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Splat 79
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 Java3D 154
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