[發明專利]結構網格數據的可視化方法及程序

無效

• 申請號: 200680010628.3
• 申請日: 2006-03-30
• 公開（公告）號: CN101176118A
• 公開（公告）日: 2008-05-07
• 發明（設計）人: 荒木文明;陰山聰
• 申請（專利權）人: 獨立行政法人海洋研究開發機構
• 主分類號: G06T15/00
• 分類號: G06T15/00;G06T17/40
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 李香蘭

技術領域

本發明涉及能夠利用計算機圖形圖像技術，使對為了仿真而制作的球狀結構網格所配置的結構網格數據可視化的結構網格數據的可視化方法及程序。

背景技術

球坐標系在xyz空間內由矢徑及兩個偏角(緯度和經度)表示。球坐標系中通過北極(緯度90度)和南極(緯度-90度)的直線上的所有點都是特異點。于是，即使在經度方向測量的角度間隔相同，如果緯度不同則與該角度間隔對應的經度方向的長度就不同。也就是，即使在經度方向測量的角度間隔相同，高緯度區域中的與該角度間隔對應的經度方向的長度也變得比低緯度區域中的與該角度間隔對應的經度方向的長度小。因而，在利用該球坐標系對緯度經度賦予適當的網格間隔所構成的球狀結構網格中，越向高緯度行進就越變為多個網格點密集在一起。因而，在基于球坐標系的各網格點上進行數值計算的仿真中，在高緯度區域中不能避免低效率的計算。

為了能夠進行避免這樣的球坐標引起的問題且實現計算負荷的減輕的大規模并行式仿真，在2003年12月召開的第17次數值流體力學研討會上，多篇論文(非專利文獻1～3)均發表了用于對地球流體力學中的各種各樣現象進行仿真的新球狀結構網格。另外，在2003年10月召開的第7次仿真科學研討會上也發表了該新球狀結構網格(非專利文獻4)。該新球狀結構網格，被通稱為陰陽網格，按照第一及第二要素結構網格互補地組合來形成球的方式構成。由以xyz空間的z軸為中心軸的第一球坐標系上的緯度經度網格中抽出從緯度-45度以下的某值至45度以上的某值為止(其中-90度及90度除外)、從經度45度以下的某值至315度以上的某值為止(其中0度及360度除外)的范圍來構成第一要素結構網格。另外，由以xyz空間的y軸為中心軸的第二球坐標系上的緯度經度網格中抽出從緯度-45度以下的某值至45度以上的某值為止(其中-90度及90度除外)、從經度45度以下的某值至315度以上的某值為止(其中0度及360度除外)的范圍來構成第二要素結構網格。對用于構成球狀結構網格的第一及第二要素結構網格分別配置第一及第二結構網格數據。

非專利文獻1：2003年12月召開的“第17回數值流體力學シンポジウム”(第17屆數值流體力學研討會)，由陰山聰發表的題為“陰陽格子の開発”(陰陽網格的開發)的論文(F8-1)

非專利文獻2：2003年12月召開的“第17回數值流體力學シンポジウム”(第17屆數值流體力學研討會)，由高橋桂子、大平滿、陰山聰、渡邊國彥發表的題為“陰陽格子上にぉける淺水波方程式による力學的検証”(陰陽網格上的基于淺水波方程式的力學驗證)的論文(C6-2)

非專利文獻3：2003年12月召開的“第17回數值流體力學シンポジウム”(第17屆數值流體力學研討會)，由高橋桂子、小峰賢治、陰山聰、渡邊國彥發表的題為“陰陽格子法を用いた全球·非靜力學大気モデルの開発”(利用陰陽網格法的全球·非靜力學大氣模型的開發)的論文(C6-3)

非專利文獻4：2003年10月召開的“第7回シミユレ一シヨン科學シンポジウム”(第7屆仿真科學研討會)上由陰山聰發表的題為“固定地球シミユレ一シヨン”(固定地球仿真)的論文

在利用基于球坐標系的一般球狀結構網格進行結構網格數據的可視化的情況下，產生與上述仿真中提出的問題相同的問題。在利用計算機圖形圖像技術的可視化中，參照各網格點坐標及在其上配置的數據計算出多角形(計算機圖形圖像中成為圖形對象的面的基本要素的三角形)的頂點坐標，并且根據在網格點上配置的數據之值進行著色。因而，在基于球坐標的結構網格的網格點密集的高緯度區域中，與監視器的顯示分辨率相比，需要許多不必要的多角形生成處理和多角形頂點中的法線計算處理。另外，在進行從基于球坐標的結構網格數據向基于三維正交坐標的結構網格數據的數據轉換的情況下，伴隨有數據的內插或削減等依賴于各個的結構網格的網格間隔的大小的數據加工處理。為此，加工后的數據喪失原始數據與分辨率的一對一的對應關系，由此不能對原始數據進行忠實的表現。如果將上述的新球狀結構網格應用于可視化且能夠使結構網格數據可視化時，不僅能夠避免球的高緯度區域中的多角形的密集并提高處理效率，還能夠抑制在與原始結構網格數據的對應關系中精度降低。