基于OpenGL的交互式有限元后处理可视化程序开发

来源 :南京理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xytim021
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科学计算可视化涉及计算机图形学、数字图像处理和其他多种学科领域,将科学与工程计算过程及计算结果转换为图形及图像在屏幕上显示,并与之进行交互处理。对于特定物理模型开展科学计算,常产生大量的输出数据,而如何有效地处理这些数据,从中提取出所需要的关键信息,并形象、直观地显示,是实现对物理模型有效理解和正确分析的关键问题之一,图形可视化是解决这一问题的主要手段。本文在对科学计算可视化技术进行分析研究的基础上,将其应用于有限元分析标量数据的分析处理之中,实现了对计算数据准确、清晰的交互式可控制图像处理。首先讨论了本研究所用到的计算机图形学基本理论,为后续的研究提供了坚实的理论基础;分析了本文开发的可视化系统用到的基本工具,包括面向对象技术;建立了MFC和OpenGL的系统框架,为随后的程序编写提供理论支持。其二,针对二维标量数据,主要采用等值线和等值云图来描述。在分析各类等值线和等值云图算法的基础上,选择合适的算法,利用OpenGL开发出二维有限元数据后处理程序,并与商业软件Tecplot绘制结果进行分析比较,二者显示效果近似;将线性插值法和等值线填充法相比较,前者所得图形更能够准确的反映标量场的变化。其三,针对三维标量数据,在计算机图形学基础之上,研究了各种消隐算法,并选择Z-buffer测试法,利用OpenGL的渲染功能,独立开发了一套有限元后处理三维可视化程序,实现三维模型表面等值云图绘制。第四,利用VC++和OpenGL搭建了有限元后处理可视化系统,实现了对可视化图形处理与分析的控制,设计了良好的用户界面,完善了人机交互功能,用户能轻松方便的使用本可视化系统;本研究工作所编写的科学计算后处理程序不仅具有高计算效率、高的显示精度、良好的人机交互界面,而且由于掌握源代码,而具有良好的可发展性和可移植性。
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