医学图像三维重建的体绘制技术综述 摘要：体绘制技术是目前医学图像三维重建的主要方法之一，是一种能够准确反映出数据内部信息的可视化技术，是可视化研究领域的一个重要分支，是目前最活跃的可视化技术之一。本文首先分析了医学图像三维重建的两大方法及其基本思想，并将体绘制技术与面绘制技术进行了比较；然后分别描述了射线投射法、足迹法、剪切-曲变法、基于硬件的3D纹理映射、频域体绘制法以及基于小波的体绘制等典型算法；最后通过比较分析给出了各类算法的性能评价，并在此基础上展望了体绘制技术研究的发展前景。 关键字：体绘制；三维重建；可视化；性能评价 Abstract：Volume rendering techniques is one of the main methods of 3D reconstruction of medical images currently. It's also an important branch of visual technology which can reflect the inside information of data.It is one of the most active visualization technology.This paper first introduces are the two methods of 3D reconstruction of medical image and the basic thought of them,then volume rendering technology and surface rendering technology are compared.Secondly,the author introduces some kinds of algorithm for volume rendering：Ray Casting ,Splatting,Shear-Warp,3D Texture-Mapping Hardware,Frequency Domin V olume Rendering,Wavelet .Based V olume Rendering.The differences of their performances are compared and discussed in the last. Then some results are presented and their perspective are given in the end. Key words:Volume rendering techniques;3D reconstruction of medical images;visual technology;Performance evaluation
实验二 一、问题描述 根据人眼三维视觉形成的原理，利用红蓝分色原理制作三维图片与三维视频。 二、问题分析 三维图像: 步骤： 1.利用手机/相机等摄像设备，拍摄大小相同的左眼图与右眼图 2.利用OpenCV读入左眼图与右眼图，假设左眼图像第i个像素颜色向量为(R1_i,G1_i,B1_i)； 右眼图像第i个像素颜色为(R2_i,G2_i,B2_i),则合成后的立体图像第i个像素为(R1_i,G2_i,B2_i)；利用OpenCV显示并保存合成后的图像 3.利用红蓝眼镜观察立体效果是否明显，如果不明显，请重复1~2 难点： 在拍摄左眼图与右眼图时有技巧：由于人的两眼间存在一个不足 5 厘米的间距，因此在盯住同一景物时，两个眼球的角度并不相同。因此我们的拍摄也必须模拟这一原理，对同一景物拍摄两张照片，而且拍摄时需要略微变换一下拍摄角度（这个角度很小，约5~10 度）。其次为了达到更好的合成效果，目标最好选择一些前背景比较分明的景物，如果能用单反拍摄出背景虚化的照片就更好。
三维视频： 利用拍摄图片的方法拍摄左眼视频与右眼视频，然后利用OpenCV读取左眼与右眼视频中的每一帧图像，利用上述方法合成三维图像，并利用OpenCV保存成.avi格式的视频。 难点：如何保持左眼视频与右眼视频在时间上的同步 三、详细设计（从算法到程序） 1.主模块设计 三维图片： #include"iostream" #include"cmath" using namespace std; using namespace cv; int main() { Mat left = imread("211.jpg");//加载图片
医学物理与工程学 Implement of adaptive raycasting direct volume rendering algorithm J I N Zhao 2y ang 3 ,W A N G J i an 2z hong (I nstitute of I ntelli gent I nf ormation and Cont rol Technolog y ,H angz hou Dianz i Universit y ,Hangz hou 310018,China ) [Abstract] A new method for direct volume rendering based on adaptive mesh refinement is presented.The method can speedup the volume rending with adaptive casting and terminating rays ,by computing the samples f rom tri 2linear interpola 2tion of the neighborhood voxels ,shading the images with the simplified phone illuminated modal ,and compositing images from f ront to back order.The experiment results show that this method can improve the rendering speed and can be used in the volume visualization based on internet. [K ey w ords] Adaptive mesh ;Raycasting ;Direct volume rendering ;Visualization ;Medical images 自适应光线投射直接体绘制算法及实现 金朝阳3,王建中 (杭州电子科技大学,智能信息与控制技术研究所,浙江杭州 310018) [摘 要] 提出一种基于自适应光线投射的直接体绘制方法。该方法从自适应的发出光线和终止光线两个方面来加速体 绘制的进行,通过三次线性插值空间邻近点计算采样点的值,利用简化的Phone 光照模型进行消隐,由前向后合成图像。该算法提高了绘制的速度,能满足一定的临床应用实时性要求,在基于Internet 的体数据可视化中有很好的应用前景。 [关键词] 自适应网格;光线投射;直接体绘制;可视化;医学图像 [中图分类号] TP391.4 [文献标识码] A [文章编号] 100323289(2005)0420634205 [基金项目]本研究为浙江省自然科学基金资助项目(Y204160)。[作者简介]金朝阳(1974-),女,浙江余姚人,硕士,讲师。研究方向: 科学计算可视化。 [通讯作者]金朝阳,杭州下沙高教园区杭州电子科技大学自动化学院,310018。E 2mail :jzy @https://www.doczj.com/doc/ff11104762.html, [收稿日期]2004211202 [修回日期]2004212217 随着医学成像设备种类的增多和空间分辨率的提高,图 像数据与日俱增,为临床提供了更全面的有助于诊断的信息,数据可视化问题成为研究的热点。医学体数据由多层CT 、MR 等二维图像数据的叠加形成,是一种基于规则网格的标量数据场。医学体数据的三维可视化就是将体数据在计算机上直观地表现为三维效果,提供传统二维表示法无法获得的结构信息,从而进一步帮助放射治疗、矫形手术等的计算机模拟及手术规划的展开。 医学体数据三维可视化方法大致可分为两大类:面绘制、直接体绘制。面绘制首先在三维空间数据场中构造出中间几何图元,然后再由传统的计算机图形学技术实现画面绘制。面绘制有多种算法,各种算法的不同点在于所采用的近似表面的几何单元不同或几何单元尺度的选择不同,典型算法有:MC 方法(Marching Cubes )[1]、M T 方法(Marching Tetrahe 2 dral )[2] 、剖分立方体法(Dividing Cubes )[3]等。面绘制适用于绘制表面特征分明的组织和器官,对数据分割要求高,且物体 内部信息无法保留,对于精细组织和器官的三维显示,常常效果不佳。 体绘制是将三维空间的离散数据直接转换为二维图像而不必生成中间几何图元,又称为直接体绘制,其实质为重新采样与图像合成。典型算法有光线投射法[4,5]、足迹表法(Foot 2 print Met hod )[6] 、错切形变法(Shear 2Warp )[7,8]等。直接体绘制算法认为体数据场中每个体素都具有一定的属性(透明度和光亮度),通过计算所有体素对光线的作用即可得到二维投影图像,有利于保留三维医学图像中的细节信息,适合于形状特征模糊不清的组织和器官,但存在计算量大,图像生成速度慢,实时性难以得到保证等缺点。近年来,随着计算机运算速度的提高和软硬件技术的发展,研究者从多个方面提出了体绘制的加速方法,如基于硬件加速[9]、并行绘制[10]、多分辨率[11] 等,从而使体绘制的速度接近实时。 随着计算机的飞速发展,直接体绘制可在PC 机上接近实时显示,为了进一步提高直接体绘制的速度,本文采用一种新的像空间序的自适应光线投射算法[12],该方法可以从两个方面来加快绘制速度,一方面利用图像相邻像素间的相关性自适应的发出光线,另一方面当光线上累积不透明度达到1时自适应的终止光线投射。实验表明该方法提高了直接体绘制的速度,适用于基于PC 机的实时体绘制的临床应用场合,在基于Internet 的体数据可视化中有良好的应用前景。1 自适应光线投射算法原理
大学 Zhengzhou University Cae课程论文 六斜叶式搅拌器流场数值模拟 Numerical Simulation of Shell-side Fluid-flow in the Six pitched blade stirrer 专业班级：过程装备与控制工程3班 作者：郝苒杏 作者学号：20090360310 完成时间：2012年12月16日
目录 摘要 (1) Abstract (1) 1、背景与意义 (1) 2、研究现状 (2) 3、数学物理模型 (2) 3.1基本控制方程 (2) 3.2湍流模型介绍 (3) 4、六斜叶搅拌器fluent数值模拟 (3) 4.1搅拌器结构 (3) 4.2几何建模 (4) 4.3网格划分 (4) 4.4模型求解设置 (5) 4.5边界条件设置 (6) 4.6残差设置 (7) 4.7初始化并且迭代求解 (8) 5结果分析 (8) 5.1网格独立性考核 (8) 5.2搅拌器流场速度矢量分析 (9) 5.3搅拌器压力场分析 (10) 6结论 (11) 7参考文献 (11)
六斜叶式搅拌器流场数值模拟 摘要 本文以常规六斜叶搅拌器设备为研究对象，采用数值模拟的方法，研究了搅拌器搅拌釜的流场特性的分布规律。研究结果表明:六斜叶搅拌器流动呈现为一个位于搅拌叶片外侧的大漩涡和一个位于叶片下方的小漩涡，两个漩涡之间存在流体和能量的交换，在六斜叶搅拌器中，桨叶区湍动能较大，能量耗散率高。将CFD技术应用于搅拌器搅拌流场的分析，基于Naives-Stokes方程和标准k－e 紊流模型，求解搅拌器的湍流场，数值模拟的结果对搅拌器水力优化设计具有指导意义。 Abstract In this paper, numerical simulation is eateries out to study the flow fields in three stirred tanks such as the general Pitched blade turbines(PDT)，the standard RUSHTON，and a stirred equipment with special usage. The results show that there is a large-scale vortex in the outer of the blade and a small vortex below the blade. The ruction stirred is vary little flow exchange between the vortices. The region of the stirred bale has a relative large turbulence and high turbulence dissipation rate. Stirrer CFD technology is applied to the analysis of the flow field, which is based on the Naives-Stokes equations and the standard k-e turbulence model and to solve agitator turbulence field. The numerical simulation results of the agitator is helpful to guide the design of its hydraulic optimization. 1、背景与意义 搅拌与混合是应用最广泛的过程操作之一，搅拌设备也大量应用于化工、轻工、医药、食品、造纸、冶金、生物、废水处理等行业中。由于相际接触面积大、传热传质效率高、操作稳定、结构简单、制造方便等优点，使得搅拌设备既可以当做反应器应用于很多场合，例如在合成橡胶，合成纤维和合成塑料这三大合成材料的生产中，搅拌设备作为反应器的约占反应器总数的85%一90%。同时也有大量的搅拌设备并不是仅用在化学反应中应用物料的混合、传热、传质以及制备乳液、悬浮液等。在很多化工过程中，例如水煤浆和原油的输送是煤化工，石油化的重要特征，这种高浓度的液体输送前需要有相应的搅拌过程来防止进行前可能的沉淀。 在发酵工业中，搅拌操作同样占有非常重要的地位。发酵工业涉及到很多有氧呼吸的微生物，同时氧气在发酵液中的溶解度一般都很低。为了保证微生物基本代活动所需要的氧气，氧气的迅速有效的供给尤为重要。有氧发酵过程中所涉及到的搅拌操作主要是气液传质和分散。此外，(l)发酵过程中一般都伴随有中间补给，搅拌操作可以使补给原料和基料迅速混合，避免了局部的浓度过高。(2)微生物的代活动和搅拌过程都能产生大量的热，这些可以通过搅拌来强化传热从而使搅拌釜的物料温度保持均匀。(3)可以使发酵液中的菌体和固体基质均匀的悬浮。 在实现混合操作的过程中，转轮的搅拌推流形式起着很重要的作用。不同的转轮造成的搅拌推流效果差别很大，而不同的生产过程有不同的搅拌推流目的。本文将CFD软件应用于搅拌器的搅拌流场分析，对以后的设计和分析具有指导性的意义。
搅拌器数值模拟 1 引 言 搅拌混合是一种常规的单元操作，具有广泛的应用背景，搅拌可以使物料混合均匀、使气体在液相中很好地分散、使固体粒子(如催化剂)在液相中均匀地悬浮、使不相溶的另一液相均匀悬浮或者充分乳化，并可以强化相间的传质、传热。作为工业生产中工艺过程的一部分，搅拌效果直接影响到其它后续生产过程。 在利用超临界流体对废旧橡胶进行脱硫的课题中，脱硫反应釜中应用四叶涡轮搅拌器加强脱硫剂对溶胀橡胶的渗透作用。本文即对搅拌器在反应釜中产生的流场进行数值计算，分析搅拌流场特性，通过模拟得到流场结构及搅拌桨的速度矢量分布。 2 搅拌器流场数值模拟 2.1 四叶涡轮搅拌器solidworks 建模 四叶涡轮搅拌器桨叶直径mm 106=D ，叶片宽mm 20=a ，厚mm 2=b ，轮毂直径20mm 。三维模型建好后，保存为jiaobanqi.IGS 文件。 图1 四叶涡轮搅拌器 2.2 四叶涡轮搅拌器Gambit 建模 （1）将生成的jiaobanqi.IGS 文件导入Gambit 中，得到volume1。 （2）建立搅拌槽模型 本文采用平底圆柱形槽体，内径 mm 210=T ，槽内液位高度T H =； 搅拌
器安装在轴径mm 16=d 的搅拌轴上，桨叶中心线离槽底高度 3T C = 。 图2 搅拌槽尺寸 1）建立圆柱体模型，此模型作为搅拌器的动区域，圆柱体尺寸高为60mm ，半径60mm 。之后需对圆柱体进行平移，由于圆柱体的基准面都是建立在坐标原点所处的面上，本模型需使圆柱体沿着Z 轴平移，设定Z 轴的平移量为-20，得到volume2。 2）以同样的方法分别建立高为40mm ，半径为8mm ，高为210mm ，半径为105mm ，高为110mm ，半径为8mm 的3个圆柱体，分别为volume3，volume4，volume5，其中volume3无需平移，volume4沿Z 轴平移-60，volume5沿Z 轴平移40。最终得到搅拌槽的模型如图3所示。 图3 搅拌槽模型 （3）布尔运算 本次模拟采用多重参考系模型( Multi-Reference Frame, MRF )。即在计算时，
三维搅拌器数值模拟 搅拌器数值模拟 1 引言 搅拌混合是一种常规的单元操作，具有广泛的应用背景，搅拌可以使物料混合均匀、使气体在液相中很好地分散、使固体粒子(如催化剂)在液相中均匀地悬浮、使不相溶的另一液相均匀悬浮或者充分乳化，并可以强化相间的传质、传热。作为工业生产中工艺过程的一部分，搅拌效果直接影响到其它后续生产过程。 在利用超临界流体对废旧橡胶进行脱硫的课题中，脱硫反应釜中应用四叶涡轮搅拌器加强脱硫剂对溶胀橡胶的渗透作用。本文即对搅拌器在反应釜中产生的流场进行数值计算，分析搅拌流场特性，通过模拟得到流场结构及搅拌桨的速度矢量分布。 2 搅拌器流场数值模拟 2.1 四叶涡轮搅拌器solidworks建模 b,2mmD,106mm四叶涡轮搅拌器桨叶直径，叶片宽a,20mm，厚，轮毂直径 20mm。三维模型建好后，保存为jiaobanqi.IGS文件。 图1 四叶涡轮搅拌器 2.2 四叶涡轮搅拌器Gambit建模
(1)将生成的jiaobanqi.IGS文件导入Gambit中，得到volume1。 (2)建立搅拌槽模型 H,T本文采用平底圆柱形槽体，内径 T,210mm，槽内液位高度; 搅拌 d,16mm器安装在轴径的搅拌轴上，桨叶中心线离槽底高度。 C,T3 图2 搅拌槽尺寸 1)建立圆柱体模型，此模型作为搅拌器的动区域，圆柱体尺寸高为60mm，半径60mm。之后需对圆柱体进行平移，由于圆柱体的基准面都是建立在坐标原点所处的面上，本模型需使圆柱体沿着Z轴平移，设定Z轴的平移量为-20，得到 volume2。 2)以同样的方法分别建立高为40mm，半径为8mm，高为210mm，半径为 105mm，高为110mm，半径为8mm的3个圆柱体，分别为volume3，volume4，volume5，其中volume3无需平移，volume4沿Z轴平移-60，volume5沿Z轴平移40。最终得到搅拌槽的模型如图3所示。
硕士学位论文 三维地震数据体可视化方法及系统 3D SEISMIC DATASET VISUALIZATION METHODS AND SYSTEM 作者： 导师： 中国矿业大学
学位论文使用授权声明 Certificate of thesis authority 本人完全了解中国矿业大学有关保留、使用学位论文的规定，同意本人所撰写的学位论文的使用授权按照学校的管理规定处理： 作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者须授权所在学校拥有学位论文的部分使用权，即：①学校档案馆和图书馆有权保留学位论文的纸质版和电子版，可以使用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文；②为教学和科研目的，学校档案馆和图书馆可以将公开的学位论文作为资料在档案馆、图书馆等场所或在校园网上供校内师生阅读、浏览。另外，根据有关法规，同意中国国家图书馆保存研究生学位论文。 （保密的学位论文在解密后适用本授权书）。 作者签名：导师签名： 年月日年月日
摘要 三维可视化技术是用来显示、描述和理解地下及地面各种地质现象的一种先进手段，广泛应用于地质和地球物理学及其它行业的各个方面，在国内外研究应用如火如荼。随着三维地震勘探的开展，迫切需要与之相应的三维可视化显示、解释方式，这种方式能有效地利用各种结构的大规模数据，从中考察构造的连续性，辨认构造的形态，发现对地震勘探研究及生产实践有用的信息，并以此来指导钻探、矿井建设、采区布设等生产活动，可以极大提高生产效率，保障矿井生产工作安全进行。三维可视化技术既是一种成果表达手段，也是一种解释辅助工具。与传统的二维剖面解释方法不同，三维体可视化技术可以让解释人员用“走进去”的方式，形象生动地选定目标，同时还可以结合精细的钻井标定方法，帮助解释人员准确快速地描述各种复杂的地质现象。 本文使用目前世界上功能强大、构架优秀的可视化工具包VTK(Visualization Toolkit)来开发本设计中所用到的多条可视化管道线（Pipeline），实现了三维数据体的切片显示、提取等值面、三垂面显示等多种面绘制效果及光线投射法的体绘制效果，并利用了流行高效的跨平台图形界面开发工具包Qt来开发人机交互界面(GUI, Graphic User Interface)，为开发跨平台桌面应用程序提供了良好的支持。有机地结合这两种技术使得本设计中开发的应用程序具有良好的平台无关性，可以快速地在多种常见平台（Windows、POSIX 兼容）间进行移植，最大化减少了移植所要做的工作，而且尽量保持了程序的运行效率。 本文首先阐述了三维可视化技术及其在三维地震勘探中的应用，指出了本文研究的国内外背景、研究的主要内容和意义。然后研究了三维可视化的方法和操作流程，在分析了VTK和Qt及其他相关技术的基础之上，结合三维地震数据体可视化自身的特点和实际应用要求，确定了用于三维地震数据体的可视化技术及其实现方式，使用这些技术设计并实现了三维地震勘探数据体的三维可视化应用，并把程序应用到某矿七采区勘探所得数据体上，最后分析应用所得到的结果，基本达到了预期的效果。本文末尾总结全文，找出文章中存在的问题，并针对这些问题，根据作者目前的知识水平，提出了三维地震勘探可视化技术发展的方向。关键词:三维地震；三维可视化；跨平台；VTK；Linux；Qt - - I
CAD 绘制三维实体基础 AutoCAD 除具有强大的二维绘图功能外，还具备基本的三维造型能力。若物体并无复杂的外表曲面及多变的空间结构关系，则使用AutoCAD 可以很方便地建立物体的三维模型。本章我们将介绍AutoCAD 三维绘图的基本知识。 11.1 三维几何模型分类 在AutoCAD 中，用户可以创建3种类型的三维模型：线框模型、表面模型及实体模型。这3种模型在计算机上的显示方式是相同的，即以线架结构显示出来，但用户可用特定命令使表面模型及实体模型的真实性表现出来。 11.1.1线框模型(Wireframe Model) 线框模型是一种轮廓模型，它是用线（3D 空间的直线及曲线）表达三维立体，不包含面及体的信息。不能使该模型消隐或着色。又由于其不含有体的数据，用户也不能得到对象的质量、重心、体积、惯性矩等物理特性，不能进行布尔运算。图11-1显示了立体的线框模型，在消隐模式下也看到后面的线。但线框模型结构简单，易于绘制。 11.1.2 表面模型（Surface Model ） 表面模型是用物体的表面表示物体。表面模型具有面及三维立体边界信息。表面不透明，能遮挡光线，因而表面模型可以被渲染及消隐。对于计算机辅助加工，用户还可以根据零件的表面模型形成完整的加工信息。但是不能进行布尔运算。如图11-2所示是两个表面模型的消隐效果，前面的1、三维模型的分类及三维坐标系； 2、三维图形的观察方法； 3、创建基本三维实体； 4、由二维对象生成三维实体； 5、编辑实体、实体的面和边； 1、建立用户坐标系； 2、编辑出版三维实体。 讲授8学时 上机8学时 总计16学时
薄片圆筒遮住了后面长方体的一部分。 11.1.3 实体模型 实体模型具有线、表面、体的全部信息。对于此类模型，可以区分对象的内部及外部，可以对它进行打孔、切槽和添加材料等布尔运算，对实体装配进行干涉检查，分析模型的质量特性，如质心、体积和惯性矩。对于计算机辅助加工，用户还可利用实体模型的数据生成数控加工代码，进行数控刀具轨迹仿真加工等。如图11-3所示是实体模型。 11．2 三维坐标系实例——三维坐标系、长方体、倒角、删除面 AutoCAD 的坐标系统是三维笛卡儿直角坐标系，分为世界坐标系（WCS ）和用户坐标系（UCS ）。图11-4表示的是两种坐标系下的图标。 图中“X ”或“Y ”的剪头方向表示当前坐标轴X 轴或Y 轴的正方向，Z 轴正方向用右手定则判定。 图11-1 线框模型 图11-2 表面模型 图11-3 实体模型
三维立体画的观看方法 温馨提示：欣赏三维立体画的时不宜过长，否则会对眼睛有不良的影响。 在五、六十年代的欧美国家，曾经流行看一种“立体镜”。实际上是这样一种镜子。它能使左眼和右眼分别看到两张照片，这两张照片是用两部照像机，置于双眼的位置拍摄所得。在人们用立体镜看去时，就会呈现立体感觉。还有一个视点的问题，人们看某物时不会前、后都清晰，当我们把视点调到前面时，后面就会模糊，反之前面就会模糊。当然，这些调节是我们无意识的。我们想看清什么物体时，就马上把视点调到它上面。 三维立体画制图技术 三维立体画制作技术就是利用电脑把普通的平面画制作成一幅三维立体画的图像输出技术，主要采用工艺包括平面设计功能或专业的制图软件。立体画有两种形式：第一种是由相同的图案在水平方向以不同间隔排列而成，看起来是远近不同的物体。这样的立体画可用任意一种图像处理软件制作，如Photoshop、Illustrator、Windows画笔等，如下图所示。
另一类立体画较为复杂，在此类立体画上你无法直接看到物体的形象，画面上只有凌杂的图案，通常都是采用程序制作这类型的立体画。 两种作品观看方法都是一样，看画时把视点落在立体画后面合适的位置，让左眼看到左眼的影像，使右眼看到右眼的影像，使左眼看到的画面与右眼错开一个单位块，最终左、右眼也就看到不同的图案。如果我们把这两幅图案做成象左右两张照片一样有一定差别，就能看出立体效果。具体欣赏方法如下：当阁下观看立体画时，你要想象自己正在欣赏玻璃橱窗中的艺术品，也就是说你不要看屏幕上的立体画，而要把屏幕看成是玻璃橱窗的玻璃，而阁下要看的是玻璃之内的影像。 一、两点练习法：请把下图上方的两点作为目标，先使眼睛休息片刻，然后象眺望远方那样，用稍模糊的视线瞄准两点，就会看从两点各自分离出另外两个点，然后调整视线，试图将里面两个点合成一点 ------ 当四点变为三点时，你便会看到立体图象。又或在纸上画两个小圈，相距约三厘米，象刚才一样把视点调到纸后面，使两个圆圈重合成一个。
搅拌器数值模拟 1 引 言 搅拌混合是一种常规的单元操作，具有广泛的应用背景，搅拌可以使物料混合均匀、使气体在液相中很好地分散、使固体粒子(如催化剂)在液相中均匀地悬浮、使不相溶的另一液相均匀悬浮或者充分乳化，并可以强化相间的传质、传热。作为工业生产中工艺过程的一部分，搅拌效果直接影响到其它后续生产过程。 在利用超临界流体对废旧橡胶进行脱硫的课题中，脱硫反应釜中应用四叶涡轮搅拌器加强脱硫剂对溶胀橡胶的渗透作用。本文即对搅拌器在反应釜中产生的流场进行数值计算，分析搅拌流场特性，通过模拟得到流场结构及搅拌桨的速度矢量分布。 2 搅拌器流场数值模拟 2.1 四叶涡轮搅拌器solidworks 建模 四叶涡轮搅拌器桨叶直径 mm 106=D ，叶片宽mm 20=a ，厚mm 2=b ，轮毂直径20mm 。三维模型建好后，保存为jiaobanqi.IGS 文件。
图1 四叶涡轮搅拌器 2.2 四叶涡轮搅拌器Gambit建模 （1）将生成的jiaobanqi.IGS文件导入Gambit中，得到volume1。 （2）建立搅拌槽模型 本文采用平底圆柱形槽体，内径mm H=；搅拌 210 T，槽内液位高度T = 器安装在轴径mm d的搅拌轴上，桨叶中心线离槽底高度3 16 = C=。 T 图2 搅拌槽尺寸 1）建立圆柱体模型，此模型作为搅拌器的动区域，圆柱体尺寸高为60mm，半径60mm。之后需对圆柱体进行平移，由于圆柱体的基准面都是建立在坐标原点所处的面上，本模型需使圆柱体沿着Z轴平移，设定Z轴的平移量为-20，得到volume2。 2）以同样的方法分别建立高为40mm，半径为8mm，高为210mm，半径为105mm，高为110mm，半径为8mm的3个圆柱体，分别为volume3，volume4，
体绘制技术 洪歧1,2,张树生1,王静1,刘雪梅1 (1.西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室,陕西西安710072; 2.陕西理工学院数学与计算机科学系,陕西汉中723001) 摘要:可视化技术是继计算、实验两大科学研究方法之后的第三种研究方法,体绘制技术作为可视化技术的一个重要分支,已经取得长足发展。对常用体绘制技术进行了分类,并且指出、分析了各自特点及适用场合,为进一步应用、改进这些技术提供参考。 关键词:体绘制;面绘制;步进立方体;光线投射;溅射 中图法分类号:TP391.41文献标识码:A文章编号:1001-3695(2004)10-0016-03 Volum e Render ing Techniques HONG Qi1,2,ZHANG S hu-sheng1,WAN G J ing1,LIU Xue-m ei1 (1.Ministr y of E ducation Key Laboratory of Contemp orary Des ign&Integrated Manufacturing Technology,Northwestern Polytechnical Univers ity, Xi’an S hanxi710072,China;2.Dept.of Mathematics&Computer Science,Shanxi Univer sity of Technology,Hanz hong Shanxi723001,China) Abst ract:There a re three a pproa ches to scient ific research.Visua lizat ion is next to one of ca lculat ion and experim ent at ion. Volum e rendering techniques,as one im port ant area of tha t,ha ve m ade grea t prog ress during the la st deca de.In t his paper,they a re class ified and t heir characterist ics a nd applica tions a re analys ied.Results a re useful for further em ploying a nd im proving t hem. Key wo rds:Volum e Rendering;S urface Rendering;M arching C ubes;Ray Ca st ing;S pla tt ing 可视化是一个快速成长的研究领域,它是有关帮助科学家和工程师从模拟、实验或测量所得结果中抽取有意义和可视信息的各种技术。体绘制是可视化最活跃的研究子领域之一,它处理定义在三维或更高维网格上的标量和向量数据。十多年来,在广大科研人员的努力下,已经发展了一些体绘制技术来分析、理解和绘制数据场中包含的物体,并且已在医学、无损评价(N on-Dest ructive E va luat ion N DE)、天体物理、气象和地球物理测量及应力、液流等计算机模拟中得到广泛应用。由于受文章篇幅限制,本文不能对现有全部体绘制技术进行分析,只能就其主要技术的分类、特点及适用场合等问题展开讨论。 1 体绘制技术分类 根据Foley等人在文献[1]中提出的分类观点,结合体绘制技术最新发展实际,我们可以把大量的体绘制技术分为两大类:面绘制(Surface Rendering)和直接体绘制(Direct Volume Rendering)。面绘制技术是从3D数据场中抽取有意义和直观信息的一种重要手段。它实际上是把体数据转换成一种逼近面表示,从而可以进一步利用成熟的计算机图形学技术,甚至已有的硬件加速技术完成感兴趣信息的提取。由于它借助于面表示这样一个中间转换过程,而不是直接把体数据投向屏幕进行绘制,有时我们又称之为间接体绘制(Indirect Volume Rendering)。直接体绘制技术是以某种方式将整个数据场半透明地投影到2D屏幕上,并不借助中间几何图形。直接体绘制又分为三种类型:①物体空间为序算法2,3],它们按预先确定的次序扫描体素或单元,并把体素或单元投射到像素上;②图像空间为序算法[4,5],扫描各像素并从数据场单元中累加像素色彩;③混合算法[6,7,22],它是物体空间为序与图像空间为序算法的结合。图1给出了具体分类情况。 图1 体绘制技术详细分类 2面绘制技术及特点 面绘制技术利用了这样一个事实,对科学家来说,感兴趣的特征常常只包含在原始体数据的很小一部分里。通过恰当识别含有特征的单元,并用一组面片来近似表示它们,有时在计算和空间上可以得到极大节省。面绘制技术有许多应用,如在医学成像中,特殊解剖结构可以用等值面表示,也可以使用等值面产生算法抽取各种人体组织。目前,下列几种面绘制技术已经得到发展: (1)立体沟纹模型(Cuberille)。这种方法实际上把整个单元看作由同一物质构成,这样,一个不透明单元可以用该单元的同一色彩的六个面来表示(绘制)[8,9]。该方法简单、快捷,但画面粗糙,显示图像给人一种“块状”感觉,不能很好地显示对象的细节。 (2)面跟踪算法(Surface Tracking)。这种方法利用了相邻 ? 6 1 ?计算机应用研究2004 年 收稿日期:2003-12-10;修返日期:2004-01-18
2019年怎样用cad绘制简单的三维图 篇一：CAD三维图简单的绘制方法 CAD三维图简单的绘制方法 CAD绘制三维图只需要按下面几步骤操作就行了，下面以绘制长方体为例。1.先绘制一个二维长方体，设置好长宽； 2.在工具栏选择“绘图”→“建模”→“拉伸”→设置高度→按enter键→cad自动将矩形拉伸成长方体。 3.选择“视图”→“三维视图”→“东南等轴测”→得到如下图形； 4.如果在矩形上面想再画个圆柱，则先点击“视图”→“俯视图”→再用绘图工具绘制一个矩形； 5.在工具栏选择“绘图”→“建模”→“拉伸”→设置高度→按enter键→cad自动将矩形拉伸成立方体。 6.选择“视图”→“三维视图”→“东南等轴测”→得到如下图形； 7.绘制好图后，选择“视图”→“动态观察”→“受约束的动态观察”→移动得到想要的侧视效果，保存，再打开图时则是下图效果。如下图所示； 篇二：CAD三维图的绘制教程实例 一、工字型的绘制 步骤一：设置好绘图单位、绘图范围、线型、图层、颜色，打开捕捉功能。从下拉菜单View→Display→UCSIcon→On关闭坐标显示。步骤二：根据图1所示尺寸绘制图形，得到如图1－1所示封闭图形。 步骤三：创建面域。在命令栏Command：输入Region，用框选方
式全部选中该图形，回车。出现提示：1loopextracted，1Regioncreated，表示形成了一个封闭图形，创建了一 图1－2三维效果图 图1－1平面图 个面域。步骤四：对该面域进行拉伸操作。Draw→Solids→Extrude，选中该面域的边框，回车。在命令栏提示：Specifyheightofextrusionor[Path]：30，回车，再回车。三维工字形实体就生成了。步骤五：观察三维实体。View→3DViews→SWIsometric，再从View→Hide进行消除隐藏线处理，观察，最后进行着色渲染，View→Shade→GouraudShaded，如图1－2所示。 二、二维五角形到三维五角星的绘制 步骤一：设置好绘图单位、绘图范围、线型、图层、颜色，打开捕捉功能。步骤二：绘制一个矩形，以矩形中心为圆心，作一个圆及一个椭圆，修整直线。步骤三：阵列直线，创建光 图 2－1 图2－2 线效果。将直线段在360度范围内阵列72个，形成光线效果步骤。 步骤四：修整直线。以椭圆为边界，将直线每隔一条修剪至椭圆；同时以矩形为边界，将矩形外的线条全部修剪至矩形；矩形内没修的剪线条延伸至矩形。步骤五：绘制五角形。在上图的旁边绘制一个圆，再绘制这个圆的内接正五边形。将五边形的五个端点连成直线，修剪
双曲面搅拌机流场的数值模拟研究彭珍珍1, 赵恒文1, 郭聪聪1, 汪文生2, 曾德全2 (1.河海大学水利水电工程学院,江苏南京210098;2.南京贝特环保通用设备制造 有限公司,江苏南京210098) 摘 要: 应用计算流体力学(CF D)软件、利用多重参考系法(MRF)对新型的污水搅拌设备———双曲面搅拌机的流场进行数值模拟,考察了搅拌槽内水体的流态特性,并提出了优化建议。结果表明,未加挡板时,切向剪切是搅拌槽内水体的主要流动形式;在搅拌槽周围加上挡板后,可使槽内的水流形态重新分布,使轴向流速显著增加,立体循环运动更明显,更符合污水处理的搅拌形。 关键词: 计算流体力学(CF D); 双曲面搅拌机; 数值模拟 中图分类号:X703 文献标识码:C 文章编号:1000-4602(2009)19-0091-04 Nu m er i ca l S im ul a ti on of Flow F i eld i n Hyperbolo i d Sti rrer PENG Zhen2zhen1, ZHAO Heng2wen1, G UO Cong2cong1, WANG W en2sheng2, ZENG De2quan2 (1.College of W ater Conservancy and Hyd ropo w er Engineering,Hohai U niversity,N anjing210098, China;2.N anjing B eite Environm en tal P rotection GE M anufacture Co.L td.,N anjing210098,China) Abstract: The computati onal fluid dyna m ics(CF D)s oft w are and multi2reference fra me(MRF) method were app lied t o nu merically si m ulate the fl ow field in a ne w waste water stirring equi pment—hy2 perbol oid stirrer.The fluid fl ow characteristic in the stirred tank was investigated,and the op ti m izati on suggesti on was put f or ward.The results show that the tangential shear is the main fl ow pattern of the waste water in the stirred tank without the baffle.After putting the baffle ar ound the stirred tank,the fl ow patterns in the stirred tank can be redistributed,the axial vel ocity can be increased significantly,and the vertical circulati on of the waste water can be more obvi ous,which is more suitable for the require ment of the stirring pattern and vel ocity in the waste water treat m ent. Key words: co mputati onal fluid dyna m ics(CF D); hy perbol oid stirrer; nu merical si m ulati on 搅拌混合设备作为一种在污水处理中常用的工艺设备,可通过创建水流起到强化搅拌混合作用,防止活性污泥沉淀,被广泛用于混合池、厌氧池、水解生化池等工艺中。但由于搅拌设备在工作时会产生复杂的流体运动,目前搅拌设备的设计和应用对实测和工程师经验的依赖性比较强,这样就存在设计周期长、耗费大、精确度低等问题。将计算流体力学(CF D)数值模拟技术应用到搅拌设备的设计分析中,通过数值模拟软件求解描述过程,可以实现过程设计、优化以及放大。目前国内对CF D用于搅拌过程的研究很多,但是对双曲面搅拌机这种新型的污水处理设备的数值模拟研究还未见报道。因此,笔者采用CF D方法对叶轮直径为300mm的双曲面搅拌机的搅拌流场进行数值模拟,并提出了优化意见,以提升其搅拌混合效果。 1 数值模拟 111 计算方程的选取 旋转的搅拌桨作用于流体产生了复杂的三维湍 第25卷 第19期2009年10月 中国给水排水 CH I N A WATER&WASTE WATER Vol.25No.19 Oct.2009
体绘制传输函数与实现 近年来,直接体绘制技术已经成为三维数据场可视化的一种重要方法。由于它不需要借助中间几何图元,直接将体数据绘制到二维图像屏幕上,能产生 高质量的图像,能够清晰地显示物体内部结构的细节信息,因而被广泛应用到医学、气象学和地质勘探等领域。开展这方面的研究,具有重要理论意义和广阔的应用前景。直接体绘制技术涉及的面很广,研究需要多学科的知识,使这方面的 研究变得非常困难。直接体绘制中影响图像效果的关键是传输函数的设计。传 输函数将三维数据场的数据属性映射为光学成像参数,给每个要显示的体素相应的颜色和不透明度等,来显示我们关心的区域,隐藏那些我们不关心的区域。对 用户来说,传输函数设计难度大,调节的参数多,设置参数难度大且费时。目前的传输函数主要存在如下的问题:缺乏数据场的统计分类指导信息,使传输函数设 计存在盲目性。另外一个问题是缺乏直观、简洁的传输函数参数调节软件。本 论文针对以上两个问题,进行深入探索与研究。主要工作如下:(1)提出了一种梯度变化的片段采样绘制方法。该方法有效地减少了采样后融合的次数和计算量,使光线投射算法绘制的速度提高,本方法在GPU上实现,绘制速度快。本文提出 的两种传输函数设计,其绘制是采用梯度变化的片段采样绘制方法。(2)提出了 一种按体数据信息的分类方法,该方法根据体数据进行统计,然后按标量值、梯 度进行分类。采用该方法绘制的图像清晰,并可获得一些重要的体数据信息,帮 助用户更精确地设置颜色及不透明度传输函数曲线。(3)开发了一种交互式的传输函数调节软件。采用VTK、Kwwidgets可视化开发包,在Visual Studio 2008 上开发了该软件。主要包括体数据的导入、传输函数参数调节、梯度变化的片 段采样绘制、图像显示等模块。该软件方便调节传输函数标量值颜色映射、梯 度和不透明映射曲线,并且可以实现局部参数曲线的微调。 同主题文章 [1]. 胡永祥,蒋鸿. 直接体绘制中传输函数设计综述' [J]. 株洲工学院学报. 2006.(06) [2]. 韩秀苓. 管道有源消声器的传输函数分析与实现' [J]. 电声技术. 1995.(05) [3]. 吴仲乐,王遵亮,罗立民. 基于可编程图形硬件的直接体绘制方法' [J]. 生物医学工程研究. 2003.(03) [4]. 郭作玉. 首要任务、全方位推进与分类指导' [J]. 中国信息界. 2008.(02) [5]. 殷浩,戴光明,洪雄. 直接体绘制技术在地质体三维可视化中的应用研 究' [J]. 计算机应用研究. 2006.(06)