)容之一.

可視化軟件研究在以下四個層次展開：

l）數(shù)據(jù)預(yù)處理與數(shù)據(jù)庫層；

2)映射層，即構(gòu)模層；

3)繪制層；

4)顯示層由計(jì)算機(jī)模擬或科學(xué)實(shí)驗(yàn)獲得的原始數(shù)據(jù)一般不能直接輸入到可視化功能處理模塊，通常需對其進(jìn)行必要的變換處理。對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行變換處理的功能包括：

1）數(shù)據(jù)規(guī)范化處理；2）濾波處理；

3）平滑處理；4）網(wǎng)格重新劃分；

5）坐標(biāo)變換；6）幾何變換；

7）線性變換；8）分割與邊緣檢測；

9）特征檢測、增強(qiáng)和提??；

10）查色表操縱和特征映射等等

待處理的數(shù)據(jù)量大是可視化技術(shù)的特點(diǎn)之一，特別是待處理的圖像數(shù)據(jù)和體數(shù)據(jù)，隨著圖像獲取設(shè)備分辨率的提高，每幀圖像數(shù)據(jù)量增加很快，因此。給數(shù)據(jù)存儲和傳輸帶來負(fù)的影響，即要求擴(kuò)大內(nèi)／外存儲器的容量和提高數(shù)據(jù)通信的速率。解決這一困難的技術(shù)途徑之一就是采用數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)。傳統(tǒng)上，數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)是數(shù)字圖像處理學(xué)科的研究內(nèi)容之一?？茖W(xué)計(jì)算可視化技術(shù)和多媒體計(jì)算技術(shù)的發(fā)展進(jìn)一步促進(jìn)了數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的發(fā)展。近幾年來，數(shù)據(jù)壓縮算法與標(biāo)準(zhǔn)化，以及數(shù)據(jù)壓縮專用集成電路與專用硬件等方面的發(fā)展十分迅速，已成為目前的研究熱點(diǎn)。映射模塊應(yīng)完成將數(shù)值數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)閹缀螖?shù)據(jù)的功能，因此映射功能實(shí)質(zhì)是一構(gòu)模功能，是可視化技術(shù)的核心．可視化系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)類型應(yīng)隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不同而不同，從而對不同類型的應(yīng)用數(shù)據(jù)應(yīng)采用不同的可視化技術(shù)。繪制功能應(yīng)完成將幾何數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖像數(shù)據(jù)的過程．眾所周知，成熟的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)理論和方法提供了豐富的繪制算法可供可視化技術(shù)利用，包括掃描轉(zhuǎn)換、隱藏面的消除，光照模型、明暗處理、透明與陰影、紋理映射和反走樣技術(shù)等等.

一般講，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)提供的繪制方法基本上可滿足可視化技術(shù)中繪制模塊的需要，因此繪制功能的研究不是可視化技術(shù)的核心問題．然而，如前所述，在一些新的可視化研究方向上，繪制技術(shù)也有可能成為研究的關(guān)鍵技術(shù)，如體繪制技術(shù).顯示模塊的功能是將繪制模塊生成的圖像數(shù)據(jù)，按用戶指定的要求（如指定何種輸出設(shè)備，顯示窗的大小與位置，存儲格式等等）進(jìn)行輸出。由此可見顯示模塊有些類似于圖形用戶界面（GUI）技術(shù)，其對應(yīng)的軟件層為提供各種設(shè)備驅(qū)動程序。實(shí)際上，顯示模塊除了完成可視圖像信息輸出功能外，用戶的反饋信息也是通過顯示模塊的驅(qū)動程序送到其它軟件層中的各個功能模塊，以實(shí)現(xiàn)人一機(jī)交互功能?？梢暬到y(tǒng)組成：3D可視化結(jié)點(diǎn)2D可視化結(jié)點(diǎn)模型1模型2模型3模型4數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn)1數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn)2可視化系統(tǒng)模塊庫輸入庫:創(chuàng)建或輸入數(shù)據(jù)輸出庫：生成可視化結(jié)果的輸出、注記、坐標(biāo)軸等數(shù)據(jù)過濾庫：處理數(shù)據(jù)生成新的數(shù)據(jù)子集數(shù)據(jù)映射庫：把輸入庫和輸出庫模塊的輸出數(shù)據(jù)映射成幾何原語Cell庫：處理由結(jié)點(diǎn)構(gòu)成的拓?fù)鋯卧獢?shù)據(jù)GIS/數(shù)據(jù)庫庫：讀取GIS數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)通用可視化平臺

AVS－－命令流驅(qū)動，Stardent公司，在其上開發(fā)了EVS軟件

apE

－－數(shù)據(jù)流驅(qū)動，Ohio

IRISExplorer－－數(shù)據(jù)流驅(qū)動，SGI

GIVE－－浙江大學(xué)

OpenDX

－－IBMPV-WAVEEVS－－在AVS基礎(chǔ)上開發(fā)成的面向環(huán)境領(lǐng)域的可視化系統(tǒng)

可視化的數(shù)據(jù)對象

可視化系統(tǒng)中，一般包括規(guī)整網(wǎng)格，結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，散亂點(diǎn)等數(shù)據(jù)集。每個數(shù)據(jù)集帶有拓?fù)鋽?shù)據(jù)、幾何數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。屬性數(shù)據(jù)包括：標(biāo)量,矢量,張量,法向,紋理坐標(biāo),以及場數(shù)據(jù)等。拓?fù)鋯卧?guī)則格網(wǎng)正交格網(wǎng)無結(jié)構(gòu)格網(wǎng)三角網(wǎng)可視化技術(shù)分類點(diǎn)數(shù)據(jù)可視化點(diǎn)數(shù)據(jù)可視化技術(shù)是對定義域中的一些點(diǎn)進(jìn)行映射，其關(guān)鍵是如何將n維空間中的點(diǎn)向二維圖像平面投影。對于一維點(diǎn)、二維點(diǎn)和三維點(diǎn)的投影方法是較直接的。一維點(diǎn)是最簡單的情況，可直接在坐標(biāo)軸上用符號標(biāo)注。二維點(diǎn)也是一直接的顯示方法，在顯示平面上可直接將二維點(diǎn)的兩個值對應(yīng)到（X，Y）坐標(biāo)值上。三維點(diǎn)可采用投影方法，將三維點(diǎn)三個值對應(yīng)到圖像空間的三個坐標(biāo)軸上，再將這些點(diǎn)向二維顯示平面投影．可采用一些簡單的光照模型，將第三維深度信息用光照強(qiáng)弱表示或采用一些更簡單的方法，如用符號的大小、顏色直接表示第三維信息。在平時實(shí)踐中，旋轉(zhuǎn)是體現(xiàn)空間三維特性的最好手段，對于三維空間中的點(diǎn)，通過旋轉(zhuǎn)等交互控制，則能更準(zhǔn)確地把握第三維深度信息。高維點(diǎn)的顯示是可視化研究中的一個熱門話題，許多研究者都提出了各自的顯示高維點(diǎn)的方法和技術(shù)，比較有代表性的是Chernoff臉方法和Andrews繪圖法。2D 3D標(biāo)量場可視化標(biāo)量場可視化是目前可視化技術(shù)研究較多的領(lǐng)域，特別是三維標(biāo)量場可視化技術(shù)。最簡單的標(biāo)量場是一維標(biāo)量場，一維標(biāo)量場可直接用線畫圖表示，其基本方法是在x-y平面內(nèi)，根據(jù)采樣點(diǎn)的值，構(gòu)造插值函數(shù)f(x)，根據(jù)f(x)生成采樣點(diǎn)之間的線段。插值函數(shù)的選擇要求能保持原數(shù)據(jù)集中的隱含屬性，如單調(diào)性、正值性等。常用的有線性插值，埃爾米特插值，以及三次或高次樣條插值．在采樣數(shù)據(jù)本身精度較低的情況下，更多的是采用逼近的方法。二維標(biāo)量場可看成是二維平面網(wǎng)格點(diǎn)或散亂點(diǎn)上的數(shù)據(jù)分布，其關(guān)鍵還是如何構(gòu)造其插值函數(shù)或逼近函數(shù)、對于網(wǎng)格數(shù)據(jù)，最簡單的方法是采用雙線性插值。二維標(biāo)量場的等值線繪制是二維標(biāo)量場可視化的主要技術(shù)，如等壓線、等高線都是其具體實(shí)例。二維標(biāo)量場可視化的另一技術(shù)是曲面造型法．將函數(shù)值f(x，y，z)作為空間第三維，采用造型技術(shù)對空間中的一系列點(diǎn)構(gòu)造一張曲面，將該空間曲面投影到顯示平面上。同時，采用旋轉(zhuǎn)、消隱、明暗處理以增強(qiáng)三維屬性。要在二維區(qū)域內(nèi)顯示兩個或多個標(biāo)量場，可采用與高維點(diǎn)相類似的組合方法。對于兩個標(biāo)量場，最常用的是高度填充技術(shù)，將一個標(biāo)量場作為高度用于構(gòu)造曲面，另一標(biāo)量場作為紋理映射到該曲面上，常見的如礦藏分布圖等。三維標(biāo)量場是目前可視化研究最熱門的方向．常用的方法有等值面幾何表示法和直接體繪制法。標(biāo)量場可視化按數(shù)據(jù)劃分為：二維數(shù)據(jù) 等值線法，分層設(shè)色法三維數(shù)據(jù) 等值面法斷層數(shù)據(jù) 表面重構(gòu)體素數(shù)據(jù) 體可視化二維標(biāo)量場常見的如數(shù)字高程模型DEM、TIN、數(shù)字地形模型等。基本上是以規(guī)整格網(wǎng)或非規(guī)整格網(wǎng)表示某一二維面，網(wǎng)