專利名稱：一種電磁場強度實時可視化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電磁場強度實時可視化方法。
技術(shù)背景電磁場可視化技術(shù)研究是以現(xiàn)有三維立體空間的電磁場點數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，借 助可視化技術(shù)，全面表現(xiàn)地面空間的電磁信號的類型、屬性、分布等情況，，以 期對受電磁場影響的物體比如飛機的制導(dǎo)和控制提供依據(jù)。可視化是對科學(xué)計 算中所產(chǎn)生的大量的、抽象的或不可見的計算結(jié)果及數(shù)據(jù)進行深入分析，借助計 算機圖形學(xué)和圖像處理等技術(shù)，把計算機中所涉及的和所產(chǎn)生的數(shù)字信息轉(zhuǎn)變 為直觀的、以圖像或圖形信息表示的、隨時間和空間變化的物理現(xiàn)象或物理量， 從而使專業(yè)人員能夠觀察到計算和模擬過程，并提供與計算和模擬的視覺交互 的手段?！队嬎銠C與數(shù)字工程》2005年10期公開了《空間電磁場三維可視化技術(shù) 研究》，該文研究并實現(xiàn)了兩種典型的線狀和點狀強電磁輻射源設(shè)施高壓輸電 線路和電視發(fā)射塔的電磁場，通過三個流程來實現(xiàn)三維電磁場的實時可視化。 該技術(shù)首先實現(xiàn)三維電磁場數(shù)據(jù)生成，對不同的影響因素分別進行了理論分析 并進行建模計算，得到空間電磁場規(guī)則離散點的三維坐標(biāo)和電磁場強度數(shù)據(jù)； 第二步實現(xiàn)三維電磁場可視化映射，決定通過重構(gòu)等值曲面圖來表現(xiàn)電磁場強 度的分布情況。以現(xiàn)有數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，借助三維數(shù)據(jù)場構(gòu)造等值面的經(jīng)典算法 MarchingCubes算法，計算得到電磁場等值面三角面片的三維坐標(biāo)和法向向量， 用三角片網(wǎng)格擬合電磁場等值面。最后，以0penGL為工具，通過三維圖形的 建模、變換、消隱、顏色和光照，實現(xiàn)了三維電磁場等值面的繪制和顯示，以 及實時互動。但該技術(shù)僅僅實現(xiàn)了對靜態(tài)電磁場和電磁標(biāo)量數(shù)據(jù)的三維可視化，沒有 考慮動態(tài)可變電磁場和電磁矢量數(shù)據(jù)的可視化問題，可視化方案單一；而且該 技術(shù)以層為單位掃描數(shù)據(jù)，相對比較獨立，電磁場三維重構(gòu)中的數(shù)據(jù)量大；在 三維數(shù)據(jù)場可視化的過程中運用了大量的算法，包括離散點數(shù)據(jù)的讀取，調(diào)用 和存儲，數(shù)據(jù)的掃描和搜索，等值面的重構(gòu)，等值面三角面片的三維坐標(biāo)的插 值運算和法向向量的計算，等值面三角面片的渲染和繪制等等，運行速度較慢; 該技術(shù)是通過幾何單元拼接擬合物體表面來描述物體三維結(jié)構(gòu)的，即用表面繪 制方法來實現(xiàn)三維等值面可視化的，由于考慮了對稱的緣故，系統(tǒng)并沒有實現(xiàn) 三維電磁場數(shù)據(jù)的隨意切割，不能顯示任意截面的等值面情況。另外，由于表 面繪制方法不能保留數(shù)據(jù)的完整性，其物體僅顯示為一個空殼，表面里面沒有 東西。由于電磁輻射源的多樣性、連續(xù)性、變化性等特點，采用單一的可視化方 式很難表現(xiàn)出電磁場的各種分布變化等規(guī)律。存儲數(shù)據(jù)量大，系統(tǒng)運行需要依 賴高性能的硬件， 一般只能在圖形工作站上面實現(xiàn)，限制了其的普及應(yīng)用，且 大量的算法應(yīng)用造成運行速度慢，也影響了實時效果。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種可以在普通PC平臺上使用的、具有可視化方式 多樣性、變化性和動態(tài)性的電磁場強度實時可視化方法。 本發(fā)明的目的是通過實施下述技術(shù)方案來實現(xiàn)的 一種電磁場強度實時可視化方法，其特征在于包括如下步驟 步驟h電磁場強度數(shù)據(jù)重構(gòu)；步驟l丄電磁場強度數(shù)據(jù)采集由傳感器實時采集得到離散點形式的空間電磁場強度數(shù)據(jù)；采集的主 要數(shù)據(jù)集中在電磁場發(fā)射源附近；電磁場數(shù)據(jù)由電磁場檢測器實時傳輸； 步驟1.2:數(shù)據(jù)存儲；采用原始線性表形式存儲電磁場強度數(shù)據(jù)；每個存儲單元的形式為 P(x, y, z, r， E);其中，x， y， z表示采集的電磁場數(shù)據(jù)點的中心空間坐標(biāo)，r 為該電磁場強度代表區(qū)域的空間半徑；E表示該點的電磁數(shù)據(jù)強度； 步驟2:可視化映射； 步驟2.1:數(shù)據(jù)管理從原始的線性表中依次讀取每個存儲單元的數(shù)據(jù)；對電磁場強度數(shù)據(jù)進行空間分塊；采用八叉樹形式存儲；每個非葉子節(jié)點存儲指向自身子空間節(jié)點的8個指針；每個葉子節(jié)點按電磁場存儲單元形式P(x, y, z, E)存儲該空間的電磁場強度；每個葉子節(jié)點的影響范圍可由^4實時計算，i 為根結(jié)點的影響范圍半徑，Z為該葉子節(jié)點所在的層數(shù)；對于沒有采集到數(shù)據(jù)的葉子節(jié)點，用以下公式計算該節(jié)點的電磁場強度"為與該區(qū)域相鄰己計算出電磁場的葉子節(jié)點數(shù)目，和A分別為這些 節(jié)點的電磁場強度和與需要計算的葉子節(jié)點的中心距離； 步驟2,2:可視化區(qū)域選擇根據(jù)可視化區(qū)域的大小和步驟2.1的計算結(jié)果，確定每個八叉樹的葉子 是否在可視化區(qū)域內(nèi)，裁剪掉不在該區(qū)域內(nèi)的葉子節(jié)點；對在可視化區(qū)域內(nèi) 的八叉樹節(jié)點進行統(tǒng)一精度細(xì)分，確保每個空間單元有中心電磁場強度；對 于沒有計算的電磁場強度的葉子節(jié)點繼續(xù)采用公式2.1進行計算； 步驟2.3:數(shù)據(jù)類型處理選擇步驟2.3.1:將電磁場強度數(shù)據(jù)看作標(biāo)量數(shù)據(jù)；步驟2.3.2: 根據(jù)步驟2.3.1的電磁場強度標(biāo)量數(shù)據(jù)，采用計算空間中 計算勢能場的步驟計算出電磁場矢量數(shù)據(jù)，步驟如下步驟2.3.2.1對空間中的每一個電磁場繪制單元計算與其相鄰的單元的電磁場標(biāo)量強度差 < 和距離矢量差VjD ;步驟2.3.2.2利用如下公式計算該處電磁場的矢量方向E。二丄^X.VjD (2.2)步驟2.3.23將ED單位化，并乘以該點的電磁場強度￡，得到該單元 的電磁場矢量強度E:E二五.A^ (2.3)ED|步驟2.3.2.4判斷是否已經(jīng)將空間中的每個電磁場可視化單元計算完 畢,否則對未計算的單元按以上步驟2.3.2.1~步驟2.3.2.3進行； 步驟2.4:可視化方案選擇選擇靜態(tài)的圖形圖像或者動畫方式可視電磁場。步驟2.4.1:靜態(tài)圖形圖像方式采用線框球或等值面或圖示符或流線或粒子軌 跡形式；步驟2.4.2:動畫方式采用粒子系統(tǒng)生成動畫方式表現(xiàn)電磁場的發(fā)射、傳播過 程，生成粒子系統(tǒng)某瞬間畫面的步驟如下步驟2.4.2.1:生成新的粒子并將加入系統(tǒng)中；步驟2.4.2.2:賦予每一新粒子一組屬性，所述屬性包括位置、速度、顏 色和生命周期；步驟2.4.2.3:根據(jù)粒子的動態(tài)屬性對粒子進行移動和變換；步驟2.4.2.4:刪除已經(jīng)超過其生命周期的粒子； 步驟2.4.2.5:繪制并顯示由有生命的粒子組成的圖形。 步驟3:電磁場繪制顯示步驟3.1:渲染方式采用OpenGL作為3D程序接口來實現(xiàn)圖形的繪制和渲染；步驟3.2:觀察角度方式選擇用戶對指定的可視化區(qū)域通過調(diào)整三維空間中的虛擬相機的位置、朝向、遠(yuǎn)近平面，選擇不同的角度進行觀察；步驟3.3:采用統(tǒng)一的消息格式確定所需渲染到圖形處理單元的命令和數(shù)據(jù)； 步驟4:由圖形處理單元渲染至顯示屏步驟4.1 根據(jù)各個區(qū)域中的電磁場強弱采用不同的顯示方式，完成對電 磁場數(shù)據(jù)渲染；并確定是否重新更新采集數(shù)據(jù)以實現(xiàn)下一幀的渲染；步驟4,2:數(shù)據(jù)更新設(shè)置計時器激活傳感器實時更新采集數(shù)據(jù)；當(dāng)每一幀數(shù)據(jù)渲染完成后，計時器可根據(jù)用戶指令發(fā)送采集數(shù)據(jù)消息，立 即激活傳感器獲取下一幀數(shù)據(jù)，并執(zhí)行以上步驟1一步驟4;如果計時器超過時 限，計時器向傳感器發(fā)送采集數(shù)據(jù)消息，提示傳感器更新并重新采集數(shù)據(jù)，并 執(zhí)行步驟1 —步驟4。最終達(dá)到動態(tài)地實時電磁場可視化的效果。所述步驟3.1的渲染方式也可以采用DirectX作為3D程序接口 。 所述步驟3.3采用多細(xì)節(jié)層次技術(shù)算法確定所需渲染到圖形處理單元的命 令和數(shù)據(jù)如下步驟3.3.1確定多細(xì)節(jié)層次模型中要求的細(xì)節(jié)層次標(biāo)準(zhǔn)y;.，設(shè)層次分別為j， j=l， 2,…N;步驟3.3丄1首先根據(jù)視域體將不可見的八叉樹單元剔除； 步驟3.3丄2判斷離視點最近的有電磁數(shù)據(jù)的八叉樹單元，計算其單元中 心到視點的距離，表示為化^;步驟3.3丄3依次計算視域體中每個有電磁數(shù)據(jù)的八叉樹單元中心到視 點的距離，記為A，計算巧步驟3.3丄4計算視域體中離視點最遠(yuǎn)的有電磁數(shù)據(jù)的八叉樹單元投影到 屏幕上的面積，記為&"步驟3.3丄5依次計算視域體中每個有電磁數(shù)據(jù)的八叉樹單元投影到屏幕 上的面積，記為S,,計算《.-s,/S^ ;步驟3.3丄6最后計算每個有電磁數(shù)據(jù)的八叉樹單元層次細(xì)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)，計算/,如果越大表示物體離視點越遠(yuǎn)，則使用越模糊的豐莫型表示；力越小則使用越 清晰的模型表示；當(dāng)/;=1，表示使用標(biāo)準(zhǔn)模型表示物體；步驟3.3.2:對于不同的層次y;.，計算網(wǎng)格簡化算法的終止條件步驟3.3.3:對于每一個所需的層次/,，進行網(wǎng)格簡化，所生成的場景模型 保存到多細(xì)節(jié)層次模型庫中。采用以上的電磁場強度實時可視化方法，在處理電磁數(shù)據(jù)的存儲管理時， 利用八叉樹存儲結(jié)構(gòu)，可以實時對不同密度的電磁數(shù)據(jù)進行不同密度層次的劃 分。從而提高大規(guī)模電磁數(shù)據(jù)的壓縮、存儲、傳輸?shù)鹊男?。由電磁場強度?biāo)量數(shù)據(jù)得出電磁場矢量數(shù)據(jù)，在存儲電磁場強度標(biāo)量數(shù)據(jù) 時，同時存儲電磁數(shù)據(jù)的矢量特性。因而能夠同時在可視化過程中，根據(jù)實際 需要選擇進行標(biāo)量可視化或者矢量可視化或同時進行電磁場強度標(biāo)量可視化和 電磁矢量可視化，靈活滿足不同的可視化需求。采用粒子系統(tǒng)(particle system)通過空間扭曲控制粒子的行為，結(jié)合空間 扭曲能對粒子流造成引力、阻擋、風(fēng)力等仿真影響，通過指定發(fā)射源在發(fā)射粒 子流的同時創(chuàng)建各種動畫效果，以動畫方式模擬表現(xiàn)電磁場的發(fā)射、傳播等過 程，具有其它傳統(tǒng)的渲染技術(shù)難以實現(xiàn)的真實感。粒子系統(tǒng)方法的基本思想是 將許多簡單形狀的粒子作為基本元素聚集起來，形成一個不規(guī)則的模糊物體，從 而構(gòu)成一個封閉的系統(tǒng)…粒子系統(tǒng)。粒子系統(tǒng)并不是一個簡單的靜態(tài)系統(tǒng)，隨 著時間的推移，系統(tǒng)中已有的粒子不僅不斷改變形狀，不斷運動，而且不斷有 新粒子加入，并有舊的粒子消亡。為了模擬粒子生長和死亡的過程，每個粒子 均有一定的生命周期，使其經(jīng)歷出生、生長、衰老和死亡的過程。所以控制粒 子系統(tǒng)運行的關(guān)鍵是確定粒子的初始屬性、粒子的變化規(guī)律和繪制因素。粒子 系統(tǒng)中的每個粒子都有一組屬性，如位置、速度、顏色和生命期等。 一個粒子 的屬性，主要取決于具體的應(yīng)用。與粒子系統(tǒng)有關(guān)的每個屬性參數(shù)均將受到一 個隨機過程的控制。作為本發(fā)明的進一步改進，在電磁場繪制顯示時，借用計算機圖形學(xué)中的 多細(xì)節(jié)層次(LOD)思想，根據(jù)不同的應(yīng)用精度需求，提供不同的數(shù)據(jù)量，如 在發(fā)送或接收電磁輻射源周圍釆用高精度的計算模型，在其它地方采用低精度 的計算模型，從而使得數(shù)據(jù)處理量大為減少，處理效率提升。


圖l是本發(fā)明實施例的流程圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的描述圖l是本發(fā)明的的流程圖電磁場強度實時可視化方法采用如下步驟實現(xiàn)步驟l、由傳感器實時采集得到離散點形式的空間電磁場強度數(shù)據(jù)；采集的 主要數(shù)據(jù)集中在電磁場發(fā)射源附近；電磁場數(shù)據(jù)由電磁場檢測器實時傳輸；步驟2、用一維表的形式存儲電磁場強度原始數(shù)據(jù)；每個存儲單元的形式為 P(x，y，z,r,E);其中，x， y， z表示采集的電磁場數(shù)據(jù)點的中心空間坐標(biāo)，r為該 電磁場強度代表區(qū)域的空間半徑；E表示該點的電磁數(shù)據(jù)強度；步驟3、從一維表中依次讀取每個存儲單元的數(shù)據(jù)；對電磁場強度數(shù)據(jù)進行 空間分塊；采用八叉樹形式存儲；每個非葉子節(jié)點存儲指向自身子空間節(jié)點的8 個指針；每個葉子節(jié)點按電磁場存儲單元形式P(x， y， z， E)存儲該空間的電磁場 強度；每個葉子節(jié)點的影響范圍可由%,.實時計算，及為根結(jié)點的影響范圍半徑，Z為該葉子節(jié)點所在的層數(shù)；對于沒有采集到數(shù)據(jù)的葉子節(jié)點，用以下公式計算該節(jié)點的電磁場強度(2.1)n為與該區(qū)域相鄰已計算出電磁場的葉子節(jié)點數(shù)目，￡,和A分別為這些節(jié)點的電磁場強度和與需要計算的葉子節(jié)點的中心距離；步驟4、可視區(qū)域選擇，根據(jù)可視化區(qū)域的大小和步驟3的計算結(jié)果，確定 每個八叉樹的葉子是否在可視化區(qū)域內(nèi)，裁剪掉不在該區(qū)域內(nèi)的葉子節(jié)點；對 在可視化區(qū)域內(nèi)的八叉樹節(jié)點進行統(tǒng)一精度細(xì)分，確保每個空間單元有中心電 磁場強度；對于沒有計算的電磁場強度的葉子節(jié)點繼續(xù)采用公式2.1進行計算；步驟5、選擇得到N個可視化區(qū)域；步驟6、將電磁場強度數(shù)據(jù)按照標(biāo)量和矢量數(shù)據(jù)處理；步驟7、將電磁場強度數(shù)據(jù)看作標(biāo)量數(shù)據(jù)，直接進行標(biāo)量可視化。標(biāo)量可視 化采用基于斷層重構(gòu)、面繪制和直接體繪制等可視化技術(shù)，并結(jié)合光照、顏色 等輔助手段。例如采用等值面，線框球體形式表示電磁場強度的分布規(guī)律。步驟8、再將步驟7所獲得的可視化單元轉(zhuǎn)化成矢量數(shù)據(jù)，即采用計算空間 中計算勢能場的步驟計算出電磁場矢量數(shù)據(jù)，對空間中的每一個電磁場可視化 單元計算與其相鄰的單元的電磁場標(biāo)量強度差^和距離矢量差ViD，利用如下公 式計算該處電磁場的矢量方向<formula>formula see original document page 11</formula>將ED單位化，并乘以該點的電磁場強度￡，得到該單元的電磁場矢量 強度E: d<formula>formula see original document page 11</formula>空間中的每個電磁場可視化單元按步驟8所述方法計算得到矢量數(shù)據(jù)； 步驟9、可視化方案選擇選擇靜態(tài)的圖形圖像或動畫方式可視電磁場。 步驟10、靜態(tài)圖形圖像方式采用線框球或等值面或圖示符或流線或粒子軌跡 形式；步驟11、動態(tài)圖形圖像采用粒子系統(tǒng)生成動畫方式表現(xiàn)電磁場的發(fā)射、傳播 等過程，生成粒子系統(tǒng)某瞬間畫面的基本步驟如下-生成新的粒子并將其加入系統(tǒng)中；賦予每一新粒子一組屬性，所述屬性包 括位置、速度、顏色和生命周期；根據(jù)粒子的動態(tài)屬性對粒子進行移動和變換； 刪除已經(jīng)超過其生命周期的粒子；繪制并顯示由有生命的粒子組成的圖形. 步驟3:電磁場繪制顯示步驟12、渲染方式選擇步驟13、選擇采用OpenGL作為3D程序接口來實現(xiàn)圖形的繪制和渲染； 步驟14、選擇采用DirectX作為3D程序接口來實現(xiàn)圖形的繪制和渲染； 步驟15、觀察角度選擇步驟16、用戶對指定的可視化區(qū)域通過調(diào)整三維空間中的虛擬相機的位置、 朝向、遠(yuǎn)近平面，選擇不同的角度進行觀察；步驟17、判斷是否采用多細(xì)節(jié)層次技術(shù)算法(L0D)，采用L0D技術(shù)可提升 GPU渲染速度，但是會影響遠(yuǎn)處電磁場的精度。如需要提高渲染速度，則選擇步 驟18，否則選擇步驟19步驟18、釆用多細(xì)節(jié)層次技術(shù)算法確定所需渲染到圖形處理單元的命令和 數(shù)據(jù)，其步驟如下首先確定多細(xì)節(jié)層次模型中要求的細(xì)節(jié)層次標(biāo)準(zhǔn)y;，設(shè)層次分別為j， j二l，2，…，N。根據(jù)視域體將不可見的八叉樹單元剔除；判斷離視點最近的有電磁數(shù) 據(jù)的八叉樹單元，計算其單元中心到視點的距離，表示為化。。r;依次計算視域體 中每個有電磁數(shù)據(jù)的八叉樹單元中心到視點的距離，記為化，計算巧. 計算視域體中離視點最遠(yuǎn)的有電磁數(shù)據(jù)的八叉樹單元投影到屏幕上的面積，記 為&;依次計算視域體中每個有電磁數(shù)據(jù)的八叉樹單元投影到屏幕上的面積， 記為&，計算S.-^/S^ ;最后計算每個有電磁數(shù)據(jù)的八叉樹單元層次細(xì)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)， 計算/,Pj/Fj.，入向上取整數(shù)，,如果越大表示物體離視點越遠(yuǎn)，則使用越模糊的模型表示；y;.越小則使用越清晰的模型表示；當(dāng)/,=1，表示使用標(biāo)準(zhǔn)模型表示物體。對于不同的層次/,，計算網(wǎng)格簡化算法的終止條件。對于每一個所需的層次/"進行網(wǎng)格簡化，所生成的場景模型保存到多細(xì) 節(jié)層次模型庫中。步驟19、采用統(tǒng)一的消息格式確定所需渲染到圖形處理單元的命令和數(shù)據(jù)；步驟20、將圖形處理單元渲染至顯示屏，根據(jù)各個區(qū)域中的電磁場強弱采 用不同的顯示方式，完成對電磁場數(shù)據(jù)渲染；并確定是否重新更新采集數(shù)據(jù)以 實現(xiàn)下一幀的渲染；步驟21、數(shù)據(jù)更新設(shè)置計時器激活傳感器實時更新采集數(shù)據(jù)；當(dāng)每一幀 數(shù)據(jù)渲染完成后，計時器可根據(jù)用戶指令發(fā)送采集數(shù)據(jù)消息，立即激活傳感器 獲取下一幀數(shù)據(jù)，并執(zhí)行步驟1一20;如果計時器超過時限，計時器向傳感器發(fā) 送采集數(shù)據(jù)消息，提示傳感器更新并重新采集數(shù)據(jù)，并執(zhí)行步驟1—20;最終達(dá) 到動態(tài)地實時電磁場可視化的效果。采用多細(xì)節(jié)層次技術(shù)算法確定所需渲染到圖形處理單元的命令和數(shù)據(jù)的優(yōu) 選方式如下按照從虛擬相機近平面至遠(yuǎn)平面的距離D，以1:1:2的比例劃分為三個層次； 從虛擬相機近平面至0.25中的電磁場繪制單元用直接計算和渲染落技術(shù)， 嚴(yán)格保證其精度；從距虛擬相機近平面0.25D至0.5D中的電磁場繪制單元用Imposter技術(shù)進 行渲染；從當(dāng)前相機視點出發(fā)，將一個該區(qū)域中的電磁場繪制單元繪制到一張 圖像上，作為texture貼到一個多邊形上，類似于billboard;從距虛擬相機近平面0.5D至遠(yuǎn)平面中的電磁場繪制單元用Full-screen billboarding;即對這部分電磁場繪制單元采用覆蓋整個屏幕的布告板；執(zhí)行這部 分渲染時可以考慮關(guān)閉z-buffer;同時與stencir buffer相結(jié)合，做出漸隱視頻效果。采用本發(fā)明方法，利用電磁大規(guī)模數(shù)據(jù)的存儲優(yōu)化、數(shù)據(jù)實時更新和計算、 三維實時圖形渲染等技術(shù)能夠有效地實時實現(xiàn)電磁場強度可視化。充分提高了 電磁場強度實時可視化的處理效率和滿足了電磁場可視化方式的多樣性的要求。當(dāng)前電磁數(shù)據(jù)場的可視化一般在圖形工作站上面實現(xiàn)，而本系統(tǒng)在普通PC機上即可以實現(xiàn)，降低了系統(tǒng)對高性能硬件的依賴性，同時也拓寬了電磁可視 化應(yīng)用的普遍性。
權(quán)利要求
1、一種電磁場強度實時可視化方法，其特征在于包括如下步驟步驟1電磁場強度數(shù)據(jù)重構(gòu)；步驟1.1電磁場強度數(shù)據(jù)采集由傳感器實時采集得到離散點形式的空間電磁場強度數(shù)據(jù)；采集的主要數(shù)據(jù)集中在電磁場發(fā)射源附近；電磁場數(shù)據(jù)由電磁場檢測器實時傳輸；步驟1.2數(shù)據(jù)存儲；采用原始線性表形式存儲電磁場強度數(shù)據(jù)；每個存儲單元的形式為P(x，y，z，r，E)；其中，x，y，z表示采集的電磁場數(shù)據(jù)點的中心空間坐標(biāo)，r為該電磁場強度代表區(qū)域的空間半徑；E表示該點的電磁數(shù)據(jù)強度；步驟2可視化映射；步驟2.1數(shù)據(jù)管理從原始的線性表中依次讀取每個存儲單元的數(shù)據(jù)；對電磁場強度數(shù)據(jù)進行空間分塊；采用八叉樹形式存儲；每個非葉子節(jié)點存儲指向自身子空間節(jié)點的8個指針；每個葉子節(jié)點按電磁場存儲單元形式P(x，y，z，E)存儲該空間的電磁場強度；每個葉子節(jié)點的影響范圍可由R/2L實時計算，R為根結(jié)點的影響范圍半徑，L為該葉子節(jié)點所在的層數(shù)；對于沒有采集到數(shù)據(jù)的葉子節(jié)點，用以下公式計算該節(jié)點的電磁場強度
2、 一種如權(quán)利要求1所述的電磁場強度實時可視化方法，其特征在于所述 步驟3. l的渲染方式釆用DirectX作為3D程序接口。
3、 一種如權(quán)利要求1或2所述的電磁場強度實時可視化方法，其特征在于 所述步驟3.3采用多細(xì)節(jié)層次技術(shù)算法確定所需渲染到圖形處理單元的命令 和數(shù)據(jù)步驟3.3.1確定多細(xì)節(jié)層次模型中要求的細(xì)節(jié)層次標(biāo)準(zhǔn)/,，設(shè)層次分別為j，j=l， 2，…N;步驟3.3丄1首先根據(jù)視域體將不可見的八叉樹單元剔除； 步驟3.3丄2判斷離視點最近的有電磁數(shù)據(jù)的八叉樹單元，計算其單元中 心到視點的距離，表示為"_;步驟3.3丄3依次計算視域體中每個有電磁數(shù)據(jù)的八叉樹單元中心到視 點的距離，記為A，計算巧=化_/^;步驟3.3丄4計算視域體中離視點最遠(yuǎn)的有電磁數(shù)據(jù)的八叉樹單元投影到 屏幕上的面積，記為^。；步驟3.3丄5依次計算視域體中每個有電磁數(shù)據(jù)的八叉樹單元投影到屏幕 上的面積，記為&，計算P,^/S^;步驟3.3丄6最后計算每個有電磁數(shù)據(jù)的八叉樹單元層次細(xì)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)，計算 y;=「S/F」，,如果越大表示物體離視點越遠(yuǎn)，則使用越模糊的模型表 示；力越小則使用越清晰的模型表示；當(dāng)/,=1，表示使用標(biāo)準(zhǔn)模型表示物體； 步驟3.3.2:對于不同的層次《，計算網(wǎng)格簡化算法的終止條件 步驟3.3.3:對于每一個所需的層次力，進行網(wǎng)格簡化，所生成的場景模型 保存到多細(xì)節(jié)層次模型庫中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電磁場強度實時可視化方法，采集的電磁場強度數(shù)據(jù)利用八叉樹存儲結(jié)構(gòu)進行存儲管理，根據(jù)需要選擇進行標(biāo)量可視化或者矢量可視化，選擇靜態(tài)的圖形圖像或動畫方式可視電磁場，采用OpenGL或DirectX作為3D程序接口來實現(xiàn)圖形的繪制和渲染；按細(xì)節(jié)層次讀取數(shù)據(jù)或采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式確定所需渲染到圖形處理單元的命令和數(shù)據(jù)并渲染至顯示屏；通過更新渲染數(shù)據(jù)，最終達(dá)到動態(tài)地實時電磁場可視化的效果。采用本發(fā)明方法，提高了電磁場強度實時可視化的處理效率和滿足了電磁場可視化方式的多樣性的要求。本系統(tǒng)在普通PC機上即可以實現(xiàn)，降低了系統(tǒng)對高性能硬件的依賴性，同時也拓寬了電磁可視化應(yīng)用的普遍性。
文檔編號G01R29/08GK101241603SQ200810044919
公開日2008年8月13日 申請日期2008年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月10日
發(fā)明者何明耘, 崔金鐘, 白忠建, 蔡洪斌, 陳雷霆 申請人:電子科技大學(xué)