数据可视化技术

**部分 数据可视化原理 第1章 绪论 2 1.1 概念与意义 2 1.1.1 数据可视化的概念 2 1.1.2 数据可视化的意义和作用 2 1.2 历史与演进 5 1.2.1 抽象图形表示 5 1.2.2 科学可视化的发展 7 1.2.3 统计图表的爆发 8 1.2.4 数据与艺术的有机结合 9 1.2.5 交互可视化、信息可视化与可视化 分析 11 1.3 视觉与认知 12 1.3.1 视觉感知 12 1.3.2 视觉认知 13 1.4 数据可视化与知识发现的关系 17 1.4.1 数据科学的发展 17 1.4.2 知识发现与数据可视化的结合 18 本章小结 19 习题 19 第2章 可视化的图形基础 21 2.1 图形渲染 21 2.1.1 概念 21 2.1.2 方式 21 2.1.3 应用示例 22 2.2 颜色与光照 23 2.2.1 颜色 23 2.2.2 光照 25 2.3 视角 26 2.3.1 虚拟相机 26 2.3.2 坐标系 28 2.3.3 坐标变换 29 2.4 透明度与色彩合成 31 本章小结 33 习题 33 第3章 可视化原理与过程 34 3.1 可视化场景 34 3.1.1 建模方法 34 3.1.2 场景与演员 35 3.1.3 图形硬件 35 3.2 可视化模型 37 3.2.1 数据源 37 3.2.2 数据滤波 37 3.2.3 可视化处理 39 3.3 可视化管线 42 3.3.1 可视化管线概念 42 3.3.2 管线视图 43 3.3.3 通过管线选取滤波器 45 本章小结 46 习题 46 第4章 可视化数据表示 47 4.1 可视化数据表征 47 4.1.1 模型与数据 47 4.1.2 采样与插值 49 4.1.3 数据的结构特征 51 4.2 可视化图元 54 4.2.1 数据集 54 4.2.2 图元模型 57 4.2.3 全局坐标与局部坐标 61 4.3 数据集分类 63 4.3.1 数据集建模 64 4.3.2 结构化坐标 68 4.3.3 图元镶嵌 71 本章小结 74 习题 74 第5章 可视化算法设计 75 5.1 标量可视化 75 5.1.1 颜色对照 75 5.1.2 轮廓表示 78 5.1.3 标量生成 90 5.2 向量可视化 93 5.2.1 有向图 93 5.2.2 向量场 96 5.2.3 流体运动 103 5.3 张量可视化 106 5.3.1 流线形张量 106 5.3.2 线形张量 110 5.3.3 椭球形张量 114 本章小结 116 习题 116 第6章 可视化建模技术 118 6.1 隐函数方法 119 6.1.1 隐函数轮廓 119 6.1.2 二项式隐函数 122 6.1.3 隐函数组合成像 124 6.2 算法模型 130 6.2.1 隐式建模 130 6.2.2 模底凸生 133 6.2.3 图符表示 136 6.3 数据选取 138 6.3.1 数据提取 138 6.3.2 图形剪切 144 6.3.3 图元选取 148 本章小结 152 习题 152 第7章 图像处理技术 154 7.1 图像数据表示 154 7.1.1 纹理贴图 155 7.1.2 图像生成 160 7.1.3 图像合成 164 7.2 图像平滑处理 165 7.2.1 图像修复 165 7.2.2 图像噪声 167 7.2.3 非线性平滑 170 7.3 图像频谱分析 171 7.3.1 图像亚采样 171 7.3.2 图像衰减 174 7.3.3 图像频域变换 176 本章小结 181 习题 182 第8章 体可视化 183 8.1 通过表面绘制形体 183 8.1.1 平面扭曲 183 8.1.2 表面光滑 186 8.1.3 三角条带化 189 8.2 形体绘制中点集的运用 191 8.2.1 密集点云绘制 191 8.2.2 点集喷绘 193 8.2.3 表面数据抽取与形体压缩 194 8.3 绘制体数据 196 8.3.1 体数据的绘制 196 8.3.2 图像序体绘制 198 8.3.3 对象序体绘制 200 本章小结 201 习题 201 第二部分 数据可视化编程训练 第9章 Matplotlib可视化 204 9.1 Matplotlib基础 204 9.1.1 Numpy基础功能 204 9.1.2 Numpy高级功能 207 9.1.3 Matplotlib结构 209 9.2 Matplotlib常见图表 210 9.2.1 基础图形 210 9.2.2 高级绘图 221 9.2.3 图形的完善 227 9.3 3D图形和多子图 232 9.3.1 基础3D图形 233 9.3.2 高级3D图形 237 9.3.3 多子图 241 本章小结 243 习题 243 第10章 Matplotlib高级功能 245 10.1 时间序列数据 245 10.1.1 时间序列数据的特点 245 10.1.2 时间序列处理模块 246 10.1.3 时间序列数据可视化方法 248 10.2 自定义功能和动画 252 10.2.1 自定义绘图 252 10.2.2 自定义动画 253 10.2.3 坐标系变换 255 10.3 图像处理 256 10.3.1 显示图像 256 10.3.2 灰度变换和图像轮廓提取 258 10.3.3 直方图和直方图均衡 259 本章小结 261 习题 261 参考文献 263