Visualization Toolkit官方开发文档翻译(2)–第一章简介

可视化将数字转换为图像。

可视化——“2:用视觉术语解释或形成视觉形式的行为或过程,”韦伯斯特第九新大学词典

1.1 什么是可视化?

可视化是我们日常生活的一部分。从天气图到娱乐业令人兴奋的计算机图形,可视化的例子比比皆是。但什么是可视化?非正式地,可视化是将数据或信息转换为图片。可视化涉及人类主要的感觉器官、视觉以及人类思维的处理能力。结果是一种简单而有效的媒介,用于传达复杂和/或大量信息。

术语

不同的术语用于描述可视化。科学可视化是计算机科学领域的正式名称,包括用户界面、数据表示和处理算法、视觉表示和其他感官表示,例如声音或触摸[McCormick87]。术语数据可视化是用于描述可视化的另一个短语。数据可视化通常被解释为比科学可视化更通用,因为它意味着对科学和工程之外的数据源的处理。此类数据源包括财务、营销或业务数据。此外,术语数据可视化足够广泛,包括统计方法和其他标准数据分析技术的应用[Rosenblum94]。另一个最近出现的术语是信息可视化。该领域致力于可视化抽象信息,例如万维网上的超文本文档、计算机上的目录/文件结构或抽象数据结构[InfoVis95]. 信息可视化研究人员面临的一个主要挑战是开发有意义地组织和表示数据的坐标系统、转换方法或结构。

另一种对可视化技术进行分类的方法是检查数据存在的上下文。如果数据本质上是时空数据(最多三个空间坐标和时间维度),则通常使用来自科学可视化的方法。如果数据存在于高维空间或抽象空间中,则使用信息可视化的方法。这种区别很重要,因为人类的感知系统高度适应时空关系。在这个坐标系中表达的数据本质上是可以理解的,几乎不需要解释。抽象数据的可视化通常需要对正在查看的内容进行广泛的解释。这并不是说科学可视化和信息可视化没有重叠——通常信息可视化过程的第一步是将抽象数据投影到时空域中,然后用科学可视化的方法来查看结果。投影过程可能非常复杂,涉及统计图形、数据挖掘和其他技术的方法,也可能像选择原始数据的低维子集一样简单。

在本文中,我们使用术语数据可视化而不是更具体的术语科学可视化或信息可视化。我们认为科学可视化对该领域的描述过于狭隘,因为可视化技术已经超越了科学领域,进入了商业、社会科学、人口统计和信息管理等领域。我们还认为术语数据可视化足够广泛,可以包含术语信息可视化。

可视化示例

也许可视化的最佳定义是通过示例提供的。在许多情况下,可视化正在影响人们的生活并完成几年前无法想象的壮举。一个典型的例子是它在现代医学中的应用。

计算机成像技术已成为现代医学实践中的重要诊断工具。其中包括 X 射线计算机断层扫描(CT) 和磁共振成像(MRI) 等技术。这些技术使用采样或数据采集过程来捕获有关活体患者内部解剖结构的信息。该信息采用患者的切片平面或横截面图像的形式,类似于传统的摄影 X 射线。CT 成像使用许多铅笔薄 X 射线来获取数据,而 MRI 结合了大磁场和脉冲无线电波。复杂的数学技术用于重建切​​片平面。通常,许多这样紧密间隔的切片聚集在一起形成一个的数据来完成研究。

从成像系统获得的切片是一系列数字,表示 X 射线 (CT) 的衰减或核自旋磁化 (MRI) 的弛豫[Krestel90]. 在任何给定的切片上,这些数字都排列在矩阵或规则数组中。数据量很大,以至于无法理解原始形式的数据。然而,通过为这些数字分配一个灰度值,然后在计算机屏幕上显示数据,结构就出现了。这种结构是人类视觉系统与数据的空间组织和我们选择的灰度值相互作用的结果。计算机以一系列数字表示的东西,我们将其视为人体的横截面:皮肤、骨骼和肌肉。当我们将这些技术扩展到三个维度时,可能会产生更令人印象深刻的结果。图像切片可以收集成卷,并且可以处理这些卷以显示完整的解剖结构。使用现代技术,我们可以查看整个大脑,未进行介入手术的活体患者的骨骼系统和血管系统。这种能力已经彻底改变了现代医学诊断,并将随着成像和可视化技术的成熟而变得越来越重要。

可视化的另一个日常应用是在娱乐行业。电影和电视制作人经常使用计算机图形和可视化来创建我们永远无法在我们的身体中访问的整个世界。在这些情况下,我们正在想象我们想象的其他世界,或者我们认为存在的过去世界。观看《侏罗纪 公园》和《玩具总动员》等电影很难不对令人敬畏的霸王龙有更深的欣赏,或者被玩具总动员的英雄巴斯光年迷住。

变形是另一种在娱乐行业广泛使用的流行可视化技术。变形是将一个对象平滑地混合到另一个对象中。一种常见的应用是在两个面之间变形。变形也被有效地用于说明从一年到下一年的汽车设计变化。虽然这看起来像是一个深奥的应用程序,但可视化技术通常用于呈现每日天气报告。使用等值线或等值线来显示恒温、降雨和气压区域已成为每日天气报告中的标准工具。

可视化的许多早期用途是在工程和科学界。从一开始,计算机就被用作模拟物理过程的工具,例如弹道轨迹、流体流动和结构力学。随着计算机模拟规模的扩大,有必要将计算结果转换成图片。数据量超过了人类吸收和理解它的能力。事实上,图片是如此重要,以至于早期的可视化都是通过手动绘制数据来创建的。今天,我们可以利用计算机图形和计算机硬件的进步。但是,无论采用何种技术,可视化的应用都是一样的:显示模拟、实验、测量数据和幻想的结果;并使用这些图片来交流、理解、

1.2 为什么要可视化?

可视化是理解当今计算机世界中大量信息的必要工具。卫星、超级计算机、激光数字化系统和数字数据采集系统以惊人的速度获取、生成和传输数据。地球轨道卫星 (EOS) 每天传输数 TB 的数据。激光扫描系统在 15 秒扫描中生成超过 500,000 个点[Waters91]。超级计算机模拟整个地球的天气模式[Chen93]。1995 年头四个月,纽约证券交易所平均每天处理 3.33 亿笔交易[纽约时报]. 如果没有可视化,这些数据中的大部分将无法在计算机磁盘和磁带上看到。可视化提供了一些希望,我们可以提取隐藏在数据中的重要信息。

可视化还有另一个重要元素:它利用了人类视觉系统的自然能力。我们的视觉系统是我们身体复杂而强大的部分。我们几乎在我们所做的所有事情中都使用它并依赖它。鉴于我们祖先生活的环境,某些感官的发展有助于他们生存也就不足为奇了。正如我们前面在 2D MRI 扫描示例中所描述的,视觉表示更易于使用。我们不仅具有强大的 2D 视觉能力,而且我们擅长将不同的视点和其他视觉线索整合到 3D 对象或情节的心理图像中。这导致了交互式可视化,我们可以在其中操纵我们的观点。围绕对象旋转有助于更好地理解。同样地,我们有能力识别图像中的时间变化。给定一个由数百帧组成的动画,我们有一种不可思议的能力来识别趋势和发现快速变化的区域。

随着计算机的引入和产生大量数据的能力,可视化提供了充分利用我们高度发达的视觉感官的技术。当然,统计分析、人工智能、数学过滤和抽样理论等其他技术将在大规模数据处理中发挥作用。然而,由于可视化直接涉及视觉系统和人脑,因此它仍然是一种无与伦比的数据理解和交流技术。

可视化也提供了显着的财务优势。在当今竞争激烈的市场中,计算机模拟与可视化相结合可以降低产品成本并缩短上市时间。产品设计的大部分成本是创建和测试设计原型所需的费用和时间。当前的设计方法力求消除这些物理原型,并用数字等效物代替它们。这种数字原型设计需要能够创建和操作产品几何形状、在各种操作条件下模拟设计、开发制造技术、演示产品维护和服务程序,甚至在产品制造之前对操作员进行正确使用产品的培训。可视化在每种情况下都发挥着作用。CAD 系统已常规用于对产品几何形状和设计制造程序进行建模。可视化使我们能够查看几何形状,并查看表面曲率等特殊特征。例如,使用有限元、有限差分、边界元等分析技术来模拟产品性能;并且可视化用于查看结果。最近,正在使用计算机技术与可视化相结合来分析人体工效学和人体测量学[MDHMS]。3D 图形和可视化被用于创建训练序列。这些通常被合并到超文本文档或万维网 (WWW) 页面中。图形和可视化的另一个实际用途是飞行模拟器。与飞行真正的飞机相比,这已被证明是一种显着的成本节约,并且是一种有效的培训方法。

1.3 成像、计算机图形学和可视化

围绕成像、计算机图形和可视化之间的区别存在混淆。我们提供这些定义。

  • 成像或图像处理是对 2D 图片或图像的研究。这包括变换(例如,旋转、缩放、剪切)、从图像中提取信息、分析和增强图像的技术。
图1-1
图 1-1。可视化过程。来自各种来源的数据被反复转换以提取、派生和增强信息。生成的数据被映射到图形系统进行显示。
  • 计算机图形学是使用计算机创建图像的过程。这包括 2D 绘画和​​绘图技术以及更复杂的 3D 绘图(或渲染)技术。

  • 可视化是将数据作为图像(或其他感官形式)进行探索、转换和查看以获取对数据的理解和洞察的过程。

基于这些定义,我们看到这些领域之间存在重叠。计算机图形的输出是图像,而可视化的输出通常是使用计算机图形产生的。有时可视化数据是图像的形式,或者我们希望使用来自计算机图形的逼真渲染技术来可视化对象几何形状。

一般来说,我们通过三种方式将可视化与计算机图形和图像处理区分开来。

  1. 数据的维度是三个维度或更大。许多众所周知的方法可用于二维或更少的数据;当应用于更高维度的数据时,可视化效果最好。

  2. 可视化本身与数据转换有关。也就是说,信息被重复创建和修改以增强数据的含义。

  3. 可视化自然是交互式的,包括人类直接参与创建、转换和查看数据的过程。

另一种观点是,可视化是一种包含探索和理解数据过程的活动。这包括成像和计算机图形学以及数据处理和过滤、用户界面方法、计算技术和软件设计。图 1-1描绘了这个过程。

如图所示,我们看到可视化过程侧重于数据。在第一步中,数据是从某个来源获取的。接下来,数据通过各种方法进行转换,然后映射到适合呈现给用户的形式。最后,渲染或显示数据,完成该过程。通常,随着对数据的更好理解或新模型的开发,该过程会重复。有时可视化的结果可以直接控制数据的生成。这通常被称为分析指导。分析指导是可视化的一个重要目标,因为它增强了整个过程的交互性。

1.4 数据可视化的起源

可视化作为一门正式学科的起源可以追溯到 1987 年 NSF 报告科学计算中的可视化 [McCormick87]。该报告创造了科学可视化一词。从那时起,随着 IEEE Visualization 等主要会议的建立,该领域迅速发展。许多大型计算机图形会议,例如 ACM SIGGRAPH,将其程序的大部分用于可视化技术。

当然,在 1987 年的报告引用[Tufte83]之前,数据可视化技术已经存在多年。第一批从业者认识到将数据呈现为图像的价值。随着统计图形的出现,早期的图形数据表示是在 18 世纪创建的。只有随着数字计算机的到来和计算机图形学领域的发展,可视化才成为一门实用的学科。

数据可视化和图形的未来似乎是爆炸性的。就在几十年前,数据可视化领域还不存在,计算机图形学被视为更正式的计算机科学学科的一个分支。随着技术的创造和计算机能力的提高,工程师、科学家和其他研究人员开始使用图形来理解和交流数据。与此同时,正在开发用户界面工具。这些力量现在已经汇聚到我们期望计算机适应人类而不是相反的地步。因此,计算机图形和数据可视化作为进入计算机的窗口,更重要的是,作为进入计算机操作数据的窗口。现在,通过可视化窗口,我们可以从数据中提取信息并分析、理解、

Fred Brooks 博士是北卡罗来纳大学教堂山分校的凯南计算机科学教授和 IEEE 约翰·​​冯·诺依曼奖章的获得者,他用另一种方式表示。在 ACM SIGGRAPH ’94 的颁奖典礼上,Brooks 博士表示,与人工智能 (AI) 相比,计算机图形学和可视化提供了“智能放大” (IA)。除了围绕这个问题的更深层次的哲学问题(例如,人类先于计算机),这是一个务实的观察。虽然人工智能的长期目标是开发可以在某些应用中取代人类的计算机系统,但该领域缺乏真正的进展导致一些研究人员将计算机视为人类的放大器和助手。在这个观点中,计算机图形学和可视化发挥着重要作用,因为可以说最有效的人机界面是视觉的。最近计算机能力和内存的增长只会加速这一趋势,因为人与计算机之间的接口往往是计算机有效应用的障碍。

1.5 本书的目的

当前存在定义和描述数据可视化的文本,其中许多使用案例研究来说明技术和典型应用。有些提供算法或可视化系统架构的高级描述。详细描述留给学术期刊或会议论文集。这些文本缺乏的是一种练习可视化的方法。我们在本文中的目标是超越描述并提供工具来了解可视化并将其应用于您自己的应用领域。简而言之,本书的目的有四个。

  1. 详细描述可视化算法和架构。

  2. 展示数据可视化在广泛的案例研究中的应用。

  3. 为将数据可视化应用于实际问题提供工作架构和软件设计。

  4. 提供打包在 C++ 类库中的有效软件工具。我们还为解释型语言 Tcl、Python 和 Java 提供语言绑定。

综合起来,我们将文本和软件称为可视化工具包,简称 VTK。我们希望您可以使用文本来了解可视化的基本概念,然后将计算机代码应用于您自己的应用程序和数据。

1.6 这本书不是什么

本书的目的不是提供关于数据可视化的严谨的学术论文。我们也不打算对可视化技术进行详尽的调查。我们的目标是将数据可视化的正式学科与实际应用联系起来,并为这一新兴技术提供可靠的技术概述。在许多情况下,我们会向您推荐随附的软件以了解实施细节。您可能还希望参考相应的参考资料以获取更多信息。

1.7 目标受众

我们的主要受众是创建、分析、量化和/或处理数据的计算机用户。我们假设最低水平的编程技能。如果你会编写简单的计算机代码来导入数据并知道如何运行计算机程序,那么你可以使用本书附带的软件来练习数据可视化。

在我们撰写本书时,我们还想到了计算机图形学和可视化入门课程的教育者和学生。在更高级的课程中,这本书可能不够严谨,不能作为唯一的参考。在这些情况下,本书可以很好地作为配套教材,并且该软件非常适合作为编程项目和课堂练习的基础。

其他学科的教育工作者和学生也可能会发现文本和软件是展示结果的宝贵工具。数值分析、计算机科学、商业模拟、化学、动态系统和工程模拟等课程通常需要创建大量数据的大型编程项目。此处提供的软件工具易于学习并且很容易适应不同的数据源。学生可以将此软件整合到他们的工作中,以显示和分析他们的结果。

1.8 如何使用本书

您可以采取多种方法来有效地使用本书。具体方法取决于您的技能水平和目标。三种可能的路径如下:

新手。如果您缺乏图形、可视化或面向对象原则的基本知识,那么您就是新手。如果您不熟悉面向对象的原则,请先阅读第 2;如果您不熟悉计算机图形学,请阅读第 3;如果您不熟悉可视化,请阅读第 4 章。继续阅读第 12 章中的应用研究。然后,您可以转到 CD-ROM 并尝试一些编程示例。在您熟悉基础知识并计划开发自己的应用程序之前,不要对算法和数据表示进行更详细的处理。

黑客。如果您愿意编写自己的代码并编辑他人的代码,那么您就是黑客。复习第 3章、第 4章和第 12章中的示例。此时,您将需要获得本文的配套软件指南(VTK 用户指南)或熟悉http://www.vtk.org上的编程资源。然后从 CD-ROM 中检索示例并开始练习。

研究员/教育家。如果您开发计算机图形和/或可视化算法,或者如果您积极参与使用和评估此类系统,那么您就是一名研究人员。如果您在课程中涵盖计算机图形和/或可视化的各个方面,您就是一名教育工作者。从阅读第 2章、第 3章和第 4 章开始。从文本中选择适当的算法并检查相关的源代码。如果您希望扩展系统,我们建议您获取本文的配套软件指南(VTK 用户 指南)或熟悉http://www.vtk.org上的编程资源。

1.9 软件注意事项和示例代码

在写这本书时,我们试图在实践和理论之间取得平衡。我们不希望这本书成为用户手册,但我们确实希望算法表示和软件实现之间有很强的对应关系。(注:建议将 Kitware, Inc. http://www.kitware.com出版的 VTK 用户指南作为本书的配套文本。)基于这一理念,我们采用了以下方法:

应用与设计。本书的重点是将可视化技术应用于现实世界的问题。我们对软件设计问题的关注较少。其中一些重要的设计问题包括:内存管理、派生新类、浅对象与深对象复制、单继承与多继承以及与其他图形库的接口。软件问题在Kitware, Inc. 出版的配套文本The VTK User’s Guide中介绍。

理论与实施。只要有可能,我们就会将数据可视化理论与我们的实现分开。如果理论部分独立于软件问题和术语,我们认为这本书最适合作为参考工具。在每一章的末尾都有单独的实现或特定于实现的示例部分。前面的部分是免费的。

文档。该文本包含被认为对理解软件架构至关重要的文档,包括对象图和浓缩的对象描述。对象方法和数据成员的更广泛的文档嵌入在软件中(在.h 头文件中)和 CD-ROM 上或在线http://www.vtk.org。特别是,Doxygen 生成的手册页包含对类关系、方法和其他属性的详细描述。

我们在本文中使用了许多约定。导入的计算机代码用打字机字体表示,外部程序和计算机文件也是如此。为避免与其他 C++ 类库冲突,VTK 中的所有类名都以“vtk”前缀开头。通过添加“()”后缀将方法与变量区分开来。(其他约定在VTK 用户指南中列出。)

本文中的所有图像都是使用随附的 CD-ROM 或网站http://www.vtk.org上的Visualization Toolkit软件和数据创建的。此外,每个图像都有源代码(有时是 C++,有时是 Tcl 脚本)。我们决定不使用其他研究人员的图像,因为我们希望您能够使用我们提供的每个示例来练习可视化。每个计算机生成的图像都指示原始文件。以.cxx 结尾的文件是 C++ 代码,以.tcl 结尾的文件是 Tcl 脚本。希望这些示例可以作为您创建自己的应用程序的起点。

要查找示例代码,您需要在三个区域之一中进行搜索。标准的 VTK 发行版包括一个 VTK/Examples 目录,其中可以找到许多记录良好的示例。VTK 测试目录VTK/*/Testing,例如VTK/Graphics/Testing/Tcl,包含了本文中使用的一些示例代码。这些示例使用在 VTKData 分布中找到的数据。最后,一个单独的软件发行版,VTKTextbook 发行版,包含标准 VTK 发行版中不存在的示例和数据。VTK、VTKData 和 VTKTextbook 发行版可在随附的 CD-ROM 和/或网站http://www.vtk.org上找到。

1.10 逐章概述

第 2 章:面向对象设计

本章讨论了开发大型和/或复杂软件系统的一些问题,并描述了面向对象设计如何解决这些问题。本章定义了面向对象建模和设计中使用的关键术语,并通过一个真实的示例进行工作。本章最后简要介绍了一些面向对象的语言以及与面向对象的可视化相关的一些问题。

第 3 章:计算机图形学入门*

计算机图形是我们创建可视化的手段。本章从应用程序的角度介绍了计算机图形学的基本概念。描述了常见的图形实体,例如相机、灯光和几何图元,以及一些控制照明和图像生成的基础物理方程。提出了与当前可用的图形硬件相关的问题,因为它们会影响我们选择渲染的方式和内容。介绍了与数据交互的方法。

第 4 章:可视化管道

本章解释了我们将原始数据转换为可以由图形系统渲染的有意义的表示的方法。我们引入了可视化管道的概念,它类似于软件工程中的数据流程图。涵盖了进程对象和数据对象之间的差异,以及我们如何解决性能和内存使用之间的问题。我们解释了管道网络拓扑在执行顺序、结果缓存和引用计数方面的优势。

第 5 章:基本数据表示

应用可视化的各种领域产生了许多类型的数据。本章描述了我们用来表示和访问这些数据的数据对象。引入了一种灵活的设计,程序员可以使用一个一致的接口与大多数类型的数据进行交互。介绍了数据的三个高级组件(结构、单元格和数据属性),并讨论了它们的具体子类和组件。

第 6 章:基本算法

前一章处理数据对象,这一章介绍过程对象。这些对象包含转换和操作数据的算法。本章着眼于等高线提取、标量生成、颜色映射和矢量场显示等常用技术。本章的重点是让读者对更常见和重要的可视化算法有一个基本的了解。

第 7 章:高级计算机图形学

本章涵盖计算机图形学的高级主题。本章首先介绍透明度和纹理映射,这两个主题对于本章的主旨很重要:体绘制。体绘制是一种查看 3D 对象内部的强大技术,用于可视化体积数据。我们以其他高级主题结束本章,例如立体渲染、特殊相机效果和 3D 小部件。

第 8 章:高级数据表示

数据对象的部分功能是存储数据。关于数据表示的第一章讨论了数据对象的这一方面。本章重点介绍基本的几何和拓扑访问方法,以及各种数据对象实现的计算操作。本章涵盖了数据集的坐标变换、插值函数、导数计算、拓扑邻接运算以及线相交和搜索等几何运算等方法。

第 9 章:高级算法

本章是基础算法的续篇,涵盖了更复杂或更不广泛使用的算法。标量算法(例如分割立方体)与矢量算法(例如流带)一起涵盖。讨论了大量的建模算法,包括三角带生成、多边形抽取、特征提取和隐式建模。最后,我们看看一些利用纹理映射的可视化算法。

第 10 章:图像处理

虽然 3D 图形和可视化是本书的重点,但图像处理是预处理和操作数据的重要工具。在本章中,我们将重点介绍几种重要的图像处理算法,并描述我们如何使用流数据表示来处理大型数据集。

第 11 章:Web 上的可视化

Web 是共享可视化的最佳场所之一。在本章中,我们将向您展示如何编写基于 Java 的可视化应用程序,以及如何创建 VRML(虚拟现实建模语言)数据文件以包含在您自己的 Web 内容中。

第12章:应用

在本章中,我们通过一系列来自各种应用领域的案例研究将前面的章节联系在一起。对于每种情况,我们都会简要描述应用程序以及我们希望通过使用可视化获得哪些信息。然后,我们通过设计和生成的源代码来演示如何使用本文前面描述的工具。

我们不作任何明示或暗示的保证,即本文中包含的计算机代码没有错误或将满足您对任何特定应用程序的要求。请勿在编码错误可能导致人身伤害或财产损失的任何应用中使用此代码。如果您确实以这种方式使用代码,则风险自负。作者和出版商对因您使用此代码而导致的直接或间接损害不承担任何责任。

本文中包含的计算机代码受版权保护。我们授予您出于任何目的使用、复制和分发此软件的许可。但是,您不得修改然后重新分发软件。这里介绍的一些算法是专利软件的实现。如果您计划将此软件用于商业目的,请确保遵守适用的专利法。

CD-ROM 上的某些数据可以免费分发或使用(在适当的情况下)。有关详细信息,请参阅本地 README 文件或其他文档。

本文中使用了几个注册商标。UNIX 是 UNIX 系统实验室的商标。Sun Workstation 和 XGL 是 Sun Microsystems, Inc. 的商标。Microsoft、MS、MS-DOS 和 Windows 是 Microsoft Corporation 的商标。X Window System 是麻省理工学院的商标。Starbase 和 HP 是 Hewlett-Packard Inc. 的商标。Silicon Graphics 和 OpenGL 是 Silicon Graphics, Inc. 的商标。Macintosh 是 Apple Computer 的商标。RenderMan 是皮克斯的商标。

1.12 书目注释

有许多可视化文本可用。参考部分列出的前六篇文本是很好的一般参考文献([Nielson90][Patrikalakis91][Brodlie92][Wolff93][Rosenblum94][Gallagher95])。如果您具有计算背景,Gallagher [Gallagher95]特别有价值。Wolff and Yaeger [Wolff93]包含许多精美的图像,面向 Apple Macintosh 用户。文本包括带有图像和软件的 CD-ROM。

您可能还希望了解有关计算机图形和成像的更多信息。Foley and van Dam [FoleyVanDam90]是计算机图形学的基本参考。另一个推荐的文本是[BurgerGillies89]。推荐的计算机成像参考书是[Pavlidis82][Wolberg90]

Tufte [Tufte83] [Tufte90]的两篇文章特别令人印象深刻。不仅图形做得非常出色,而且数据可视化的基本理念也得到了阐述。他还描述了好的和坏的可视化技术的本质。

另一个有趣的文本来自 Siemens,一家提供医学成像系统的大公司[Krestel90]。本文介绍了成像技术的基本概念,包括 MRI 和 CT。本文仅适用于具有强大数学背景的用户。[SmithRanallo89]中提供了 MRI 的较少数学概述。

要了解有关使用Visualization Toolkit进行编程 更多信息,我们推荐文本VTK 用户指南 [UsersGuide]。本书有一个广泛的示例套件以及软件内部的描述。提供了编程资源,包括 API 的详细描述、VTK 文件格式和类描述。

1.13 参考文献

[Brodlie92] 1 千瓦 Brodlie 等人。科学可视化技术与应用。施普林格出版社,柏林,1992 年。

[BurgerGillies89] P. Burger 和 D. Gillies。交互式计算机图形功能、程序和设备级方法。Addison-Wesley 出版公司,马萨诸塞州雷丁,1989 年。

[Chen93] PC 陈。“气候模拟案例研究”。在可视化 ’93 论文集。第 397–401 页,IEEE 计算机协会出版社,加利福尼亚州洛斯阿拉米托斯,1993 年。

[FoleyVanDam90] JD Foley、A. van Dam、SK Feiner 和 JF Hughes。计算机图形学原理与实践(第 2 版)。Addison-Wesley,马萨诸塞州雷丁,1990 年。

[加拉格尔95] RS 加拉格尔(编)。用于科学和工程分析的计算机可视化图形技术。 CRC 出版社,佛罗里达州博卡拉顿,1995 年。

[Krestel90] E. Krestel(编辑)。医学诊断成像系统。西门子股份公司,慕尼黑,1990 年。

[InfoVis95] 第一届信息可视化研讨会。IEEE 计算机协会出版社,加利福尼亚州洛斯阿拉米托斯,1995 年。

[McCormick87] BH 麦考密克、TA DeFanti 和 MD 布朗。“科学计算中的可视化”。NSF 图形、图像处理和工作站咨询小组报告 1987 年。

[MDHMS] McDonnell Douglas 人体建模系统参考手册。报告 MDC 93K0281。McDonnell Douglas Corporation,Human Factors Technology,2.1 版,1993 年 7 月。

[Nielson90] GM Nielson 和 B. Shriver(编辑)。科学计算中的可视化。IEEE 计算机学会出版社,加利福尼亚州洛斯阿拉米托斯,1990 年。

[纽约时报] 纽约时报营业日,1995 年 5 月 2 日,星期二。

[Patrikalakis91] NM Patrikalakis(编辑)。物理现象的科学可视化。施普林格出版社,柏林,1991。

[帕夫利迪斯82] T.帕夫利迪斯。图形和图像处理。计算机科学出版社,马里兰州罗克维尔,1982 年。

[Rosenblum94] L. Rosenblum 等人。科学可视化的进步和挑战。Harcourt Brace & Company,伦敦,1994 年。

[SmithRanallo89] HJ 史密斯和 FN Ranallo。基本 MRI 的非数学方法。医学物理出版公司,威斯康星州麦迪逊,1989 年。

[Tufte83] ER 塔夫特。定量信息的视觉展示。图形出版社,康涅狄格州柴郡,1990 年。

[簇绒90] ER簇绒。构想信息。图形出版社,康涅狄格州柴郡,1990 年。

[用户指南] W. Schroeder,编辑。VTK 用户指南。Kitware, Inc. http://www.kitware.com

[Waters91] K. Waters 和 D. Terzopoulos。“使用扫描数据建模和动画面部。” 可视化和计算机动画。2:123–128, 1991。

[沃尔伯格90] G.沃尔伯格。数字图像变形。IEEE 计算机学会出版社,加利福尼亚州洛斯阿拉米托斯,1990 年。

[Wolff93] RS Wolff 和 L. Yaeger。自然现象的可视化。TELOS,Springer-Verlag,加利福尼亚州圣克拉拉,1993 年。

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