面向工程與科學計算的分布式可視化系統(tǒng)研究.pdf

1、本文深入研究了一類分布式可視化原型系統(tǒng)的軟件框架和核心算法。軟件框架設計方面，針對協(xié)同操作的需求，重點關注分布式可視化的協(xié)同控制權管理、協(xié)同會話重建和可視化過程共享問題。核心算法方面，針對標量場，為實現大規(guī)模數據的快速可視化，實現了一類面向非結構化網格的并行元投影體繪制算法；針對矢量場，為清晰地展示特征區(qū)域的流體流動結構，實現了一類三維矢量場流動拓撲算法。 本文分析三個協(xié)同可視化模型，然后提出一個基于命令模式的分布式協(xié)同可視化系

2、統(tǒng)框架。這個框架分成兩個部分。一部分是一個分布式可視化子系統(tǒng)，另一部分是一個稱為CESC_Remote_DI協(xié)同部件。通過使用CESC_Remote_DI，實現研究人員間的協(xié)同可視化操作。針對協(xié)同可視化控制權限，本文采用主從模式，實現協(xié)同控制權的管理，并且該控制權可以在協(xié)同者之間相互傳遞。通過使用緊湊、智能的控制信息，協(xié)同會話的每一步操作都記錄在一個文本文件中，這樣可以實現遠程協(xié)同會話重建。該軟件框架在協(xié)同部件之間要求很小通訊的帶寬；并

3、且在協(xié)同環(huán)境下的響應速度與單機時候的響應速度幾乎一樣。因此所有的協(xié)同者幾乎在同時能夠看到高精度的、動態(tài)的3D場景。如果網絡帶寬允許，CESC_Remote_DI協(xié)同部件正常是和桌面視頻工具一起使用，否則該協(xié)同部件和電話會議工具一起使用。 元投影體繪制算法是非結構化網格標量場繪制的典型算法。硬件加速的元投影算法存在顯存和帶寬的限制，這制約了它在大規(guī)模標量場可視化中的應用，因此本文選用了軟件掃描的元投影體繪制算法，并通過算法的并行化

4、提高其對大規(guī)模數據集的適用性。集成外表面提取及光柵化算法，并構造外表面圖像空間坐標的A-Buffer數據結構，解決了非凸幾何網格的體繪制問題。為提高并行算法的效率和可擴展性，采用靜態(tài)輪轉算法較好地實現了負載平衡。在網格單元掃描轉換和光線段局部合成環(huán)節(jié)運用異步通訊機制，實現了較好的并行效率。 針對CFD流場可視化，本文研究一類基于關鍵點分類的三維矢量場流動拓撲結構抽取算法，以避免傳統(tǒng)矢量場可視化算法(如箭頭、流線或流面)畫面不清晰