基于聚類的流面自動生成方法研究.pdf

1、基于流面的流場可視化方法是科學(xué)可視化的重要分支，在航空航天等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。傳統(tǒng)的流面可視化方法需要用戶在流場中手動地布置種子線，然而在陌生流場中，用戶并不知道為了生成表現(xiàn)力豐富的流面該往何處布線，布置大量流面又會導(dǎo)致雜亂與遮擋等問題。
　　本文提出了一種基于聚類分析的流面自動布局法，這個框架包括根據(jù)流動情況對流場進(jìn)行聚類分析、在每個類中生成種子線和流面積分三部分。
　　首先，根據(jù)流場中不同區(qū)域的流動情況并不一致的特點(diǎn)，

2、本文提出采用聚類方法對流場數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。通過對點(diǎn)坐標(biāo)、曲率、速度變化量的比較，將具有相似變化程度的數(shù)據(jù)點(diǎn)分為一類。通過改進(jìn)的K-means算法實現(xiàn)這一過程。本文通過改進(jìn)初始聚類中心的選擇方法，使得初始聚類中心間的相似度盡可能低，從而減少了迭代次數(shù)，加快了聚類過程并通過輪廓系數(shù)選擇合適的聚類個數(shù)。
　　根據(jù)流動情況對流場數(shù)據(jù)完成聚類后，對每個類我們使用一張流面來表示。本文采用以聚類中心為起點(diǎn)，沿著曲率場流動方向進(jìn)行積分的方式得到種子

3、線。通過分析，這種方式生成的種子線能夠較好的貼合流場流動情況，并且遮擋現(xiàn)象較少。
　　種子線生成完畢后，就用迭代版的前沿推進(jìn)法生成流面。傳統(tǒng)的前沿推進(jìn)法采用遞歸的思想進(jìn)行流面生成工作，不但占用棧區(qū)資源，還會進(jìn)行許多無用計算，導(dǎo)致程序運(yùn)行時間太長。本文對此做出相應(yīng)的改進(jìn)，使用迭代版的前沿推進(jìn)法，減少了程序運(yùn)行的時間開銷與?？臻g的開銷。傳統(tǒng)前沿推進(jìn)法在加入新點(diǎn)時采用中點(diǎn)法插值，本文采用Hermite插值法，能夠保證4階光滑。