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基于传输函数的二/三维全时空连续海洋中尺度涡旋流场实时可视化
被引量：
1
1
作者
田丰林
王昊
+2 位作者
刘巍
马颖
陈戈
《海洋科学》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第9期12-27,共16页
海洋中尺度涡旋可视化可以将海洋中尺度涡旋的运动规律以图形图像等直观的方式加以展现,是研究海洋中尺度涡旋强有力的工具。然而,现有的可视化方法存在一些不足,如时空连续可视化框架中的流线不能表现全时空连续的运动过程,应用到海洋...
海洋中尺度涡旋可视化可以将海洋中尺度涡旋的运动规律以图形图像等直观的方式加以展现,是研究海洋中尺度涡旋强有力的工具。然而,现有的可视化方法存在一些不足,如时空连续可视化框架中的流线不能表现全时空连续的运动过程,应用到海洋涡旋提取的特征值受阈值影响严重,交互式传输函数依赖用户经验等。为解决已有的不足,本文首次提出了全时空连续框架和传输函数标准形态模式,将基于区域的涡旋提取技术(Ω准则)应用到海洋中尺度涡旋可视化中,并提出了全时空连续可视化框架二维及三维的GPU实现方案。实验结果表明,本文的可视化方案达到了实时可交互的级别,对于海洋中尺度涡旋交互式可视化具有重要意义。
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关键词
涡旋可视化
传输函数
时空连续
迹线
流线
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职称材料
基于传输函数的中尺度涡旋时空连续可视化
被引量：
1
2
作者
田丰林
朱新升
+2 位作者
刘巍
韩妍娇
陈戈
《海洋学报》
CAS
CSCD
北大核心
2020年第9期119-133,共15页
本文结合二维流线可视化技术和中尺度涡旋识别技术,提出了3种中尺度涡旋时空连续可视化的方法:基于OW参数的涡旋可视化方法、基于栅格模板的涡旋可视化方法和基于矢量模板的涡旋可视化方法,这3种方法分别基于Okubo-Weiss算法、Faghmous...
本文结合二维流线可视化技术和中尺度涡旋识别技术,提出了3种中尺度涡旋时空连续可视化的方法:基于OW参数的涡旋可视化方法、基于栅格模板的涡旋可视化方法和基于矢量模板的涡旋可视化方法,这3种方法分别基于Okubo-Weiss算法、Faghmous的算法和Liu的算法来进行涡旋识别,同时将流场可视化的结果填充到涡旋内部,以获得更好的可视化效果。在可视化过程中本文引入了传输函数来对涡旋中的流线颜色和透明度进行实时交互,能够在控制界面上通过设置Key值点的颜色和位置来控制速度、涡度和OW参数等信息的显示效果。本文在性能和显示效果方面比较了3种方法的优劣。从性能上来讲,性能由高到低依次为:基于OW参数的涡旋可视化方法、基于栅格模板的涡旋可视化方法和基于矢量模板的涡旋可视化方法。从显示效果上来讲,基于OW参数的涡旋可视化方法在三者中最差,效果中有较多的杂乱的短线,同时涡旋边界较小,局限于涡旋核心区;基于栅格模板的涡旋可视化方法较第一种方法的显示效果有所提升,杂乱的短线较少,涡旋相对完整,但由于数据分辨率不够高的原因,在放大多倍后涡旋边界呈现锯齿状;基于矢量模板的涡旋可视化方法显示效果最好,涡旋完整、饱满。同时,因为首先进行了涡旋边界的重构,将涡旋边界矢量化,涡旋边界更加平滑。相对于传统长时间序列的涡旋可视化的方法而言,这3种方法提供了一个美观、动态和更富信息性的可视化方法,同时由于传输函数的加入,其可以成为科研人员研究涡旋的一个实用的工具。
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关键词
涡旋可视化
中尺度涡
传输函数
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职称材料
基于传输函数标准形态模式的海洋涡旋温盐和压力异常三维结构交互可视化
3
作者
田丰林
程亚强
+2 位作者
刘巍
马颖
陈戈
《海洋通报》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第6期617-630,共14页
随着海洋观测技术和海洋数值模拟技术的发展,海洋学家已经能够获取海量的时空连续的海洋数据。但目前人们对于三维海洋大数据缺乏高效的交互可视探索手段,因此,利用科学可视化技术展现海洋数据,以及更深一步地挖掘时空数据规律是建立对...
随着海洋观测技术和海洋数值模拟技术的发展,海洋学家已经能够获取海量的时空连续的海洋数据。但目前人们对于三维海洋大数据缺乏高效的交互可视探索手段,因此,利用科学可视化技术展现海洋数据,以及更深一步地挖掘时空数据规律是建立对海洋大数据从感知到认知的关键技术桥梁。本文利用体绘制技术从传输函数特征点数量、特征颜色映射以及表现特征的线型三个方面,设计针对海洋温盐异常数据以及压力异常数据的传输函数标准形态模式,能够直观有效地表现海洋涡旋温盐和压力异常三维结构。本文优化了球面光线投射算法,在保证绘制质量的情况下,实现了大规模海洋三维涡旋实时交互展示;同时实现了三维数据的内部漫游功能,能够更加清晰且完整地表现局部海洋涡旋的三维结构。通过可视分析发现,处于黑潮延伸体附近的气旋涡(CE,Cy⁃clone Eddy)温度异常呈“上正下负”的三维结构;由于涡旋引起的海水升降运动,部分反气旋涡(AE,Anticyclone Eddy)盐度异常呈现出“上正下负”的三维结构;相较于温盐异常结构,海洋涡旋压力异常结构轮廓更为清晰且不会出现上下不一致的情况。
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关键词
温盐异常
压力异常
传输函数
涡旋可视化
三维结构
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职称材料
题名
基于传输函数的二/三维全时空连续海洋中尺度涡旋流场实时可视化
被引量：
1
1
作者
田丰林
王昊
刘巍
马颖
陈戈
机构
中国海洋大学海洋技术学院深海圈层与地球系统前沿中心
青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室
青岛市计量技术研究院
出处
《海洋科学》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第9期12-27,共16页
基金
国家自然科学基金重点项目(42030406)
青岛海洋科学与技术试点国家实验室“十四五”重大项目“基于人工智能的孪生海洋关键技术与应用示范”(2022QNLM050301-3)
+1 种基金
自然资源部城市国土资源监测与仿真重点实验室开放基金项目(KF-2020-05-085)
中欧龙计划5科技合作项目(58393)。
文摘
海洋中尺度涡旋可视化可以将海洋中尺度涡旋的运动规律以图形图像等直观的方式加以展现,是研究海洋中尺度涡旋强有力的工具。然而,现有的可视化方法存在一些不足,如时空连续可视化框架中的流线不能表现全时空连续的运动过程,应用到海洋涡旋提取的特征值受阈值影响严重,交互式传输函数依赖用户经验等。为解决已有的不足,本文首次提出了全时空连续框架和传输函数标准形态模式,将基于区域的涡旋提取技术(Ω准则)应用到海洋中尺度涡旋可视化中,并提出了全时空连续可视化框架二维及三维的GPU实现方案。实验结果表明,本文的可视化方案达到了实时可交互的级别,对于海洋中尺度涡旋交互式可视化具有重要意义。
关键词
涡旋可视化
传输函数
时空连续
迹线
流线
Keywords
eddy visualization
transfer function
time-space continuous
pathline
streamline
分类号
P731.16 [天文地球—海洋科学]
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职称材料
题名
基于传输函数的中尺度涡旋时空连续可视化
被引量：
1
2
作者
田丰林
朱新升
刘巍
韩妍娇
陈戈
机构
中国海洋大学信息科学与工程学院
青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室
青岛市计量技术研究院
哈尔滨市勘察测绘研究院
出处
《海洋学报》
CAS
CSCD
北大核心
2020年第9期119-133,共15页
基金
山东省海洋科技基金(2018SDKJ0102-08)
国家重点研发项目(2016YFC1401008,2017YFA0603203)
中央高校基础研究基金(201762005)。
文摘
本文结合二维流线可视化技术和中尺度涡旋识别技术,提出了3种中尺度涡旋时空连续可视化的方法:基于OW参数的涡旋可视化方法、基于栅格模板的涡旋可视化方法和基于矢量模板的涡旋可视化方法,这3种方法分别基于Okubo-Weiss算法、Faghmous的算法和Liu的算法来进行涡旋识别,同时将流场可视化的结果填充到涡旋内部,以获得更好的可视化效果。在可视化过程中本文引入了传输函数来对涡旋中的流线颜色和透明度进行实时交互,能够在控制界面上通过设置Key值点的颜色和位置来控制速度、涡度和OW参数等信息的显示效果。本文在性能和显示效果方面比较了3种方法的优劣。从性能上来讲,性能由高到低依次为:基于OW参数的涡旋可视化方法、基于栅格模板的涡旋可视化方法和基于矢量模板的涡旋可视化方法。从显示效果上来讲,基于OW参数的涡旋可视化方法在三者中最差,效果中有较多的杂乱的短线,同时涡旋边界较小,局限于涡旋核心区;基于栅格模板的涡旋可视化方法较第一种方法的显示效果有所提升,杂乱的短线较少,涡旋相对完整,但由于数据分辨率不够高的原因,在放大多倍后涡旋边界呈现锯齿状;基于矢量模板的涡旋可视化方法显示效果最好,涡旋完整、饱满。同时,因为首先进行了涡旋边界的重构,将涡旋边界矢量化,涡旋边界更加平滑。相对于传统长时间序列的涡旋可视化的方法而言,这3种方法提供了一个美观、动态和更富信息性的可视化方法,同时由于传输函数的加入,其可以成为科研人员研究涡旋的一个实用的工具。
关键词
涡旋可视化
中尺度涡
传输函数
Keywords
eddy visualization
mesoscale eddy
transfer function
分类号
P731.16 [天文地球—海洋科学]
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职称材料
题名
基于传输函数标准形态模式的海洋涡旋温盐和压力异常三维结构交互可视化
3
作者
田丰林
程亚强
刘巍
马颖
陈戈
机构
中国海洋大学海洋技术学院深海圈层与地球系统前沿中心
青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室
青岛市计量技术研究院
出处
《海洋通报》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第6期617-630,共14页
基金
国家自然科学基金重点项目(42030406)
青岛海洋科学与技术试点国家实验室“十四五”重大项目(2022QNLM050301-3)
+1 种基金
自然资源部城市国土资源监测与仿真重点实验室开放基金资助课题(KF-2020-05-085)
中欧龙计划5科技合作项目(58393)。
文摘
随着海洋观测技术和海洋数值模拟技术的发展,海洋学家已经能够获取海量的时空连续的海洋数据。但目前人们对于三维海洋大数据缺乏高效的交互可视探索手段,因此,利用科学可视化技术展现海洋数据,以及更深一步地挖掘时空数据规律是建立对海洋大数据从感知到认知的关键技术桥梁。本文利用体绘制技术从传输函数特征点数量、特征颜色映射以及表现特征的线型三个方面,设计针对海洋温盐异常数据以及压力异常数据的传输函数标准形态模式,能够直观有效地表现海洋涡旋温盐和压力异常三维结构。本文优化了球面光线投射算法,在保证绘制质量的情况下,实现了大规模海洋三维涡旋实时交互展示;同时实现了三维数据的内部漫游功能,能够更加清晰且完整地表现局部海洋涡旋的三维结构。通过可视分析发现,处于黑潮延伸体附近的气旋涡(CE,Cy⁃clone Eddy)温度异常呈“上正下负”的三维结构;由于涡旋引起的海水升降运动,部分反气旋涡(AE,Anticyclone Eddy)盐度异常呈现出“上正下负”的三维结构;相较于温盐异常结构,海洋涡旋压力异常结构轮廓更为清晰且不会出现上下不一致的情况。
关键词
温盐异常
压力异常
传输函数
涡旋可视化
三维结构
Keywords
thermohaline anomaly
pressure anomaly
transmission function
eddy visualization
three-dimensional structure
分类号
P714 [天文地球—海洋科学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于传输函数的二/三维全时空连续海洋中尺度涡旋流场实时可视化
田丰林
王昊
刘巍
马颖
陈戈
《海洋科学》
CAS
CSCD
北大核心
2023
1
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于传输函数的中尺度涡旋时空连续可视化
田丰林
朱新升
刘巍
韩妍娇
陈戈
《海洋学报》
CAS
CSCD
北大核心
2020
1
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
基于传输函数标准形态模式的海洋涡旋温盐和压力异常三维结构交互可视化
田丰林
程亚强
刘巍
马颖
陈戈
《海洋通报》
CAS
CSCD
北大核心
2023
0
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