[发明专利]一种基于边绑定的涡旋迁移通道提取及可视化方法

权利要求书

1.一种基于边绑定的涡旋迁移通道提取及可视化方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：对全球涡旋运动轨迹数据利用粒子系统实现基于Cesium平台的动态可视化；

S2：在步骤S1的基础上选取进行边绑定的涡旋轨迹典型试验区，并得到特征涡旋轨迹数据；

S3：利用基于力的边绑定算法对所述特征涡旋轨迹数据进行绑定，实现涡旋通道的提取；具体为：

S3-1：设置每条边细分点数量P₀：保持每条边端点固定，将每条边用边缘细分点P_i平均细分成若干份；

S3-2：计算弹簧常数k_p：全局弹簧常数k用于通过确定边的刚度来控制图中边捆绑的数量；由于边具有不同的初始长度并且被细分为段，因此为边的每个段计算局部弹簧常数k_p，k_p是计算弹簧力F_s的重要参数；k_p对于边的每个段都是相同的，计算公式为k_p＝k/|P|，其中|P|是边P的初始长度；

S3-3：计算弹簧力F_s：对于每条边，在每对连续细分点之间都有一个线性的吸引弹簧力F_s，细分点P_i上的弹簧力F_s的计算公式为：

F_S＝k_P·(||p_i-1-p_i||+||p_i-p_i+1||)

其中P_i-1是细分点P_i的上一个点，P_i+1是细分点P_i的下一个点；

S3-4：设置边缘兼容性度量C_e(P,Q)：边缘兼容性度量是对边与边之间的关系的考量判断，去除无关的边之间的边绑定，优化基于力的边绑定可视化效果；如果P和Q两边之间的边缘兼容性度量C_e(P,Q)小于某一阈值，则认为这两条边之间关联性较小，不进行绑定；将P和Q两边之间的边缘兼容性度量C_e(P,Q)∈[0,1]定义为：

C_e(P，Q)＝C_a(P，Q)·C_S(P，Q)·C_p(P，Q)·C_v(P，Q)

其中C_a(P,Q)是角度兼容性，C_s(P,Q)是比例兼容性，C_p(P,Q)是位置兼容性，C_v(P,Q)是可见性兼容性；

S3-5：计算静电力F_e：一对相互作用边的每对对应细分点之间都有静电吸引力F_e，对于边缘P来说，它所受到的静电力公式如下：

其中E是除边缘P之外的所有与P相互作用的边的集合，C_e(P,Q)是边缘兼容性度量，p_i是边缘P上的边缘细分点，q_i是除边缘P之外的所有相互作用的边的边缘细分点；

S3-6：计算每个边缘细分点上的合力：每个边缘点上受两个力，一个是该点相邻细分点施加在该点上的弹簧力F_s，一个是相互作用边的细分点施加在该点上的静电力F_e，合力F_pi计算公式为：

S3-7：设置初始步长S₀：步长决定了一个点在施加于其上的合力方向上移动的距离；

S3-8：设置固定数量的循环次数C：在每个循环中执行固定数量的迭代步骤I；I₀是第一个循环期间的迭代步骤数；在执行一个循环之后，在启动下一个循环之前，细分点P的数量加倍，步长S减半；每个周期的迭代步骤I也按照之前设定的迭代次数减少速率进行减少；

S3-9：对涡旋运动轨迹实现边绑定及可视化；

S4：对步骤S3提取得到的涡旋通道进行分类，提取出涡旋运动轨迹主通道和旁支通道。