基于Morphing变形技术的中尺度涡旋可视化算法

摘要

本方法属于物理海洋、计算机图形图像处理、海洋可视化交叉领域，具体涉及一种基于变形（Morphing）技术的中尺度涡旋可视化算法。本方法基于中尺度涡旋追踪的轨迹数据，针对每条轨迹，在相邻的涡旋位置处，采用Morphing技术，首先对涡旋的原始边界和目标边界进行重采样获取特征点，然后用豪斯道夫（Hausdorff）距离匹配来确定特征点之间对应位置，采用最小二乘法建立涡旋边界特征点之间的变换关系，中间时刻涡旋特征点根据变换关系获得，中间时刻特征点之间的线段则通过线性插值获得，最终组织、保存涡旋边界原始信息和Morphing得到的涡旋中间信息，进而对涡旋运动过程中的形状演变进行可视化表达。为更好的追踪涡旋和了解涡旋的生长、衰亡形态演变提供技术支持。

主权项

一种基于Morphing变形技术的中尺度涡旋可视化算法，其特征在于包括如下步骤：（1）对中尺度涡旋追踪的轨迹数据集进行预处理，抽取出涡旋的属性信息；（2）根据轨迹上的涡旋边界信息，进行重采样获取特征点，特征点分别采用涡旋边界的上、下、左、右四个点的坐标，其中特征点的选取采用过涡旋中心作两条相互垂直的线，线与涡旋边界的交点即选为涡旋的上下左右四个点；（3）建立特征点之间位置对应关系对于选定的特征点分割的边界线段，进行Hausdorff距离计算，距离越小，相似性越大，从而确定涡旋原始模型和目标模型特征点之间对应的位置；（4）根据(3)确定了位置之后，采用最小二乘法建立特征点之间的变换关系；（5）中间过渡图形则通过特征点的位置和变换关系，进行线性插值得到，经过特征点的选取，可以根据对应关系得到中间时刻的特征点，根据然后中间时刻特征线段则通过中间时刻特征点线性插值得到；（6）在获得了以上中间时刻的特征点和插值后的线段后，对数据进行保存，分别按照时间节点搜索涡旋对应数据、进行可视化，按照涡旋路径轨迹对原始图形和插值图形进行可视化，从而得到连续的变化效果。