可视化方法与技术VIP免费

可视化方法与技术计算机系统在各领域中的广泛应用导致海量数据的产生，数据处理能力的滞后迫切需要研究和开发新的信息处理技术和方法基于此，海量、异构、时变、多维数据的可视化表示和分析在各领域中日益受到重视并得到越来越广泛的应用。一、可视化概述测量的自动化、网络传输过程的数字化和大量的计算机仿真产生了海量数据，超出了人类分析处理的能力。可视化提供了解决这种问题的一种新工具。一般意义下的可视化定义为：可视化是一种使复杂信息能够容易和快速被人理解的手段，是一种聚焦在信息重要特征的信息压缩语言，是可以放大人类感知的图形化表示方法。可视化就是把数据、信息和知识转化为可视的表示形式并获得对数据更深层次认识的过程。可视化作为一种可以放大人类感知的数据、信息、知识的表示方法，日益受到重视并得到越来越广泛的应用。可视化可以应用到简单问题，也可以应用到复杂系统状态表示，从可视化的表示中人们可以发现新的线索、新的关联、新的结构、新的知识，促进人机系统的结合，促进科学决策。可视化充分利用计算机图形学、图像处理、用户界面、人机交互等技术，形象、直观地显示科学计算的中间结果和最终结果并进行交互处理。可视化技术以人们惯于接受的表格、图形、图像等方法并辅以信息处理技术将客观事物及其内在的联系进行表现，可视化结果便于人们记忆和理解。可视化为人类与计算机这两个信息处理系统之间提供了一个接口。可视化对于信息的处理和表达方式有其它方式无法取代的优势，其特点可总结为可视性、交互性和多维性。二、可视化技术目前，可视化技术包括数据可视化、科学计算可视化、信息可视化和知识可视化等，这些概念及应用存在着区别、交叉和联系。（一）数据可视化数据可视化技术指的是运用计算机图形学和图像处理技术，将数据转换为图形或图像在屏幕上显示出来，并进行交互处理的理论、方法和技术。数据可视化的重点是将多维数据在二维或三维空间内显示，这对初步的数据分类理解是有意义的。针对于此，产生了许多数据可视化的技术，大体分为散点矩阵法、投影矩阵法、平行坐标法、面向象素的可视化技术、层次技术、动态技术、图标表示技术、直方图法及一些几何学技术等等。此外还采用主成分分析、因子分析、投影寻踪、主曲线、主曲面、多维标度图和自组织映射等方法将多维变量表示为二维变量，依据此算法对数据进行简单分类，并了解各个特征属性之间的关系。（二）科学计算可视化科学计算可视化，指的是利用计算机图形学和图像处理技术将工程测量数据、科学计算过程中产生的数据及计算结果转换为图形图像在屏幕上显示出来，并进行交互处理的理论、方法和技术。科学计算数据可以划分为结构化数据，非结构化数据和混合型数据，科学计算数据还可以分为标量、矢量和张量数据。科学计算可视化技术主要有两个难点：一是分类，研究如何判断出可视化对象的类别；二是绘制，研究如何将可视化对像真实、高效地显示在屏幕上，使得用户可交互式查看。科学计算数据的三维重建方法有大致可分为面绘制和体绘制两类。面绘制方法首先在三维空间数据场中构造出中间几何图元如平面、曲面等，然后再由计算机图形学技术实现绘制显示。其基本思想是提取感兴趣物体的表面信息，再用绘制算法根据光照、明暗模型进行阴影和渲染后得到最后的显示图像；体绘制是一种直接由三维数据场产生屏幕上二维图像的技术。体绘制技术研究的是如何表示、维护和绘制体数据集，从而提供洞察数据内部结构和理解物质复杂特性的机制。体绘制技术最大优点是可以探索物体的内部结构，可以描述非定形的物体如肌肉等，而面绘制在这些方面比较弱。（三）信息可视化信息可视化就是利用计算机支撑的、交互的、对抽象数据的可视表示，来增强人们对这些抽象信息的认知信息可视化是将非空间数据的信息对象的特征值抽取、转换、映射、高度抽象与整合，用图形、图像、动画等方式表示信息对象内容特征和语义的过程。信息对象包括文本、图像、视频和语音等类型，它们的可视化是分别采用不同模型方法来实现的。信息可视化研究人、计算机表示的信息以及它们相互影响的技术。而人机交互是研究人、计算...