[發明專利]流線生成方法及裝置

在審

• 申請號: 202110264699.2
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN113159117A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 單桂華;李觀;劉俊;田東
• 申請（專利權）人: 中國科學院計算機網絡信息中心
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06F16/28
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 周春枚

本申請公開了一種流線生成方法及裝置。其中，該方法包括：獲取流場數據，基于預設算法對流場數據進行檢測，確定臨界點對應的目標區域及目標類型；確定目標區域中與目標類型對應的第一密度種子點，其中，第一密度小于預設密度；根據第一密度種子點的中心位置，確定第一密度種子點集合；對第一密度種子點集合進行第一粒度的流線計算，得到多條第一精度流線；基于目標模型對多條第一精度流線進行優化，得到多條第二精度流線組成的第二精度流線集合，其中，第二精度流線的精度大于第一精度流線的精度。本申請解決了由于相關技術中需要長期的粒子追蹤及大量的積分計算造成的計算時間長、流線生成效率低下及用戶體驗較差的技術問題。

技術領域

本申請涉及流場領域，具體而言，涉及一種流線生成方法及裝置。

背景技術

流場可視化是科學可視化的重要研究方向，幫助優化和理解復雜的科學、工程等流體模擬與觀測數據，因此廣泛應用于氣候建模，空氣動力學，湍流燃燒、計算流體力學等領域研究中。基于積分計算的流線可視化方法是最常用的揭示流場特征走向的方式，它是流場的一種稀疏表示。流線的計算需要先在放置種子點，再根據向量場計算種子點的軌跡路徑，軌跡計算需要采用數值估計的方法求解，如龍格庫塔法。

流線可視化的質量很大程度上影響了對于流場形態與特征的理解，過少的流線可能會遺漏流場重要的特征，但過多的流線會產生計算浪費，同時具有遮擋、聚集等問題。因此關于如何合理放置種子點的研究也是流場可視化的熱門方向，其目標是在少量的計算下盡可能的去準確覆蓋展示流場。另一方面基于交互的選取種子點的方式可以給與用戶更多的自由度去控制生成的可視化結果，從而幫助用戶更快的探索和了解流場信息。但由于流線生成的計算代價非常大，現有方法多在大規模集群機器的計算支持下，通過并行計算的方法來生成大量流線，這種方式會受到設備計算能力的限制，給用戶帶來不便。

對于大規模流場，用戶難以需要獲取全部數據，因此實時了解流場數據情況，可以幫助用戶快速選擇所需區域進行后續分析。目前的流場可視化系統常采用并行計算的方式加速粒子追蹤，對計算資源的需求較高，單機的實時性較差，且需要存儲整個流場數據。而許多相關研究學者并沒有集群計算設備的支持，從而大大降低了可視化系統的效率和交互性。缺少輕量級的交互可視化系統，給用戶快速了解流場整體情況提出了較大挑戰，除感興趣區域外，用戶需要保存大量冗余數據，影響進一步深入研究，降低研究效率。

即相關技術中，流線需要長期的粒子追蹤過程及大量的積分計算，在面向大規模流場可視化時時間效率較低，需要高性能計算設備進行輔助計算，由于流線生成的計算代價非常大，現有方法多在大規模集群機器的計算支持下，通過并行計算的方法來生成大量流線，這種方式會受到設備計算能力的限制，計算時間長，效率低下，會給用戶帶來不便，影響用戶體驗。

針對上述的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發明內容

本申請實施例提供了一種流線生成方法及裝置，以至少解決由于相關技術中需要長期的粒子追蹤及大量的積分計算造成的計算時間長、流線生成效率低下及用戶體驗較差的技術問題。

根據本申請實施例的一個方面，提供了一種流線生成方法，包括：獲取流場數據，基于預設算法對流場數據進行檢測，確定臨界點對應的目標區域及目標類型；確定目標區域中與目標類型對應的第一密度種子點，其中，第一密度小于預設密度；根據第一密度種子點的中心位置，確定第一密度種子點集合；對第一密度種子點集合進行第一粒度的流線計算，得到多條第一精度流線；基于目標模型對多條第一精度流線進行優化，得到多條第二精度流線組成的第二精度流線集合，其中，第二精度流線的精度大于第一精度流線的精度。

可選地，將多條第一精度流線輸入至目標模型之后，方法還包括：對種子點集合進行第二粒度的流線計算，將計算結果作為目標模型訓練時參考的流線真實值集合，其中，第一粒度對應的精度小于第二粒度對應的精度；確定第二精度流線集合與流線真實值集合中，各自對應的各個元素的誤差，根據誤差優化目標模型。