机电工程可视化教学案例.ppt

机电工程可视化
课程性质：限选
学时数：48
授课教师：王小强
主要内容：
MATLAB操作基础
矩阵及其运算
程序设计
符号运算
绘图
数据分析与处理(多项式、方程求解、数值微积分)
文件操作
图形句柄、图形用户界面设计
学习方式：
课堂讲授
上机实习（占总学时约1/3）
前言 －数据可视化研究综述
概念：
数据可视化（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。
计算机图形学
图像处理
计算机辅助设计
计算机视觉
人机交互技术
涉及领域：
1986年，美国科学基金会(NSF)专门召开了一次研讨会，会上提出了科学计算可视化(Visualization in Scientific Computing-VISC)，第二年美国McCormick等向美国国家科学基金会提交了“科学计算可视化研究报告”以后，美国国家科学基金会正式把科学计算可视化列为重点资助项目。
提出背景：
以可视化的方法帮助设计人员、工程师等理解或掌握模型或公式，并直观的反应数据之间的关系。寻找有效的方法绘制基于数据集和工程算法的曲线和图形是可视化的核心工作。
目的：
交互性：以交互的方式管理和开发数据。
多维性：可以看到表示对象或事件的数据的多个属性或变量，而数据可以按其每一维的值，将其分类、排序、组合和显示。
可视性：数据可以用图象、曲线、二维图形、三维体和动画来显示，并可对其模式和相互关系进行可视化分析。
数据可视化的主要技术按其功能可分为事后处理、跟踪、驾驭三个方面。
主要特点 ：
事后处理把计算与可视化过程分成两个阶段进行，两者之间不能进行交互处理。
跟踪是针对实时显示的计算结果，判断计算过程正确与否以确定是否继续进行。
驾驭过程使科学家能对计算过程加以实时控制，修改或增减某些变量和参数，以保证计算过程的正确进行。
主要特点 ：
标量、矢量和张量场的显示
数据场和流场的动态显示
模拟和计算过程的交互控制和引导
高带宽的图形网络和协议
大容量数据集合的处理
用于图形和图像处理的向量和并行算法
用于图形和图像处理的特殊硬件结构
虚拟现实技术在科学计算可视化中的应用
涉及的主要技术问题：