科学计算可视化的应用研究

论文摘要

理论、实验和计算科学是科学研究的三个支柱。作为科学研究的重要辅助手段，科学计算可视化在科学研究中发挥了重要作用。当今，在语义Web、Web服务、网格等Web新技术的推动下，科学计算可视化必将会在科学研究中扮演更加重要的角色。 本文的研究内容包括基于采样点的曲面编辑、示温漆彩色图像的量化与分割、MCNP仿真计算三维可视化软件平台、基于语义Web的科学计算可视化等可视化技术。 全文的主要内容如下： (1) 首先对科学计算可视化的软件工具和算法的发展及其技术现状进行了综合性论述。分析了科学计算可视化软件工具、曲面绘制算法和彩色图像分割算法的技术类型和发展趋势。 (2) 对基于采样点的3D曲面绘制与编辑技术进行了深入的研究。探讨将标量自由变形技术(SFFD)和隐式曲面函数相结合，提高基于采样点的3D曲面绘制与编辑效率。在此基础上开发了一个包括曲面光滑、尖角、变形和布尔操作在内的三维模型的曲面编辑工具。 (3) 研究示温漆彩色图像的量化与分割方法。为了克服人工判读示温漆彩色图像存在的效率低、误差大等不足，实现示温漆彩色图像分析处理的数字化和自动化，研究示温漆彩色图像量化与分割的方法和流程。提出了满足工程精度的图像区域合并准则。最后和其它分割方法进行了实验对比。 (4) 研究基于组件技术的MCNP仿真计算三维可视化平台模型。分析了MCNP计算软件的前、后置处理和计算结果可视化的现状与不足，结合软件技

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景和目的
• 1.2 科学计算可视化概念与学科分类
• 1.2.1 科学计算可视化概念
• 1.2.2 科学计算可视化学科分类
• 1.3 科学计算可视化技术发展与现状
• 1.3.1 软件工具
• 1.3.2 算法
• 1.4 论文结构
• 第2章 基于采样点的3D曲面编辑研究
• 2.1 引言
• 2.2 水平集方法与自由变形技术
• 2.2.1 水平集方法（Level Set Method）
• 2.2.2 自由变形技术
• 2.3 基于采样点的3D曲面编辑
• 2.3.1 基于水平集结构的标量自由变形
• 2.3.2 曲面更新与重采样
• 2.3.3 拓扑修正
• 2.4 实验结果
• 2.5 结论
• 第3章 示温漆图像的量化与分割
• 3.1 引言
• 3.2 示温漆图像的预处理
• 3.2.1 示温漆图像的特征分析及其分割流程
• 3.2.2 图像滤波技术
• 3.2.3 彩色图像滤波算法
• 3.2.4 示温漆图像的滤波
• 3.3 示温漆图像的色彩量化
• 3.3.1 彩色空间模型及其转换
• 3.3.2 基于聚类方法的示温漆图像量化
• 3.4 示温漆彩色图像分割
• 3.5 实验结果
• 3.6 结论
• 第4章 基于组件技术的MCNP可视化平台研究
• 4.1 引言
• 4.2 MCNP可视化研究现状与组件技术
• 4.2.1 MCNP计算可视化研究现状
• 4.2.2 组件技术
• 4.3 基于组件技术的MCNP程序三维可视化平台模型
• 4.4 系统核心组件
• 4.4.1 组件划分
• 4.4.2 系统核心组件
• 4.4.3 组件设计与实现
• 4.5 结论
• 第5章 基于语义WEB的科学计算可视化研究
• 5.1 引言
• 5.2 相关技术研究
• 5.2.1 语义Web（Semantic Web）
• 5.2.2 本体（Ontology）
• 5.2.3 Agent和多Agent系统
• 5.3 科学计算可视化知识表示的三个层次
• 5.3.1 术语（Terminology）层次
• 5.3.2 分类学（Taxonomy）层次
• 5.3.3 本体（Ontology）层次
• 5.4 基于多AGENT的语义可视化参考模型
• 5.4.1 基于多Agent的语义可视化参考模型
• 5.4.2 参考模型中Agent的类型及其功能
• 5.5 结论
• 第6章 结论及展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读博士期间发表的论文和科研成果