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计算机科学研究中的可视化技术分析 文/王峰 摘要：可视化是当前计算机领域发展的重点。本文对可视化的发展现状、发展中的难点以及可视化技术在不同领域的应用进行分析、综合，并展望了可视化发展的前景。 关键词：计算机科学可视化技术应用 可视化这一概念自1986年提出以来，在自然科学领域得到了快速发展，它是帮助自然科学研究者理解复杂现象和分析处理大规模数据的重要工具。目前可视化研究成果广泛被应用在了航天技术、石油勘探、天气预报、医学等多个领域。随着图形、图像等传输设备的性能日益提升，可视化已成为计算机领域发展不可或缺的必备条件。 一、可视化概念 可视化是将符号转化成几何形状，使研究者能够观察到他们研究工作的一种计算技术，其改变了科学家原有的工作方式，提供给了科学家发现事物的最新途径，并且不断带给人们惊喜。 在计算机领域实现可视化的基本途径一般都包括三个方面：首先，将计算数据进行采集、组织、交换和压缩；其次，将处理过的计算数据进行几何图元的提取，并且对几何图元构建可视模型；最后，将图形绘制并显示。 二、可视化发展的难点 在计算机中实现图形的可视化，首先是要将需要可视化的系统组建模型，其次分析寻找描绘组建好的模型的最佳方案，最终呈现可视化效果。 但在现实中面临的难点就是很难组建需要可视化对象的模型，例如很多抽象的概念就无法进行物理模型的组建，在计算机中也无法对其进行模拟。 三、可视化研究成果 1.流体可视化软件 流体可视化软件是在多个相联系的模型下，在交互分布环境下研究暴风雨的形成规律。这是美国国家超级计算机应用中心研制出来的，其工作原理是将安装在NCSA的超级计算机CRAY-YMP与VGX工作站之间进行网络连接，其中超级计算机CRAY-YMP复杂模型计算，而VGX则提供用户可接入口，进行二维图形和三维图形的显示。 2.可视化技术在地质勘探中的应用 计算机可视化研究成果已被广泛应用到地质学研究中，实现地质可视化。地球物理勘探过程中应用到了可视化技术。美国SGI公司的油田开发、油藏数值模拟、石油地质等方面都引进可视化技术，并遥遥领先于世界同行业中的其他竞争者。 3.可视化技术在人体胚胎学中的应用 这主要是依据美国卫生和医学博物馆的胚胎数据进行人类胚胎模型的重构，并将结果以三维数据的形式展现，这是医学史上的一大进步，预示着人类可以远程访问人类形态数据，并且可以对其进行分布式计算，将医学研究推向一个新的高度。 4.可视化技术在医学上的应用 近代在医学领域广泛使用的CT、MRI以及PET都是医学数据的可视化技术。这些设备能够扫描产生人体病灶进行多个方位多个剖面的图像，使得医生能够清晰地判断病人病灶的大小、位置，帮助医生准确诊断病因。而且CT与传统的胶片感光成像不同的是，能够借助计算机直接对人体器官或者组织图像进行重构，帮助医学图像实现二维向三维的迈进，方便医生直接从体外观察病人病灶的内部结构。 5.可视化技术在数字博物馆的应用 数字博物馆就是依靠虚拟技术对藏品进行建模，实现三维可视化，在真实反应事物数据的同时，达到传递信息的目的。数字博物馆为不同区域院校师生提供了学习平台，并且有利于全国各地的学者之间的信息互换以及信息资源共享。 6.还原修复可视化技术 这主要应用于考古工作中，例如对于已经破坏的古建筑场景以及出土的破损文物，可以通过虚拟修复进行还原。这一过程需要将可视化技术与数字图像处理、计算机图形学、模式识别等技术综合应用。 四、小结 目前，国际上可视化研究的权威机构就是美国的国家超级计算应用中心（NCSA）。早在19世纪80年代美国就进行了大量的可视化技术研究，取得了可喜的研究成果，并且致力于将可视化技术推向更高的发展阶段。随着我国加快国际交流的脚步，国内的清华、北大以及中科院软件所等单位也相继进行可视化技术的研究。但目前，可视化发展程度较低，更高阶段的可视化研究尚处于探索阶段，因此，不断完善更新计算机硬件设施是促进可视化技术快速发展的保证。 参考文献： 1韩祯祥,吕捷,邱家驹.科学计算可视化及其在电力系统中的应用前景J.电网技术,xx(2). 2韩丽娜.