可视化|可视化的类型与模型

叶一片2023-09-122024-07-08

一、可视化的类型

运用计算机图形学和图像处理的研究成果创建视觉图像，替代那些规模庞大而又错综复杂的数字化呈现形式，帮助人们更好地理解科学技术概念和科学数据成果。

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，以增强人们对这些抽象信息的认知，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，它们的可视化分别采用不同模型方法实现。

科学可视化最初称为“科学计算之中的可视化”(Visualization In Scientific Computing，VISC) 运用计算机图形学和图像处理的研究成果创建视觉图像，替代那些规模庞大而又错综复杂的数字化呈现形式，帮助人们更好地理解科学技术概念和科学数据结果。

科学可视化的研究重点有两个

一是判断可视化对象的类别，判断类别之后才能确定如何用计算机来进行可视化表现;
二是将研究对象以最接近真实事物的效果快速地绘制出来，不仅以单纯展示的方式显现出来，而且能通过虚拟空间的方式让人们身临其境，用视觉、触觉等交互方式进行观察、理解和研究。

体可视化
- 研究对象主要是体数据，即三维采样数据，是工程领域及医学领域等各类科学领域中常见的数据类型。
- 体可视化技术包括等值面的抽取技术(Iso-surfaces Extraction Technique)、直接体绘制(Direct Volume Rendering)等
流场可视化
- 运用计算机图形学和图像处理技术，将流场数据转换为二维或三维图形、图像或动画进行呈现，并详细分析其模式和相互关系，是计算流体力学研究与工程实践中不可缺少的手段。
- 大规模数据可视化研究的重点是如何高效快捷地对海量数据进行处理。

等值线方法
- 等值线是制图对象某一数量指标值相等的各点连成的平滑曲线，由地图上标出的表示制图对象数量的各点采用内插法找出各整数点绘制而成。每两条等值线之间的数量差额多为常数，可通过等值线的疏密程度来判断现象的数量变化趋势。

立体图法
- 立体图像已逐渐成为国内外相关领域的研究热点，其应用前景非常广泛，如3D TV、自由视点TV、3D照相机等，这些领域不仅仅需要高质量的图像信号，对图像的附加信息要求也很高。
矢量数据场的直接法和流线法
- 矢量数据主要是指大比例尺地形图。
- 矢量数据一般通过记录坐标的方式来尽可能将地理实体的空间位置表现得准确无误。

科学可视化系统大致由以下几个部分组成：

目前，众多的科学可视化系统采用“可视化流水线”作为理论模型，如图：

顺序模型
- 数据可视化的流程分为了七步：获取、分析、过滤、挖掘、表示、修饰、交互。为了使这个流程更便于理解，把这七步归纳为三大部分，即原始数据的转换、数据的视觉转换以及界面交互。
分析模型
- 数据表示与转换
- 数据的可视化呈现
- 用户交互
- 分析推理
循环模型
- 探索循环
- 验证循环
- 知识产生循环