在科学计算可视化中,流场可视化一直都是一个热门的研究方向,流场可视化就是使用计算机图形图像技术将抽象的不易理解的流场数据映射为直观的图形图像并在屏幕中显示出来的技术。海洋对于人类而言,是一个联系紧密的生态环境,对于国家而言,是一个具有战略地位的空间领域。因此,研究基于海洋流场数据的可视化技术,可以更加有效地了解海洋内部规律,提高海洋资源开发利用的效率以及更好地保护海洋环境,对于推动海洋科学的建设与发展具有重要意义。本文详细介绍了海洋流场数据可视化技术研究现状及方法,重点研究了基于线积分卷积的纹理可视化方法、流线可视化方法以及粒子系统方法。本文的主要工作以及创新点如下:(1)针对线积分卷积过程中如何提高流线计算速度的问题,提出了改进流线生成方式的线积分卷积增强算法。本文使用流场信息熵来对流场变化程度进行量化度量,在平稳区域采用简单欧拉方法和较长的积分步长,在变化剧烈的区域采用四阶龙格库塔方法和较小的积分步长。本文算法在保证LIC结果图像质量的前提下,使得算法计算效率有了一定的提升。(2)针对基本LIC只能显示流场方向不能表达流场场强大小的问题,本文研究了颜色增强的LIC算法。使用基于累积分布函数变换改进了颜色映射效果,对于LIC纹理与颜色映射结果融合后图像偏暗的问题,对LIC结果的灰度纹理进行直方图均衡化以及二次LIC来提高对比度,之后对灰度值增加一个固定值,使得融合结果亮度提升且纹理清晰。实现了基于稀疏噪声的OLIC算法,并结合颜色映射,使得可视化结果既可以明确表达流场方向,还可以表达流场场强大小。(3)提出了基于信息熵的动态间距流线放置算法。本文以流场信息熵为基础,动态地控制流线间隔,信息熵大的区域流线间隔较小,信息熵小的区域流线间隔较大。实现了流场中重要区域流线密度较大防止丢失重要细节,而对于非重要区域放置较小密度的流线来提高可视化效率,兼顾效率与效果,并对流线进行颜色增强来表达更多流场信息。(4)研究了基于粒子系统的海洋流场数据动态可视化方法并对其做出改进。通过视点高度和速度同时控制粒子运动步长,解决了低视角下粒子轨迹过长以及高视角下粒子轨迹过短的问题。使用基于屏幕坐标的粒子生成策略,先在屏幕坐标系中生成粒子然后再进行坐标转换到经纬度坐标,解决了随着视点拉近屏幕中粒子密度逐渐稀疏的问题。最后,基于上述研究内容在三维地球平台上设计并实现了一个海洋流场数据可视化系统,完成对海洋流场数据进行不同可视化方法的效果展示。