基于OpenGL的交互式有限元后处理可视化程序开发

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1、南京理工大学硕士学位论文基于OpenGL的交互式有限元后处理可视化程序开发姓名：尤志祥申请学位级别：硕士专业：导航、制导与控制指导教师：孙宇新20090621颂I：论义恭十OpenGL的交互式有限几后处理町视化程序开发摘要科学计算可视化涉及计算机图形学、数字图像处理和其他多种学科领域，将科学与工程计算过程及计算结果转换为图形及图像在屏幕上显示，并与之进行交互处理。对于特定物理模型丌展科学计算，常产生大量的输出数据，而如何有效地处理这些数据，从中提取出所需要的关键信息，并形象、直观地显示，是实现对

2、物理模型有效理解和正确分析的关键问题之一，图形可视化是解决这一问题的主要手段。本文在对科学计算可视化技术进行分析研究的基础上，将其应用于有限元分析标量数据的分析处理之中，实现了对计算数据准确、清晰的交互式可控制图像处理。首先讨论了本研究所用到的计算机图形学基本理论，为后续的研究提供了坚实的理论基础：分析了本文丌发的可视化系统用到的基本工具，包括面向对象技术；建立了MFC和OpenGL的系统框架，为随后的程序编写提供理论支持。其二，针对二维标量数据，主要采用等值线和等值云图来描述。在分析各类等值线

3、和等值云图算法的基础上，选择合适的算法，利用OpenGL开发出二维有限元数据后处理程序，并与商业软件Tecplot绘制结果进行分析比较，二者显示效果近似；将线性插值法和等值线填充法相比较，前者所得图形更能够准确的反映标量场的变化。其三，针对三维标量数据，在计算机图形学基础之上，研究了各种消隐算法，并选择Z．buffer测试法，利用OpenGL的渲染功能，独立开发了一套有限元后处理三维可视化程序，实现三维模型表面等值云图绘制。第四，利用VC++和OpenGL搭建了有限元后处理可视化系统，实现了对可

4、视化图，．形处理与分析的控制，设计了良好的用户界面，完善了人机交互功能，用户能轻松方便的使用本可视化系统；本研究工作所编写的科学计算后处理程序不仅具有高计算效率、高的显示精度、良好的人机交互界面，而且由于掌握源代码，而具有良好的可发展性和可移植性。／关键词：科学计算可视化，OpenGL，人机交互AbstractTheVisualizationinscientificreferstoinvolvethecomputergraphics，digitalimageprocessingandotherm

5、anykindsofdisciplinedomaintransformsthescienceandengmeenngcalculationprocessandthecomputedresultintothegraphandimagedemonstratedonthescreen．andcarriesonitwithprocessingalternafely．ThescientificcomputationaccordingtospecialphysicalmodelresultsinSOlarg

6、enumberofdatathatmakesprocessingthesedataefficientlyandpicking．upthekeyinformationneededthekeyproblemastotheunderstandingofphysicalmodel．Basedontheresearchonthescientificvisualizationtedmology’thispaperappliedtheresultintotheanalysisandprocessingofth

7、efiniteelementdata．ForthatmostphysicalquantitiesinfiniteelementdataarescalarandsomevectorsCanbedisplayedasscalar,thispaperresearchedthevisualizationofscalarfieldFirstly,thebasictheoryincomputergraphicsinvolvedinfinitepostprocessingvisualizationisdisc

8、ussedinthispaper,includingthemodelbuilding，projectiontransfonnationandkindsofGeometricTransformationwhichprovidethetheorybasisforthefurtherdevelopment．Secondly’forthatcontourlineandcloudpictureisusedtodescribetwo-dimensionalscalardat乱linearinterpolat