基于信息熵的流線質(zhì)量評估和布局.pdf

1、近年來，隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，可視化技術(shù)得到迅猛發(fā)展的同時，其應(yīng)用領(lǐng)域也更加廣泛?；诹骶€的矢量場可視化是科學(xué)可視化的重要分支，航空航天、高速列車氣動分析、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域均有重要作用。基于流線的矢量場可視化研究中最重要的一個方向就是種子點布置問題。經(jīng)過多年的研究，各種各樣的種子點布置算法出現(xiàn)百家爭鳴的局面，但目前這些種子點布局算法由于性能問題或3D問題的遮擋等問題很難應(yīng)用到工程中，且流線質(zhì)量評估的方法寥寥無幾，沒有一種通用方法能夠有效評

2、估流線對流場的反映程度。因此提出一種更優(yōu)的布局算法和流線質(zhì)量評估算法在可視化領(lǐng)域有很重要的背景。
　　本文提出了一種基于信息熵的矢量場種子點評估和布局算法。首先，基于信息熵流線布局算法能有效捕捉矢量場中的主要特征，并利用模板將這些特征加強顯示。然后，流線擴散算法能夠基于生成的流線恢復(fù)出中間矢量場，通過恢復(fù)的矢量場和輸入矢量場的條件熵值量化評估現(xiàn)有流線對矢量場的信息反映程度。當(dāng)流場中流線對流場信息反映不足，則進行重要性采樣布點。重要

3、性采樣布點能夠在流場中最需要新的種子點的區(qū)域進行布點，生成新的流線。每次重要性采樣布點后需重新評估當(dāng)前流線質(zhì)量，反復(fù)迭代直到條件熵收斂。
　　使用該方法，我們對Isabel颶風(fēng)數(shù)據(jù)、Rayleigh-Bénard對流現(xiàn)象和圓臺繞流數(shù)據(jù)集進行了分析，得到了相對應(yīng)的流線圖。這些流線圖能夠覆蓋整個流場且能很好的反映流場特征;能夠?qū)τ脩舾鼮殛P(guān)注的特征區(qū)域加強顯示，而用戶關(guān)注度較小區(qū)域放置的流線數(shù)目也較少，但不會妨礙用戶對流場結(jié)構(gòu)的理解。實