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第1章 绪论1

1．1 可视化的概念与作用1

1．1．1 科学可视化的概念1

1．1．2 科学可视化的作用1

1．2 可视化的历史背景与发展2

1．2．1 历史背景2

1．2．2 发展概况3

1．2．3 面向21世纪可视化技术的展望4

1．3 可视化参考模型5

1．3．1 基于可视分析的研究模型6

1．3．2 可视化过程模型6

1．3．3 基于可视可听的扩展模型7

1．4 可视化的实现基础8

1．4．1 硬件基础9

1．4．2 软件平台10

1．5 可视化研究内容10

1．5．1 可视化工具研究10

1．5．2 可视化过程研究12

1．5．3 可视化应用研究13

第2章 并行与分布式可视化基础16

2．1 并行与分布式可视化研究领域16

2．1．1 远程与分布式可视化平台16

2．1．2 分布式可视化软件环境17

2．1．3 分布式可视化工具及应用软件17

2．1．4 分布式可视化应用18

2．2 分布式可视化硬件、软件支持环境18

2．2．1 分布式可视化硬件支持环境18

2．2．2 分布式可视化软件支持环境21

2．2．3 分布式可视化软件结构22

2．3 分布式可视化负载平衡方法23

2．4 分布式可视化数据管理26

2．5 并行与分布式可视化的发展趋势和面临问题27

2．5．1 并行与分布式可视化的发展趋势27

2．5．2 并行与分布式可视化面临的问题27

第3章 等值线和等值面生成技术及其并行算法29

3．1 等值线生成技术29

3．1．1 网格扫描法30

3．1．2 单元剖分法31

3．1．3 步进法32

3．1．4 连续光滑等值线的生成33

3．1．5 曲面上等值线的生成33

3．2 从切片中重构表面35

3．2．1 拓扑重构35

3．2．2 几何重构40

3．3 等值面生成技术40

3．3．1 Cuberille算法41

3．3．2 Marching Cubes算法42

3．3．3 Dividing Cubes算法44

3．4 等值面生成的并行算法44

3．4．1 等值面生成的并行Marching Cubes算法44

3．4．2 等值面生成的流水线算法47

第4章 并行与分布式体绘制技术50

4．1 体数据的来源与分类50

4．1．1 体数据的获取方法50

4．1．2 体数据的网格分类50

4．2 三维标量场并行体绘制技术52

4．2．1 三维标量场体绘制原理与算法52

4．2．2 三维标量场的并行体绘制算法57

4．2．3 并行体系结构及其特点57

4．2．4 并行程序的基本模式58

4．3 并行像序体绘制技术59

4．3．1 SIMD结构上的并行Ray Casting算法59

4．3．2 MIMD结构上的并行Ray Casting算法60

4．4 并行物序体绘制技术62

4．4．1 MIMD结构上的直接并行算法62

4．4．2 任务分配策略63

4．4．3 MIMD结构上的并行Splatting算法实现与改进63

4．4．4 层次Splatting方法的并行优化65

4．5 非规则数据场并行体绘制技术66

4．5．1 非规则数据场体绘制技术66

4．5．2 非规则数据场并行体绘制算法68

4．6 并行体绘制技术的研究趋势69

第5章 向量场可视化技术70

5．1 向量场定义和数据分类70

5．2 向量场可视化技术分类70

5．3 局部技术71

5．3．1 数据探针71

5．3．2 平流方法71

5．4 全局技术76

5．4．1 向量图76

5．4．2 点噪声76

5．4．3 线性积分卷积78

5．4．4 纹理Splat79

5．5 分类技术81

5．5．1 拓扑分析81

5．5．2 涡提取82

5．6 非定常向量场可视化83

5．6．1 脉线和时间线83

5．6．2 非定常纹理方法85

第6章 模块化可视化环境及其并行与分布处理技术86

6．1 可视化软件系统分类86

6．1．1 可视化子程序库86

6．1．2 Turnkey可视化系统86

6．1．3 模块化可视化环境87

6．2 模块化可视化环境概述87

6．2．1 概念与特点87

6．2．2 发展状况88

6．2．3 存在的问题90

6．2．4 发展方向91

6．3 MVE模型及实现方法92

6．3．1 可视化应用的数据流图表示92

6．3．2 面向对象的系统模型93

6．3．3 数据模型及其实现方法94

6．3．4 模块模型及其实现方法96

6．3．5 执行模型及其实现方法98

6．4 MVE界面及实现方法102

6．4．1 用户模型与用户界面102

6．4．2 可视语言与可视程序设计原理103

6．4．3 可视程序设计界面与环境106

6．5 MVE的并行与分布实现方法108

6．5．1 数据流的并行性与分布性108

6．5．2 功能分布与控制并行109

6．5．3 模块内和模块间的数据并行110

6．5．4 流水线处理111

第7章 可视化的典型应用112

7．1 三维医学图像112

7．2 计算流体动力学115

7．3 有限元分析118

7．4 信息可视化120

7．5 气象可视化121

7．6 数学、物理与生物化学123

7．7 体图形学126

7．8 军事127

7．9 娱乐130

7．10 其他重要领域132

第8章 面向对象可视化134

8．1 面向对象技术概要134

8．2 面向对象的概念134

8．2．1 对象136

8．2．2 继承137

8．3 面向对象的建模与设计137

8．3．1 对象模型138

8．3．2 动态模型139

8．3．3 功能模型139

8．4 面向对象的可视化系统设计141

8．5 一个典型的面向对象的可视化系统简介141

8．5．1 图形模型142

8．5．2 可视化模型143

8．5．3 图像模型144

第9章 基于Web的可视化146

9．1 Web可视化的由来146

9．2 早期的Web可视化147

9．3 VRML可视化服务器150

9．4 用Java语言实现可视化151

9．5 Java3D154

9．6 VRML、Java和EAI的关系157

9．7 Web可视化的发展方向164

第10章 虚拟现实165

10．1 虚拟现实概述165

10．1．1 引言165

10．1．2 虚拟现实的基本概念及特征165

10．1．3 虚拟现实系统的分类167

10．1．4 虚拟现实技术存在的问题及发展方向168

10．2 虚拟现实系统的硬件169

10．2．1 图像生成器169

10．2．2 操纵与控制设备169

10．2．3 位置跟踪170

10．2．4 视觉显示技术及设备170

10．2．5 听觉技术及设备171

10．2．6 触觉和力觉172

10．3 虚拟现实系统的软件172

10．3．1 虚拟现实软件简介173

10．3．2 虚拟现实程序的构成174

10．4 虚拟现实造型语言简介177

10．4．1 VRML的特性178

10．4．2 VRML的内容与功能179

10．5 虚拟现实在科学可视化中的应用179

10．5．1 行星表面的可视化180

10．5．2 NASA Ames的虚拟风洞180

10．5．3 分子合成181

参考文献182