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ParaView / Línea integral de convolución

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Figura 1 EJEMPLOS de ParaView # 39; s superficie LIC en acción. Figura 1a Mostrando superficie LIC ESTRUCTURAS coherentes en Los Campos Magnéticos de plasma turbulento. Figura 1b Superficie LIC APLICA una simulación CFD Una Múltiples Bloques de la ONU Vehículo de Lanzamiento de la NASA Con Los Límites de bloques de colores de Identificación del Compuesto. Vista Detallada de la Figura 11a. Figura 1c Superficie LIC aplicada una ONU Contorno De Una simulación CFD del Flujo de Aire En Una oficina.

La Línea integral de convolución (LIC) Campo vectorial convoluciona Técnica de Visualizacion ruido Con Un Campo de Vectores Que Producen patrones de siembra en estrías Que Siguen Tangentes campo vectorial. Originalmente, la técnica se Desarrollo para su USO con los Datos basados ​​imagen 2D Pero from ENTONCES ha Sido Extendido para Trabajar Sobre superficies arbitrarias y Volúmenes. ParaView apoya lic en superficies arbitrarias Través de la superficie LIC plugin. ALGUNOS EJEMPLOS de ParaView # 39; s superficie LIC en acción en sí Muestra en la Figura 1. ParaView # 39; s Ejecucion ha Sido Diseñado para Trabajar con Datos Compuestos en paralelo e includes de las Naciones Unidas, Número de personalizaciones Que facilitan la Exploración de Datos Interactiva. Este documento describe la paralelización, Características y optimizaciones Que facilitan la Exploración interactiva de Datos Que se publicaron con ParaView 4,1 y 6,1 VTK.

ParaView Superficie LIC Plugin

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Figura 2 Parámetros ajustables de Tiempo de ejecucion para la superficie LIC plug-in en ParaView # 39; s Pantalla Propiedades panel.

Superficie LIC Se Puede Como utilizar en ParaView cargando el Superficie LIC Plugin. El plug-in Se Puede cargar Mediante la apertura de la Herramientas Menú seleccionando y Administrar complementos Y, Finalmente, La Selección de la superficie de LIC y plug-in Hacer clic carga Tanto en el cliente y el Servidor. Para Obtener Más información Sobre los plugins ParaView Ver el plugin de Como. Una Vez Cargada La superficie se activa LIC seleccionándolo de la Lista desplegable de Representaciones. Una vez activa el algoritmo # 39; s Parámetros ajustables En Tiempo de ejecucion se adhieran Desde la Propiedades La interfaz gráfica de usuario del panel es del cliente ParaView. Al Hacer clic en el panel de Propiedades de # 39; s avanzado Botón mostrará todos los Parámetros Disponibles. La siguiente tabla y figura Tienen Una Descripción básica de los Parámetros con enlaces a Más información.

Seleccionar Vectores de entrada

Esto Se utilizació to select El Campo vectorial.

Como utilizar para LIC LOD

CUANDO ESTA Activada LIC se Calcula Sobre LOD Durante la interaction. ESTO PUEDE afectar negativamente al Rendimiento.

Requisitos de OpenGL

ParaView IMPLEMENTA superficie lic en OpenGL Usando Una técnica de uso de este dispositivo de ping-pong de computación GPGPU Temprano. Las extensiones OpenGL Necesarios se enumeran en la siguiente tabla. Estós Requisitos SE Cumplen para la Mayoría de las implementaciones de OpenGL 2.1 y OpenGL 3.0 y TODAS LAS implementaciones más Reservas Recientes. La superficie LIC pintor PUEDE utilizarse pecado s necesidad de hardware de Gráficos Mediante el USO de la llvmpipe OSMesa rastreador de Estado Que SE Encuentra en Mesa3D OpenGL v9.2 Y posteriores. Ver ParaView y Mesa3D para Obtener Información Sobre la configuration de ParaView para su USO con OSMesa. El Soporte de OpenGL En un Sistema de Dado Se Puede comprobar v utilizando ParaView # 39; s o VTK # 39; s Pruebas de regresión. ParaView # 39; s Pruebas LIC se pueden ejecutar con el comando ctest -R SurfaceLIC -L paraview –verbose MIENTRAS VTK # 39; s Pruebas LIC se pueden ejecutar con el comando ctest -R LIC –verbose from SUS respectivos Directorios de construcción. La salida de Pruebas Estas indicará si o no El Sistema soporta las Extensiones necesarias.

extensiones de OpenGL utilizados por la superficie LIC pintor

GL_ARB_vertex_buffer_object, GL_ARB_pixel_buffer_object, GL_ARB_depth_buffer_float, GL_ARB_multitexture, GL_EXT_texture3D, GL_ARB_texture_non_power_of_two, GL_ARB_texture_float, GL_ARB_depth_texture, GL_ARB_draw_buffers, GL_EXT_framebuffer_object, GL_EXT_framebuffer_blit, GL_ARB_shading_language_100, GL_ARB_shader_objects, GL_ARB_vertex_shader, GL_ARB_fragment_shader

tubería interna

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Figura 3 internos de Tuberías. Figura 3a (Izquierda) Superficie Tubería LIC. Figura 3b (Derecha) la imagen interna de Tuberías LIC.

La superficie LIC Proyectos algoritmo Vectores definidos En Una superficie arbitraria Sobre la superficie y, from Continuación El Espacio físico en el espacio de Pantalla, Donde Una imagen LIC se Calcula. Durante la fase de proyección geometría de la superficie pseudocoloreada iluminado se represen En Una textura para su posterior USO. Cuando Se ejecuta en paralelo Moviendo el campo vectorial en el espacio de la Pantalla Hace Necesario Un paso de Composición que hace? Que El campo de Vectores espacio de la Pantalla consistente en las Regiones de solapamiento Entre Procesos Espacio En La Pantalla. La Adicion de los halos de píxeles de guardia Garantiza UNOS Resultados Excelentes en los Límites del Proceso. Una Vez Que se Hizo El Espacio LIC imagen cálculo Que N. ° 39; s en Combinación con la geometría de la superficie pseudocoloreada iluminado previamente prestados y Copiado en la Memoria Intermedia de vuelta con Una prueba de Profundidad. Un diagrama esquemático del algoritmo Se presenta en la Figura 3a. Etapas de Procesamiento Opcionales ESTÁN sombreadas en gris, texturas almacenadas en representados estan Caché POR paralelogramos rojos, y las flechas dobles verdes Indican Comunicación Entre Procesos Que se producen Sólo Durante el Funcionamiento en paralelo. En La Mitad Derecha de la Figura sí Muestra ONU diagrama de romper de salida Que detalla las Etapas de Procesamiento utilizadas en Nuestro algoritmo LIC imagen.

generador de ruido

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Figura 4. LIC de la Velocidad del ión coloreado por magnitud de la Velocidad. La Diferencia Entre La Izquierda ONU Paneles De La Derecha se consigue variando los Parámetros de probability y de granos de ruido de impulso de ParaView # 39; s generador de ruido. enmascaramiento fragmento SE APLICA Donde Lic para enmascarar Fragmentos unconvolved en las Regiones de estancamiento de Flujo.

Para Un conjunto de vectores de Datos dado los patrones de rayar ProduCen POR EL LIC pueden Variar ampliamente en base de un Las propiedades del ruido convolucionada, Resolución de Pantalla, y Parámetros de la escena o de Vista. Las propiedades del Conjunto de Datos de ruido Juegan ONU papel Importante en la determinacion de las Características de los patrones de siembra en estrías y se pueden Variar facilmente Que Nos da ONU medio sencillo para Controlar los patrones de siembra en estrías Realizadas. Por Ejemplo, el contraste en los patrones de siembra en estrías ESTÁN fuertemente influenciadas por la selección española de la Distribución de ruido, Y Su Mínimo, Máximo, y el Número de Niveles de ruido, MIENTRAS Que la anchura de las rayas producidas this fuertemente ligado al Tamaño de grano de ruido. : Además, el Número de píxeles claros y oscuros en el resultado m Puede Ser Controlado Mediante la variation de la probability de impulso junto con la elección realizada de la Intensidad de Fondo. La Figura 4 Muestra ONU example de Como Varian los Parámetros de textura de ruido PUEDE resultar v es marcadamente Diferentes de los patrones de siembra en estrías. ParaView # 39; s generador de ruido textura definir los Siguientes 9 En Tiempo de ejecucion grados de libertad sintonizables, Que en conjunto Ayudan a Controlar los patrones de siembra en estrías, Rango dinámico, y el contraste en la LIC Resultante.

Parámetros del generador de ruido Tipo de sonido Seleccioná una Distribución estadística o el tipo de ruido Que se generen. Por Defecto se géneros gaussiano ruido. Sin embargo, Distribuidos uniformemente ruido, o el ruido Perlin también se pueden Generar. La Elección de los Impactos de Distribución de ruido el contraste y el Rango Dinámico en el LIC Resultante. Tamaño de la textura Este PARÁMETRO Controla el Tamaño de la textura ruido Cuadrado En Cada Dirección. En el Caso de ruido Perlin el Tamaño de la textura se ajusta a la potencia Más Cercana a 2. Tamaño de la ONU tipicamente en el Rango de 128 a 512 Trabajos busque. Tenga en Cuenta Que los TAMAÑOS Muy Grandes pueden Reducir el Rendimiento de la GPU. El Tamaño de grano Seleccione el Número de píxeles En Cada Dirección En La Que Cada Elemento de Ruido Generado se llena en la Resultante textura. Para el ruido Perlin ESTO Establece el Tamaño de la escala más grande Directivos, y Dębe Ser Una potencia de 2. El Tamaño de grano Se Puede Como utilizar para Controlar el Tamaño racha LIC. Valor min Este PARÁMETRO Establece el valor Más bajo de Realización escala de grises en la textura Generado de ruido. Este PARÁMETRO PUEDE Variar Entre 0 Y 1 Y El Valor Predeterminado es 0. El Valor Mínimo en el LIC Será Mayor que o igual al Valor Mínimo de ruido. Ello párrafo, ESTO influye en la desviación Mínima y El Nivel de Intensidad de LIC. Este valor Máximo PARÁMETRO Establece El Valor Más Alto de Realización en escala de grises en la textura Generado de ruido. Este PARÁMETRO PUEDE Variar Entre 0 Y 1 Y El Valor Predeterminado es 0,8. El Valor Máximo en el LIC Será menor que o igual al Valor Máximo de ruido. Para ola, ESTO influye en la desviación Máxima y El Nivel de Intensidad de LIC. Número de Niveles AJUSTE El Número de Valores de escala de grises Realizables. Este PARÁMETRO PUEDE Estar comprendido Entre 2 y 1024 El Valor Predeterminado es 1024. Este PARÁMETRO influye en el contraste y la Suavidad General de la LIC. Este impulso probability PARÁMETRO Controla la probability DE UN Elemento dado Es Para Ser asignado valor de la ONU. Cuando Se Establece en 1 para todos los Elementos ESTÁN Llenos. Cuando Se ajusta un Menos de 1 Una Fracción de la textura # 39; s Elementos ESTÁN Llenos de ruido Generado. Los Elementos Que No ESTÁN Llenos toma En un valor de Color de Fondo. La probability de impulso Predeterminado es 1. El color de fondo de El Valor de escala de grises de los píxeles USAR párrafo vírgenes Cuando El PARÁMETRO de probability de impulso SE Encuentra un Menos de 1. El Valor de Fondo Predeterminado es 0. semilla RNG Modificar el valor de Inicialización alimentado al generador de numeros aleatorios. ESTO Puede Ser USADO párrafo Generar distribuciones de ruido SIMILARES.

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Figura 5 La Variación de las propiedades de la entrada de ruido a la imagen LIC Puede Ser ONU Método Eficaz para Controlar las Resultante: características de las rayas en el LIC. Gauss, uniforme, Perlin, y el ruido impulsivo se muestran.

Dos imagen PASE LIC

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Figura 6 Los Resultados intermedios de Cada stage en los dos imagen PASE LIC con realce de contraste y antialiasing habilitadas. El resultado m, Que se Muestra en el panel de CE2, Tiene alto contraste rayas LIC Con Un buen equilibrio de luz y oscuridad píxeles Lo Que Es ideales para La Combinación Con Un psudocoloring de Datos escalares.

ParaView IMPLEMENTA UN Pase de dos LIC cálculo. Habilitar el cálculo de Dos Pasadas activa Filtros de Procesamiento de Imágenes Que pueden Mejorar en Gran Medida La visibilidad de la LIC # 39; s patrones de siembra en estrías. En la primera pasada de la ONU LIC tradicional se Calcula. Filtros de Procesamiento de Imágenes, Que Consiste En un filtro de realce de contraste opcional (CE) y Un filtro de Laplace de borde Mejorar (EE), se aplican un Continuación, el Fortalecimiento de los patrones de siembra en estrías. En El Segundo Paso, El LIC se vuelve un calcular utilizando la salida de los Filtros de Procesamiento de Imágenes en El Lugar De Una textura de ruido. La Integración en El segundo pase se Hace Usando Lic del Número de Pasos de Integración para Tener en Cuenta El Hecho de Que la primera salida de paso filtrada es relatively suave. El Procesamiento de Imágenes y Etapas LIC Que comprenden el algoritmo de dos Pasos se muestran en la Figura 3b. La Figura 6 Muestra La progresión de Como La Forma patrones de siembra en estrías y se fortalecen por Cada Etapa sucesiva en el de Dos Pasadas imagen LIC cálculo.

sombreadores escalares de Color

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Figura 7 sombreadores escalares de Color. Combinando (Izquierda columna) iluminado geometría de colores con la lic en comparacion con la cartografía (Derecha Columna) Ellos Sobre la LIC, CON (fila inferior) y sen (hilos superiores) de los colores escalares mapeadas Sobre la prestación superficie iluminada.

ParaView proporciona dos shaders para combinar con LIC iluminado geometría de la superficie pseudocoloreada, shader ONU multiplicativa o mapeo y Un aditivo o shader de Mezcla. Por Defecto se utilizació el shader de Mezcla. Sin embargo, la determinacion de Que shader es el ADECUADO Para Una Situación dada se Hace mejor forma interactiva En Tiempo de ejecucion Como los Resultados dependerán De Una serie de factors cuentos Como la curvatura de la superficie, Iluminación and view parametros, campo de vector, y La Elección de tabla de consulta. CUANDO ParaView # 39; se utilizan s Etapas de Mejora de contraste y el generador de textura de ruido para Producir Una LIC con los patrones de racha de alto contraste y el equilibrio ADECUADO de Intensidad de la luz Valores Que Estas shaders hijo Altamente Eficaces y ProduCen visualizaciones convincentes. Para La comparacion de los dos shaders La Figura 7 Muestra Una matriz de Representaciones Donde la fila SE superiores Rinda pecado psudocoloring, La Fila inferior con pseudocoloring, y La Columna de la Izquierda se Generó con el shader de Mezcla, y La Columna de la Derecha se ha Generado utilizando el shader de mapeo. Estas Muestras Presentan ALGUNAS de las differences Entre los Dos shaders.

Asignación de colores Sobre el LIC

El shader de fragmento de mapeo se describen Mediante la siguiente Ecuación:

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donde son los índices Lic identificar ONU Específico fragmento, Lic Es El color de RGB final, Lic LIC es la Intensidad de la escala de grises, Lic Es El color de escalar RGB, Y Lic ES UN PARÁMETRO de desviación, tipicamente 0, Que Se Puede Como utilizar PARA UN AJUSTE fino. Ignorando el PARÁMETRO de desviación momentáneamente, las Transferencias de sombreado de colores Directamente a la imagen definitiva en la Que la Intensidad LIC es 1, la ONU linealmente Ellos escalas Donde la Intensidad LIC es menor Que uno y. CUANDO La Intensidad LIC es 0 el color de Resultante es de color de negro. El sesgo de PARÁMETRO Lic Puede Ser fijado un pequeños Valores Positivos o Negativos Entre -1 y 1 para Aumentar o disminuir la Intensidad LIC uniformemente Que Resultados de la Búsqueda en imágenes Más brillantes o mas oscuros. Tenga en Cuenta Que CUANDO Lic colores episodios finales fragmento, Lic, se sujetan De tal manera Que Lic.

Con la Asignación de ACERCARSE a la Distribución de los Valores de Intensidad en el LIC afectar Directamente a la exactitud y la Intensidad Con La Que Los Colores escalares y Efectos de Iluminación se transfieren en la última prestación. Con Este shader de los Valores RGB producidos Séran Menos de o igual a los Valores Máximos de Intensidad En la imagen LIC. Cuanto mar Alcalde El Número de píxeles con Intensidad Una Próxima un 1, Con Mas Precisión y Más Brillante SE Representa la geometría de la superficie iluminada pseduocolored. Por SUPUESTO, La Necesidad de píxeles Muchos de Alta Intensidad Dębe equilibrarse con la Necesidad de la ONU Número de píxeles Suficiente Muy contrastantes, Donde el valor this Más cerca de 0, Con El Fin de representar con precisión Que El Mismo patrón LIC. ParaView # 39, Etapas de Mejora del generador y de contraste de ruido s proporcionar Una serie de Características que Ayudan a lograr v Este equilibrio de forma interactiva.

La Mezcla de colores con el LIC

El shader de fragmento de Mezcla es descrita por la siguiente Ecuación:

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donde son los índices Lic identificar ONU Específico fragmento, Lic es de color final RGB, Lic LIC es el valor de escala de grises, Lic Es El color de escalar RGB, Y Lic Es Una constante Que varia de 0 a 1, Con Un valor Predeterminado de 0,8. decreciente Lic párrafo Obtener Más colores brillantes Tiene el efecto de disminuir la Intensidad de la LIC, MIENTRAS Que El Aumento Lic párrafo Obtener Más fuerte LIC Tiene el efecto de lavado de colores.

En algunos adj Casos, Cuando el hijo Los Colores brillantes del LIC es dificil de ver y Alcanzar la ONU m resultado Útil requerirá sacrificar Tanto la visibilidad de la LIC y el brillo de pseudocoloring. El shader de Mezcla, Como el shader de mapeo, se Beneficia de los patrones de siembra en estrías de alto contraste y el equilibrio correcto de píxeles de alto Intensidad en el LIC Con El Fin de Preservar rayas y patrones pseudocoloring en la prestación final. Tenga en Cuenta Que A Pesar del Hecho De que inherentemente Disminuye la visibilidad de Características de coloración escalar y la imagen LIC el Enfoque de Mezcla Puede Ser especialmente Útil con superficies curvas y Efectos de Iluminación pronunciados y también CUANDO mapa de color de escalar es muy intenso.

Mejora de contraste

El Proceso de convolución Tiende inherentemente un disminuir Tanto el contraste y el Rango Dinámico en el estrechamiento LIC y concentrar la Distribución de los Valores de Intensidad Resultante En torno a la ONU tono medio. El USO de ruido gaussiano Durante LIC CALCULO producir rayas libre relatively lisa y pixelación Pero Tiende a empeorar Este efecto estrechamiento from Las intensidades de entrada ya ESTÁN Muy concentrada Alrededor de Valor ONU central. Un EJEMPLO del estrechamiento y La Concentración Resultante de la convolución Se Puede Ver en La Fila Superior de la Figura 8a En Donde La Salida de la primera pasada se LIC Muestra Con Su Distribución de Intensidad a la Derecha. Este estrechamiento y la Concentración de intensidades en el LIC pueden resultar v En Una imagen oscura y sin brillo en general de FORMULACION de La Combinación Con El Lit geometría de la superficie pseduocolored difícil adj. Un EJEMPLO DE UN m resultado oscuro y sin brillo PUEDE verso en el panel de izquierdo de la Figura 9. Con el fin de contrarrestar el estrechamiento y oscurecimiento de la convolución Afecta tres realce de contraste opcional se han añadido Etapas (Ce), uno Despues de Cada Etapa LIC y Uno Despues de La Combinación de colores escalares y LIC. Las Nuevas Etapas del tanto aumentan el Rango dinámico y contraste, Mejorar los patrones de siembra en estrías, y facilitan La Combinación de LIC con geometría de la superficie iluminada pseudocoloreada.

La Figura 8 Muestra las imagenes de entrada y de salida de Cada Una de las Etapas de Mejora de contraste a lo largo de lado SUS respectivas distribuciones de Intensidad. Las distribuciones de la Intensidad Para Las imagenes de entrada INCLUYEN Líneas verticales Que Indican los Valores Mínimo y Máximo. El algoritmo de Mejora de contraste Funciona estirando las distribuciones de entrada de Modo Que en la Distribución de salida el min es 0 y el Máximo es 1 Aumentando el contraste y el Rango dinámico en la imagen renderizada final. Un EJEMPLO de Como Las Etapas de la CE se pueden Como utilizar Mejorar la Eficacia de shader de color de escalar se Muestra en el panel de derecho de la Figura 9.

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