毕业论文科学数据可视化
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资料包括： 论文(45页15684字) 源码 图纸
说明：
摘要
随着科学数据可视化技术在各领域内的广泛应用，出现了相当数量的科学数据可视库供开发者进行二次开发，例如：OpenGL、IDL、PGL等。这些库提供了强大的图形生成功能。本论文利用了PGL库并进行了二次开发，而且加强了它的功能，使在可视化操作时更为方便简单。
本文在对科学数据可视化的基本概念简单介绍后，还介绍了实现可视化操作的一些具体算法，如：构造一个可视化区域算法、构造一个坐标轴算法、将科学数据转换成图形对象算法、选择移动图形对象算法等。同时，为检验算法的正确性，用Visual C++开发了一个科学数据可视化演示系统。经演示系统测试，这些算法运行效率较好。
本文所设计的算法，以类库的形式提供给其他开发者直接使用或做进一步的完善。
关键字：科学数据,MFC,可视化,面像对象设计,STL,BOOST,PGL
Abstract
With the wide application of technology of Scientific Data Visualization in many fields, there are some good libraries, such as OpenGL, IDL and PGL, which can make it easy for developers to carry out their development. These libraries have strong process functions that make an object of image with Scientific Data.The thesis use the libraries of PGL to development software of Scientific Data Visualization, and make the software use comfortably and have a strong function.
After simply introducing the basic concept of Scientific Data Visualization, many algorithms and their characteristics have been analyzed in detail, such as building a region of visualization, an axe, a solution to change scientific data to a graphical object, and selecting and moving graphical object by mouse, etc. In order to test the exactness and effective of those algorithms, an image process demonstration system has been developed by means of using STL and BOOST libraries and the results have demonstrated that these algorithms especially in efficiency of operation of Visualization have many advantages.
Designed algorithms in this thesis are offered other developers to use or do further perfection in the form of Class library directly.
Key words:
Scientific Data, MFC, Visualization, Object-oriented design, STL , BOOST，PGL
第1章 绪 论
1.1 什么是科学数据可视化
现代的科学数据可视化（Scientific Data Visualization）技术指的是运用计算机图形学和图像处理技术,将数据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。它涉及到计算机图形学、图像处理、计算机辅助设计、计算机视觉及人机交互技术等多个领域。数据可视化概念首先来自科学计算可视化（Visualization in Scientific Computing），科学家们不仅需要通过图形图像来分析由计算机算出的数据，而且需要了解在计算过程中数据的变化。随着计算机技术的发展，数据可视化概念已大大扩展，它不仅包括科学计算数据的可视化,而且包括工程数据和测量数据的可视化。学术界常把这种空间数据的可视化称为可视化（Volume Visualization）技术。
1.2 发展概况及应用领域
近年来，随着网络技术和电子商务的发展，对科学数据的研究提出了更高的要求，科学数据可视化技术随之发展起来。我们可以通过数据可视化技术，发现大量金融、通信和商业数据中隐含的规律，从而为决策提供依据。这已成为数据可视化技术中新的热点。为适应硬件平台、操作系统、网络和通信方面的飞速发展，可视化的软件产品在近几年中发展很快,其中以AVS/Express开发版、IDL（包括VIP、ION）和PV-WAVE等为代表。
目录：
摘要I
ABSTRACTII
第1章 绪 论1
1.1 什么是科学数据可视化1
1.2 发展概况及应用领域1
1.3 科学数据可视化主要研究的内容2
1.4 本论文的目的及主要内容3
第2章基础知识4
2.1 STL简介4
2.1.1 STL算法4
2.1.2 STL容器5
2.1.3 STL迭代器6
2.2 BOOST简介6
第3章科学数据可视化的概述8
3.1科学数据可视化的基本概念8
3.1.1科学数据8
3.1.2可视化8
3.1.3科学数据可视化的原理概述8
3.2 科学数据可视化的表示模型9
3.2.1 科学数据模型10
3.2.2坐标轴模型10
3.2.3图形图像模型11
3.3科学数据可视化的发展趋势11
第4章科学数据可视化总体的设计13
4.1 科学数据可视化的类包设计13
4.2 科学数据可视化设计中使用的数据结构14
4.2.1 Vector结构14
4.2.2 Shared_ptr结构16
第5章 科学数据可视化的主要类及算法描述17
5.1 CPGLREGION类：18
5.2 CPGLOBJECT类：20
5.3 CPGLAXE2D类：22
5.4 CPGLVECTOR类：24
5.5 CPGLLINE2D类：25
第6章 科学数据可视化的具体实现26
6.1 科学数据的组织26
6.2 科学数据到图形对象的转换26
6.3 将图形对象的添加到REGION27
6.4 实现图形可视化操作27
6.4 实现图形视图的导出32
第7章 演示系统34
6.1 主要功能运行实例35
6.2 系统主要特点39
第7章 结束语40
参考文献41
参考文献：
刘文炜著. 图形图像处理软件PhotoStyler 2.0概述[J/OL]. CNKI系列数据库镜像站:中国期刊全文数据库.
怒火之袍. C++ STL简介[EB/OL].
http://how.digichina.net/program/c/00000241.htm.2004-4-15
阿炯.走进Boost[J]. 《程序员》杂志2002年3月号
确保科技成为“第一生产力”[Z/OL].http://www.bast.net.cn/wsjl/baogaoting/2003/6/26/3951.shtml 2004-4-3
於丹. 送你一双慧眼吧——唐泽圣教授谈科学计算可视化技术的发展[J]. 《微电脑世界》杂志1998年
halesun.印刷知识[Z/OL].http://www.abbs.com.cn/bbs/post/view?bid=54&id=3270066&sty=1&tpg=1&age=0 2004-5-2
李兰友等编著. Visual C++.NET图形图像编辑[M]. 北京: 电子工业出版社，2002.
章毓晋编著. 图像处理和分析[M]. 北京:清华大学出版社，1999.
侯俊杰著. 深入浅出MFC[M]. 湖北:华中科技大学出版社，2002.
Jeff Prosise著. MFC Windows程序设计[M]. 北京:清华大学出版社，2001.
李超岭，邱丽华. 数据模型、采集与集成技术的研究多源地学地理信息系统[J/OL]
黄志澄.给数据以形象给信息以智能－数据可视化技术及其应用展望[EB/OL].http://www.visualsky.com/visualtech/viz.htm 2004-4-9
KLUWER. DATA VISUALIZATION[M].Hardcover，2002
唐泽圣，周嘉玉，李新友编著. 计算机图形学基础[M]. 北京:清华大学出版社，1995
作者点评：
科学数据是人类社会宝贵经验的结晶，但从单纯的数据上看则显得冗繁而枯燥，而图形、图像却能给人留下直观的印象。科学数据可视化将图形、图像运用到科学数据中，用于表现科学数据使之为更加生动、更加形象，方便科学数据分析者找到数据的发展规律。可以说科学数据可视化处理技术为我们的经济繁荣插上了腾飞的翅膀，人们对这项技术的研究已越来越深入。本论文谈不上是一种科学数据可视化的研究，它仅仅算是笔者对这门技术的学习心得。
本文在对科学数据可视化的基本概念简单介绍的基础上，对可视化过程中的操作过程进行了详细地理论分析与算法描述，最主要介绍了如：何构造一个显示区域的算法、如何构造一个坐标轴的算法、如何构造一个二维曲线的算法、如何将科学数据转化成图形对象的算法等，并用Visual C++开发出一个演示系统从而实现了这些算法，最后以类的形式提供给他人使用。演示系统开发的主要类包如下：① 在屏幕上快速显示图形对象的类包。② 由科学数据转化成图形对象的类包。③ 支持MFC的图形对象显示类包。④ 图形界面类包。⑤ 科学数据可视化的演示类包。整个演示系统是基于无内存泄露、标准的面向对象程序设计、方便的可视化操作、导出文件的多样性等特性进行开发的。
本文算法全部上是基于二维的科学数据，这就决定只能表示二维图形、图像。对于三维的科学数据可视化则需要进一步的研究。
资料包括： 论文(45页15684字) 源码 图纸
说明：
摘要
随着科学数据可视化技术在各领域内的广泛应用，出现了相当数量的科学数据可视库供开发者进行二次开发，例如：OpenGL、IDL、PGL等。这些库提供了强大的图形生成功能。本论文利用了PGL库并进行了二次开发，而且加强了它的功能，使在可视化操作时更为方便简单。
本文在对科学数据可视化的基本概念简单介绍后，还介绍了实现可视化操作的一些具体算法，如：构造一个可视化区域算法、构造一个坐标轴算法、将科学数据转换成图形对象算法、选择移动图形对象算法等。同时，为检验算法的正确性，用Visual C++开发了一个科学数据可视化演示系统。经演示系统测试，这些算法运行效率较好。
本文所设计的算法，以类库的形式提供给其他开发者直接使用或做进一步的完善。
关键字：科学数据,MFC,可视化,面像对象设计,STL,BOOST,PGL
Abstract
With the wide application of technology of Scientific Data Visualization in many fields, there are some good libraries, such as OpenGL, IDL and PGL, which can make it easy for developers to carry out their development. These libraries have strong process functions that make an object of image with Scientific Data.The thesis use the libraries of PGL to development software of Scientific Data Visualization, and make the software use comfortably and have a strong function.
After simply introducing the basic concept of Scientific Data Visualization, many algorithms and their characteristics have been analyzed in detail, such as building a region of visualization, an axe, a solution to change scientific data to a graphical object, and selecting and moving graphical object by mouse, etc. In order to test the exactness and effective of those algorithms, an image process demonstration system has been developed by means of using STL and BOOST libraries and the results have demonstrated that these algorithms especially in efficiency of operation of Visualization have many advantages.
Designed algorithms in this thesis are offered other developers to use or do further perfection in the form of Class library directly.
Key words:
Scientific Data, MFC, Visualization, Object-oriented design, STL , BOOST，PGL
第1章 绪 论
1.1 什么是科学数据可视化
现代的科学数据可视化（Scientific Data Visualization）技术指的是运用计算机图形学和图像处理技术,将数据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。它涉及到计算机图形学、图像处理、计算机辅助设计、计算机视觉及人机交互技术等多个领域。数据可视化概念首先来自科学计算可视化（Visualization in Scientific Computing），科学家们不仅需要通过图形图像来分析由计算机算出的数据，而且需要了解在计算过程中数据的变化。随着计算机技术的发展，数据可视化概念已大大扩展，它不仅包括科学计算数据的可视化,而且包括工程数据和测量数据的可视化。学术界常把这种空间数据的可视化称为可视化（Volume Visualization）技术。
1.2 发展概况及应用领域
近年来，随着网络技术和电子商务的发展，对科学数据的研究提出了更高的要求，科学数据可视化技术随之发展起来。我们可以通过数据可视化技术，发现大量金融、通信和商业数据中隐含的规律，从而为决策提供依据。这已成为数据可视化技术中新的热点。为适应硬件平台、操作系统、网络和通信方面的飞速发展，可视化的软件产品在近几年中发展很快,其中以AVS/Express开发版、IDL（包括VIP、ION）和PV-WAVE等为代表。
目录：摘要I
ABSTRACTII
第1章 绪 论1
1.1 什么是科学数据可视化1
1.2 发展概况及应用领域1
1.3 科学数据可视化主要研究的内容2
1.4 本论文的目的及主要内容3
第2章基础知识4
2.1 STL简介4
2.1.1 STL算法4
2.1.2 STL容器5
2.1.3 STL迭代器6
2.2 BOOST简介6
第3章科学数据可视化的概述8
3.1科学数据可视化的基本概念8
3.1.1科学数据8
3.1.2可视化8
3.1.3科学数据可视化的原理概述8
3.2 科学数据可视化的表示模型9
3.2.1 科学数据模型10
3.2.2坐标轴模型10
3.2.3图形图像模型11
3.3科学数据可视化的发展趋势11
第4章科学数据可视化总体的设计13
4.1 科学数据可视化的类包设计13
4.2 科学数据可视化设计中使用的数据结构14
4.2.1 Vector结构14
4.2.2 Shared_ptr结构16
第5章 科学数据可视化的主要类及算法描述17
5.1 CPGLREGION类：18
5.2 CPGLOBJECT类：20
5.3 CPGLAXE2D类：22
5.4 CPGLVECTOR类：24
5.5 CPGLLINE2D类：25
第6章 科学数据可视化的具体实现26
6.1 科学数据的组织26
6.2 科学数据到图形对象的转换26
6.3 将图形对象的添加到REGION27
6.4 实现图形可视化操作27
6.4 实现图形视图的导出32
第7章 演示系统34
6.1 主要功能运行实例35
6.2 系统主要特点39
第7章 结束语40
参考文献41
参考文献：
刘文炜著. 图形图像处理软件PhotoStyler 2.0概述[J/OL]. CNKI系列数据库镜像站:中国期刊全文数据库.
怒火之袍. C++ STL简介[EB/OL].
http://how.digichina.net/program/c/00000241.htm.2004-4-15
阿炯.走进Boost[J]. 《程序员》杂志2002年3月号
确保科技成为“第一生产力”[Z/OL].http://www.bast.net.cn/wsjl/baogaoting/2003/6/26/3951.shtml 2004-4-3
於丹. 送你一双慧眼吧——唐泽圣教授谈科学计算可视化技术的发展[J]. 《微电脑世界》杂志1998年
halesun.印刷知识[Z/OL].http://www.abbs.com.cn/bbs/post/view?bid=54&id=3270066&sty=1&tpg=1&age=0 2004-5-2
李兰友等编著. Visual C++.NET图形图像编辑[M]. 北京: 电子工业出版社，2002.
章毓晋编著. 图像处理和分析[M]. 北京:清华大学出版社，1999.
侯俊杰著. 深入浅出MFC[M]. 湖北:华中科技大学出版社，2002.
Jeff Prosise著. MFC Windows程序设计[M]. 北京:清华大学出版社，2001.
李超岭，邱丽华. 数据模型、采集与集成技术的研究多源地学地理信息系统[J/OL]
黄志澄.给数据以形象给信息以智能－数据可视化技术及其应用展望[EB/OL].http://www.visualsky.com/visualtech/viz.htm 2004-4-9
KLUWER. DATA VISUALIZATION[M].Hardcover，2002
唐泽圣，周嘉玉，李新友编著. 计算机图形学基础[M]. 北京:清华大学出版社，1995
作者点评：
科学数据是人类社会宝贵经验的结晶，但从单纯的数据上看则显得冗繁而枯燥，而图形、图像却能给人留下直观的印象。科学数据可视化将图形、图像运用到科学数据中，用于表现科学数据使之为更加生动、更加形象，方便科学数据分析者找到数据的发展规律。可以说科学数据可视化处理技术为我们的经济繁荣插上了腾飞的翅膀，人们对这项技术的研究已越来越深入。本论文谈不上是一种科学数据可视化的研究，它仅仅算是笔者对这门技术的学习心得。
本文在对科学数据可视化的基本概念简单介绍的基础上，对可视化过程中的操作过程进行了详细地理论分析与算法描述，最主要介绍了如：何构造一个显示区域的算法、如何构造一个坐标轴的算法、如何构造一个二维曲线的算法、如何将科学数据转化成图形对象的算法等，并用Visual C++开发出一个演示系统从而实现了这些算法，最后以类的形式提供给他人使用。演示系统开发的主要类包如下：① 在屏幕上快速显示图形对象的类包。② 由科学数据转化成图形对象的类包。③ 支持MFC的图形对象显示类包。④ 图形界面类包。⑤ 科学数据可视化的演示类包。整个演示系统是基于无内存泄露、标准的面向对象程序设计、方便的可视化操作、导出文件的多样性等特性进行开发的。
本文算法全部上是基于二维的科学数据，这就决定只能表示二维图形、图像。对于三维的科学数据可视化则需要进一步的研究。