基于OpenGL技术的电磁场数据的图形可视化研究

论文摘要

为分析通信车的电磁兼容（EMC）问题,本课题组开发了相应的分析软件。EMC分析产生的电磁场数据数量极大,寻找其规律十分必要。为此,我们采用了科学计算可视化的研究方法,这也是现代计算机图形学研究的热点之一。本文通过对系统目标以及可视化需求的分析,在MFC框架下采用面向对象的编程语言VC++,结合OpenGL的编程环境实现了通信车车体面电流、线电流数据的三维可视化显示和近场场强云图、仿真方向图的二维显示。同时结合软件的实现,对在OpenGL中如何应用光照设置、生成动画、显示三维字体、转变视角、存储图像等技术进行了详细论述。在彩色云图的数据处理过程中,本文采用了质心-中点算法与二次插值算法分别实现了面元的离散与电磁数据场量的插值。将本文结论用于电磁兼容分析,可以使我们清楚地认识天线及散射体产生的空间场强的分布规律。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 国内外相关技术的研究发展与现状
• 1.2.1 科学计算可视化技术
• 1.2.2 国外国内可视化在电磁场领域的应用研究状况
• 1.2.3 OpenGL 技术简介
• 1.3 课题研究内容
• 1.4 电磁场分析软件的总体框架
• 第2章 OpenGL 技术简介
• 2.1 OpenGL 的发展
• 2.1.1 关于OpenGL
• 2.1.2 从OpenGL 1.X 到2.0
• 2.2 OpenGL 的基本操作
• 2.3 OpenGL 图形的实现
• 2.3.1 OpenGL 图形处理系统的层次结构
• 2.3.2 渲染上下文（RC）
• 2.3.3 OpenGL 的颜色表示
• 2.3.4 像素格式
• 2.3.5 OpenGL 处理流程
• 2.4 OpenGL 开发库的基本组成
• 2.4.1 OpenGL 开发组件
• 2.4.2 OpenGL 函数
• 2.5 OpenGL 编程环境的初始化
• 第3章 电磁场数据可视化技术及图形动态显示技术
• 3.1 矩量法与电磁场数据的可视化
• 3.1.1 矩量法
• 3.1.2 电磁场数据的可视化
• 3.2 面电流显示中的离散算法
• 3.2.1 面元离散算法设计
• 3.2.2 场数据插值算法设计
• 3.3 颜色映射与生成动画
• 3.3.1 场量值与颜色值的映射
• 3.3.2 用OpenGL 双缓存技术实现动画
• 第4章 面电流及线电流的可视化实现
• 4.1 面电流及线电流显示程序的功能与实现步骤
• 4.1.1 面电流显示界面与所实现的功能
• 4.1.2 面电流与线电流显示的实现过程
• 4.2 面电流云图的数值计算
• 4.2.1 面电流数据结构
• 4.2.2 面电流数据处理技术
• 4.3 面电流显示使用的OpenGL 技术
• 4.3.1 视图转换与模型转换
• 4.3.2 消隐
• 4.3.3 向场景中添加光照
• 4.3.4 保存图象
• 4.3.5 写入3D 文字
• 4.4 面电流及线电流显示实例
• 第5章 场强的可视化实现
• 5.1 场强云图显示程序的功能与实现步骤
• 5.2 场强云图的数值计算
• 5.3 场强彩色云图生成过程中采取的方法与技巧
• 5.4 场强云图显示实例
• 第6章 通信车系统仿真方向图的生成
• 6.1 方向图显示程序的功能与实现步骤
• 6.2 场强的采样空间与数据归一化
• 6.3 方向图的绘制
• 6.4 方向图显示实例
• 第7章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果