[发明专利]一种基于场线处理技术的三维爆炸场可视化方法

权利要求书

1.一种基于场线处理技术的三维爆炸场可视化方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤1：给定移动立方体方法(MC)中用于生成三角面片的阈值，计算立方体网格各边与等值面的交点，将立方体网格各边与等值面的交点作为三角面片的顶点，所述顶点构成三角面片，再集合所述三角面片生成等值面；立方体网格各边与等值面的交点构成三角面片的类型简化成15种情况；根据所述顶点几何关系计算各三角面片中心处的法向量，将生成的三角面片加入到等值面序列，等值面采用链表形式进行存储；

步骤2：采用OpenGL融合技术对步骤1初步生成的等值面进行半透明绘制，实现对等值面自身及其内部情形的观察和分析；

步骤3：根据所述步骤2半透明绘制结果，判断步骤2所述等值面是否满足等值面筛选原则，若满足等值面筛选原则，将该等值面用于步骤4生成种子点；若不满足等值面筛选原则，返回步骤1调整用于生成三角面片的阈值大小，直到生成符合筛选原则的等值面；

所述等值面筛选原则为：能够产生足够多的种子点；实现对整个爆炸场的完整覆盖，尽量不要存在有缺陷的地方；

步骤4：引入用于控制场线种子点的密度的调整系数e，建立调整系数e、等值面的总面积S、三角面片数量N、子区域的平均面积S_r之间关系；通过调整所述调整系数e，得到相应的子区域平均面积S_r，将子区域平均面积S_r代入种子点生成过程，生成密度合适的种子点，所述密度合适的种子点对应相应可视化效果好的种子点；

步骤5：采用数值积分方法，根据步骤4生成的密度合适的种子点生成场线；所述场线形状用于表示爆炸场的流动特性；

步骤6：对步骤5生成的场线做增强处理，引入最大反射原理下的phone光照模型，对步骤5生成的场线进行明暗处理，增强立体感，解决空间上场线“交叉”引起的视觉混乱问题；通过颜色映射，用颜色表示爆炸场中的矢量大小，得到清晰完整的三维爆炸场可视化效果图。

2.如权利要求1所述的一种基于场线的三维爆炸场可视化方法，其特征在于：还包括步骤7，利用步骤1至步骤6，筛选出适合生成种子点的等值面，通过调整系数e改变种子点数量，解决场线密度过大或过小的问题；利用数值积分方法生成场线，用场线形状表示爆炸场粒子走向；对场线进行增强处理，计算得到其明暗效果与颜色，增强图像的立体感，通过颜色映射用颜色表示爆炸场中的矢量大小，得到清晰完整的三维爆炸场可视化效果图。

3.如权利要求2所述的一种基于场线的三维爆炸场可视化方法，其特征在于：所述移动立方体方法(MC)的原理为：首先给定用于生成三角面片的阈值；然后，逐个处理所有的体元，将体元各顶点处的值与给定的阈值进行比较，找出与等值面相交的体元；当该体元的顶点大于给定的阈值时，将该顶点标示为1，否则标示为0；如果一条边的两个顶点标识不同，则说明该边与等值面相交；最后，通过插值计算求出等值面与体元各边的交点，并将各交点连成三角面片构成该体元中的等值面片，所有体元中的等值面片集合即构成等值面；根据互补对称性和旋转对称性原理，等值面与体元各边的相交类型简化成15种情况。

4.如权利要求1、2或3所述的一种基于场线的三维爆炸场可视化方法，其特征在于：步骤2实现方法为，

将两种颜色各分量依据不透明度a混在一起合二为一；所述不透明度a为颜色处理中(r,g,b,a)的a值，r即red红色、g即green绿色、b即blue蓝色，即(1-a)为透明度；在OpenGL的融合操作中，包含源因子和目的因子两个因子的操作；定义源因子和目的因子分别为(Sr,Sg,Sb,Sa)和(Dr,Dg,Db,Da)，则源因子对应颜色(Rs,Gs,Bs,As)与目的因子对应颜色(Rd,Gd,Bd,Ad)两种颜色融合后的颜色结果是：

(Rs*Sr+Rd*Dr,Gs*Sg+Gd*Dg,Bs*Sb+Bd*Db,As*Sa+Ad*Da)

其中，源因子和目的因子每个元素值取值范围为[0,1]；

得到所述两种颜色融合后的颜色结果，即采用OpenGL融合技术实现对步骤1初步生成的等值面半透明绘制。