【作者】 杨伟民；

【导师】 陶煜波； 林海； 张泉方；

【作者基本信息】 浙江大学 ， 计算机科学与技术， 2021， 硕士

【摘要】 科学可视化在自然科学、模拟仿真等领域起着重要作用,能够辅助领域专家了解数据特征、发现数据中隐含的信息。但较高的性能要求以及多样的可视化需求使得科学可视化的应用存在一定的门槛。近些年来,研究者们提出了高效的体绘制算法,同时高性能的硬件设备与高速低延迟的网络迅速发展,结合科学可视化领域存在的问题,本文设计并实现了面向多场景的云端科学可视化平台。在本文实现的可视化平台中,数据管理、前后处理、分析计算以及三维渲染等任务将在远程服务端完成,使用者则在Web网页上交互式地浏览可视化结果,可视化参数以及计算、渲染结果将通过网络实时传输。相比传统工具,本平台有效降低了科学可视化任务对客户端设备的性能要求,同时得益于分布式的架构方案,平台服务能够支撑一定规模的并发访问,满足多用户的可视化需求。基于平台服务,本文针对领域专家配置可视化流水线、开发人员构建定制应用、数据分析专家集成可视化以及大众用户科普教育四个应用场景提出了有效的解决方案。对于领域专家配置可视化流水线场景,本文实现了基于模块连接的Web端可视化流水线配置应用,有着较高的易用性。在开发定制可视化应用时,本平台提供Web端通用组件,并预留了平台能力扩展接口以加速开发流程。通过本文创建的Python接口以及Jupyter Notebook Widget,数据分析场景可以方便地集成科学可视化能力。在科普教育相关网站上,管理者可以使用本文提供的脚本在网页中嵌入可交互的科学可视化视图,提升访问者的浏览体验。最后,为了验证了本文提出的设计方案以及技术实现的可行性,本文给出了在天河二号超算中心、腾讯云上进行的部署以及性能测试结果,并对基于平台服务的部分第三方应用进行了案例介绍。更多还原

【Abstract】 Scientific visualization has been an important tool in domains like natural science,engineering and simulation,which offers domain experts the ability to explore data visually and interactively to gain insights from data.However,the changeable needs and high requirement of hardware make it hard to apply scientific visualizations.With the advent of faster rendering techniques and higher speed network,this thesis proposed a novel scientific visualization cloud system,which provides ubiquitous visualizations by decoupling user interface from system space.In the proposed platform,this thesis encapsulate the data management,data processing and rendering functionality as web service,and users can browse visualization result interactively in web pages.Compared to traditional systems,our platform can decrease the hardware requirement of the client device in scientific visualization tasks.And by using a distributed architecture,the platform can serve multiple users at one time.Based on the functionality of our platform,we provides effective solutions for usage scenes of domain experts configuring visualization pipeline,developers developing domain specific application,data analyzer integrating visualization into their analysis pipeline,education and popular science.This thesis developed a module based web application to help domain experts create and customize visualization pipelines.When developing customized visualization application,developers can use the web UI component to speed up the development process.In websites for education and popular science,site manager can use our script to embed visualizations as illustration media.Finally,use cases and benchmarks are used to demonstrate that our system allows users to create,customize and browse scientific visualization result easily and improves the accessibility of visualizations.更多还原