流场可视化在科学研究和工程实践中发挥着至关重要的作用。在高性能计算机飞速发展的今天,CFD等数值模拟算法所产生的数据量越来越大,如何分析和理解这些数据对流场可视化提出了新的挑战。为了更加形象直观的表达流场的流动规律、突出用户关心的数据特征信息,纹理和特征可视化已经成为流场可视化研究领域重要研究内容。虽然多年来纹理和特征可视化取得了较多的研究成果,但目前还有许多关键技术问题需要深入研究解决,例如遮挡和视觉混乱问题、平流纹理可视化方法的纹理模糊、可视化结果较差的问题,如何准确的衡量流场信息量并进行特征提取的问题等。本文针对上述的纹理与特征可视化关键问题,重点在流场涡特征信息度量、涡特征提取、高清纹理平流以及三维稀疏纹理可视化等方面展开研究,完成的主要工作和取得的主要创新成果如下1、针对流场涡特征信息度量和特征结构检测存在准确度低的问题,给出了流场旋转熵的概念,并在二维流场上讨论了流场旋转熵的数学定义和重要性质。在此基础上提出了基于旋转熵的二维／三维涡区和涡核检测算法。该算法通过分析二维旋转熵在理想涡模型涡核半径方向上近似线性递减的分布规律,采用基于线性拟合方法检测二维／三维流场中的涡特征。实验结果表明,旋转熵能够准确的表现二维／三维流场的旋转信息量,基于旋转熵的涡特征检测方法能够准确定位涡核点、涡核线的位置,准确确定涡区范围,有效避免误检和漏检。2、针对时变流场纹理平流可视化方法存在纹理模糊、可视化结果较差的问题,并结合结构声强场可视化的具体需求,提出了基于HLIC低通滤波和IBFV纹理平流机制的二维流场高清纹理平流可视化方法HIBFV。该方法为了提高平流纹理的清晰程度,设计了应用于中间图像上的HLIC低通滤波器,并嵌入到已有IBFV平流机制中,实现了高清动态的平流纹理可视化结果。实验结果证明,相比已有的线积分卷积(LIC)和IBFV等稠密纹理可视化方法,HIBFV能够高清动态的表现结构声强场和流场的细节,使用户可更直观形象的分析流场数据内涵。3、为了实现曲面流场上的高清纹理平流可视化和涡特征准确提取,在二维高清纹理平流的基础上,提出了一种曲面流场上的高清纹理平流方法HIBFVS和基于旋转因子的涡特征检测方法。在已有的曲面流场纹理平流方法IBFVS中增加HLIC低通滤波器和流线段注入技术,实现了曲面流场高清动态纹理可视化方法；给出曲面旋转因子的概念,根据临界点旋转因子判断临界点中的涡核点、根据新增采样点和所有采样点旋转因子确定涡区范围。实验结果证明,HIBFVS能够高清动态的表现曲面流场的细节,基于旋转因子的涡特征检测方法能够快速准确的检测曲面涡特征。4、为了缓解三维稀疏纹理可视化的遮挡和视觉混乱问题,研究了基于特征和视点相关的稀疏纹理自适应技术,提出了基于三维旋转熵的视点相关的稀疏纹理自适应方法。根据本文提出的基于旋转熵的涡区检测算法检测流场涡区和视线方向,通过定义特定视线方向上纹理片元的信息量给出最优噪声分布的目标函数和近似最优噪声分布的原则,设计近似最优噪声分布的算法,实现稀疏纹理自适应。实验结果表明,该方法能使得纹理片元更多的分布在观察者看得见的高信息量区域。5、基于ParaView开源可视化平台设计实现了特征检测与纹理可视化模块。该模块以插件形式集成到ParaView中,支持曲面网格数据读取与处理、高清纹理平流与涡特征检测等功能。系统的初步使用结果验证了上述主要研究成果的有效性、先进性与实用性。