● 摘要
空间电磁信息可视化属于科学计算可视化的范畴。电磁场强在空间中有丰富的结构，大量的变化，这些变化有其自身规律，但不容易被人察觉。这些变化规律，组成某种结构特性，如何分析并显示这些特征，是电磁场可视化研究的重要内容。现有的一些研究主要着眼于某些特定等值面或多等值面的构建，使用间接体可视化的方法，能够一定程度的表现空间电磁场强的部分结构，不能较好地展示整个电磁场强的变化规律等，更不能发现其内部变化的结构特征。本文为了揭示空间电磁场强分布的结构特征，开展了以下研究工作，主要包括：1、提出了一种基于物序和像序相结合的光线投射算法。本文围绕空间电磁场直接和间接可视化技术，分析了相关技术的当前进展，研究提出并实现了一种基于物序和像序相结合的光线投射算法，实现了空间电磁场强的直接体可视化。该方法将每个数据点视为一个单独的光源，最终的屏幕图像相当于是由很多个点光源相互叠加而成。2、给出了一种基于临界点理论的特征可视化方法。为了更好地分析空间电磁场强数据特性，采用中心差分法估算空间点位的梯度值，将空间电磁场强转换为空间电磁梯度矢量场。然后，给出了一种基于临界点理论的空间电磁场强结构特征可视化方法。该方法研究了电磁场中关键点的分类情况，并分析了该方法在离散电磁场的局限性。3、设计和实现了一个空间电磁场强结构特征可视化实验演示系统。该系统主要实现了标量场可视化算法，矢量场几何可视化、特征可视化算法，并集成在一个系统，易于对比实验。最后，总结了本文的主要工作，并对下一步的研究工作进行了展望。