随着计算机技术的迅猛发展，二维可视化技术已经不能满足人类的需求，三维世界对人类的吸引力起来越大。在三维可视化的研究中，复杂物理过程的可视化正在成为信息可视化领域的一个挑战，并且吸引了越来越多跨领域的学者的关注。焊接接头微观组织演变的可视化是长期以来的重要研究课题，脑电相干性的可视化已成研究热点。本文重点研究完成以下几个方面的工作：1.根据元胞自动机理论，扩展出三维元胞自动机，结合形核、生长动力学和传热传质数学模型，建立基于三维元胞自动机的微观组织可视化模型，并且给出模型框架和算法。2.根据晶粒形核理论，提出基于三维元胞自动机的DN3DCA算法，可视化形核过程。根据枝晶生长理论，研究了枝晶生长参数，如过冷度、枝晶尖端生长速度、曲率和固相分数等，提出基于三维元胞自动机的DG3DCA算法，可视化等轴晶和柱状晶的生长过程。3.讨论脑电相干性的时、频域分析和参数化模型分析。根据24导的10-20系统，扩展出64导电极的位置，绘制出电极相干性可视化图。4.设计基于Oddball范式的脑电实验，采集和预处理数据，并进行线性相干性分析，绘制相干性脑网络图。结合复杂网络的分析方法，刻画出脑网络图中的重要节点，进一步探讨脑功能网络。