基于纹理合成的高维数据交互式可视化技术

随着互联网及数据采集技术的飞速发展，科学、工程、商业等各领域产生的高维数据日益增多，高维数据的交互式可视化成为当前的研究热点。本项目提出用高维空间的纹理合成技术来对一般高维数据进行可视化。首先，提出一种数据的纹理化表示技术，用纹理特征对数据属性进行可视化表达并建立两者的特征对应关系；然后，以数据和纹理的特征对应为约束，用能量优化的方式在高维空间进行纹理合成，从而使合成的高维纹理能够反映出数据的特征；为提高合成速度，本项目提出延迟合成技术，并结合降维、随机对应等技术在GPU上实现实时、无需预计算的高维空间纹理合成；最后，根据用户选定的子空间及数据属性确定需绘制的高维纹理，并根据用户视点选择相应尺度进行绘制，完成高维数据的交互式可视化。基于上述成果，我们还将搭建针对医学图像、物理仿真方面的交互式可视化系统，使用户通过选择真实感、非真实感等不同风格的样本纹理即可实现相应风格的可视化。

本项目主要针对“基于纹理合成的高维数据交互式可视化技术”中的相关技术问题展开研究，利用纹理的丰富特性以及纹理合成中的相关技术来辅助数据的可视化。在研究周期内，我们重点研究了以下问题：（1）提出一种纹理图像的消色算法，在进行合成之前对纹理样本图像进行预处理；（2）提出一种基于L0的纹理分割算法，根据纹理特征的不同对纹理进行分类；（3）提出一种基于方向传播的方向性纹理快速合成算法，可对方向性数据进行快速可视化；（4）基于纹理合成技术，针对物理仿真问题提出一种基于样本的变形仿真；（5）用纹理合成技术对可视化的反走样技术进行了研究。基于这些研究成果，本项目培养计算机应用硕士研究生2人，发表录用期刊论文5篇（其中SCI2篇，国内核心期刊1篇，另有待投稿论文2篇），申请专利3项，达到了预订的研究目标。