CN104462724A

CN104462724A - 煤矿巷道模拟图计算机绘制方法

Info

Publication number: CN104462724A
Application number: CN201410828293.2A
Authority: CN
Inventors: 张庆贺; 张辉
Original assignee: ZHEJIANG ZHONGMEI ELECTRON CO Ltd
Current assignee: ZHEJIANG ZHONGMEI ELECTRON CO Ltd
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2014-12-26
Publication date: 2015-03-25
Anticipated expiration: 2034-12-26
Also published as: CN104462724B

Abstract

本发明公开了一种煤矿巷道模拟图计算机绘制方法，包括以下步骤：1)读取DXF文件，动态分配内存，并保存到内存块中，记录内存句柄；2)通过内存句柄，解析内存数据；3)将工程坐标映射到视图坐标系中；4)先求直线的斜率，当直线斜率小于1时，以X轴为轴线遍历X轴像素点绘制；当直线斜率大于1时，以Y轴为轴线遍历Y轴像素点绘制。本发明通过DXF文件矢量图，可以进行放大，缩小，移动，避免使用图片失真。根据巷道实际坐标，找到任何位置已安装的设备，可以通过漫游图快速定位当前所在巷道的位置，方便查找、查看当前井下情况。图形算法进行优化，提高绘图效率，减少CPU资源占用。

Description

煤矿巷道模拟图计算机绘制方法

技术领域

本发明涉及一种图形计算机绘制方法，尤其涉及一种煤矿巷道模拟图的计算机绘制方法。

背景技术

目前国家要求煤矿必须使用计算机绘制并展示巷道模拟图，巷道模拟图以平面图展示煤矿井下各条巷道，在巷道中标识传感器位置、实时数据。现有技术的计算机巷道模拟图绘制方法主要以bmp格式的图片展示巷道，不能放大、缩小、移动、定位。在对煤矿巷道的监控实际应用中，十几公里长的巷道压缩在一张图片中，将无法看到巷道细节，也不能获取巷道某一点的坐标值。

因此，克服使用bmp图片来展示巷道图所带来的种种弊端是急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种煤矿巷道模拟图计算机绘制方法，将CAD软件编辑的DXF文件，作为背景图纸，读取DXF文件数据，根据文件数据协议解析出相应的数据，通过计算机绘制相应巷道模拟图。绘制好图形后，生成漫游图，漫游图长宽和视图长宽成比例关系，可点击漫游图上任何一点快速定位到视图中某一点。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种煤矿巷道模拟图计算机绘制方法，包括以下步骤：

1)读取DXF文件，动态分配内存，并保存到内存块中，记录内存句柄；

2)通过内存句柄，解析内存数据，DXF文件数据包括SEC_HEADER、SEC_TABLES、SEC_BLOCKS、SEC_ENTITIES四部分；

3)将工程坐标映射到视图坐标系中，首先定义变量：

Xu：直线端点坐标X；

Yu：直线端点坐标Y；

x：插入点x坐标；

y：插入点y坐标；

WL：视图窗口左上角坐标X坐标；

WT：视图窗口左上角坐标Y坐标；

WR：视图窗口右下角坐标X坐标；

WB：视图窗口右下角坐标Y坐标；

VL：工程图纸左下角坐标X坐标；

VT：工程图纸左下角坐标Y坐标；

VR：工程图纸右上角坐标X坐标；

VB：工程图纸右上角坐标Y坐标；

PPU：像素值；

ZL：工程坐标和视图坐标缩放比例；

xS：X比例因子；

yS：Y比例因子；

R：旋转角度；

工程坐标系坐标上、下、左、右分别为top、bottom、left、right；

工程坐标和视图坐标缩放比例公式为：

ZLX＝(WB-WT-20)/((top-bottom)*PPU)；式-1

ZLY＝(WR-WL-20)/((right-left)*PPU)；式-2

工程坐标和视图坐标缩放比例ZL＝max(ZLX，ZLY)，如果ZLX＞ZLY，则ZL值等于ZLX；如果ZLY＞ZLX，则ZL值等于等于ZLY；

工程坐标系计算方法为：

VB＝bottom-((WB-WT)/(ZL*PPU)-(rect.top-rect.bottom))/2；式-3

VL＝left-((WR-WL)/(ZL*PPU)-(rect.right-rect.left))/2；式-4

VT＝VB+(WB-WT)/ZL*PPU；式-5

VR＝VL+(WR-WL)/ZL*PPU；式-6

工程坐标X映射视图坐标X方法为：

X＝WL+((-VL+x+[Xu*xS*cos(R*PI/180)-Yu*yS*sin(R*PI/180)]*1)*PPU*ZL) 式-7

工程坐标Y映射视图坐标Y方法为：

Y＝WB-((-VB+y+[Xu*xS*sin(R*PI/180)+Yu*yS*cos(R*PI/180))*1)*PPU*ZL) 式-8

4)先求直线的斜率，当直线斜率小于1时，以X轴为轴线遍历X轴像素点绘制；当直线斜率大于1时，以Y轴为轴线遍历Y轴像素点绘制，具体如下；

(1)当|x2-x1|＞|y2-y1|时，判断直线第一点坐标x1和第二点坐标x2的大小，如果x2＞x1则进行以下步骤：

判断直线两点坐标P1、P2是否在视图区域内，不在视图区域内的线段不进行绘制，具体为：将P1点坐标x1与视图坐标左进行比较，若x1不在视图内，则以视图边界WL为起始X坐标，即max(x1，WL)，P2点坐标x2与视图坐标右进行比较，若x2不在视图内，则以视图边界WR为结束X坐标，即min(x2，WR)；

计算直线斜率m＝(y2-y1)/(x2-x1)；遍历坐标点为(x，y)，沿x轴方向绘制，则每遍历一次x，x增加1，y＝m*(x-x1)+y1，逐点绘制(x，y)，直至绘制直线结束；

(2)当|y2-y1|＞|x2-x1|，判断直线第一点坐标y1和第二点坐标y2大小；如果y2＞y1，则继续以下步骤：

判断直线两点坐标P1、P2是否在视图区域内，不在视图区域内的线段不进行绘制，具体为：P1点坐标y1与视图坐标下进行比较，若y1不在视图内，则以视图边界WB为起始Y坐标，即min(y1，WB)，P2点坐标与视图坐标上进行比较，若y2不在视图内，则以视图边界WT为结束Y坐标，即max(y2，WT)；

计算直线斜率m＝(x2-x1)/(y2-y1)；

遍历坐标点为(x，y)，沿y轴方向绘制，则每遍历一次y，y增加1，y＝m*(y-y1)+x1，逐点绘制(x，y)，直至绘制直线结束。

本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现：

前述煤矿巷道模拟图计算机绘制方法，还包括漫游定位方法，包括以下步骤：

1)首先定义变量：

WL：视图窗口左上角坐标X坐标；

WT：视图窗口左上角坐标Y坐标；

WR：视图窗口右下角坐标X坐标；

WB视图窗口右下角坐标Y坐标；

wl：漫游窗口左上角坐标x坐标；

wt：漫游窗口左上角坐标y坐标；

wr：漫游窗口右下角坐标x坐标；

wb漫游窗口右下角坐标y坐标；

VL：工程图纸左下角坐标X坐标；

VT：工程图纸左下角坐标Y坐标；

VR：工程图纸右上角坐标X坐标；

VB：工程图纸右上角坐标Y坐标；

Scale：映射比例；

x：漫游图定位坐标点x；

y：漫游图定位坐标点y；

X：漫游图定位坐标点X；

Y：漫游图定位坐标点Y；

gx：工程坐标x；

gy：工程坐标y；

nPix：漫游图边界；

ZL：工程坐标和视图坐标缩放比例；

2)在加载完漫游图后，通过下式计算漫游图与视图映射比例：Scale＝(WR-WL)/(wr-wl)；

3)当鼠标点击漫游图时，获取鼠标坐标点(x，y)，通过下式计算视图坐标(X，Y)：

X＝(x-nPix)*Scale；

Y＝(y-2*nPix-5)*Scale；

4)通过下式将视图坐标(X，Y)转换成工程坐标(gx，gy)：

gx＝VL+[1/(PPU*ZL)]*X；

gy＝VB+1/(PPU*ZL)*(WB-Y)；

5)计算当前定位区域，根据视图比例进行缩放，再根据下式将工程图映射到视图中，视图定位完毕：

x＝(gx-VL)*PPU*ZL；

y＝WB-(gy-VB)*PPU*ZL；

6)在漫游图中显示当前视图区域，根据下式计算矩形区域，并在漫游图中绘制出该矩形区域：

rl＝(VL-vl)*PPU*ZL；

rt＝WB-(VT-vb)*PPU*ZL；

rr＝(VR-vl)*PPU*ZL；

rb＝WB-(VB-vb)*PPU*ZL。

前述煤矿巷道模拟图计算机绘制方法，其中像素值PPU取值范围为0～20。

前述煤矿巷道模拟图计算机绘制方法，其中像素值PPU取值为20。

前述煤矿巷道模拟图计算机绘制方法，其中步骤4)的(1)，当|x2-x1|＞|y2-y1|时，判断直线第一点坐标x1和第二点坐标x2的大小，如果x1＞x2，把两点坐标对换，即把x2值赋值给x1，y2值赋值给y1，再把x1值赋值给x2，y1值赋值给y2；其中步骤4)的(2)，当|y2-y1|＞|x2-x1|，判断直线第一点坐标y1和第二点坐标y2大小；如果y1＞y2，把两点坐标对换，即把x2值赋值给x1，y2值赋值给y1，再把x1值赋值给x2，y1值赋值给y2。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过DXF文件矢量图，可以进行放大，缩小，移动，避免使用图片失真。根据巷道实际坐标，找到任何位置已安装的设备，可以通过漫游图快速定位当前所在巷道的位置，方便查找、查看当前井下情况。本发明绘制图形算法进行优化，提高了绘图效率，使绘图效率提高1倍，减少CPU资源占用。

附图说明

图1是本发明的DXF文件加载及绘制流程图；

图2是工程坐标图；

图3是视图坐标图；

图4是直线斜率小于1的线段图；

图5是直线斜率大于1的线段图；

图6是线段与视图区域位置关系图；

图7是漫游图区域映射到视图区域图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

本发明的DXF文件使用CAD绘制，并存储为DXF格式。通过计算机编写应用程序，例如通过c++编程，读取dxf文件到内存中，通过协议解析，分配到点、线、圆等各个图形的内存块中。数据加载完成后，为了使绘图效率更快，使用绘图边界控制算法，超出边界的图形不绘制。工程坐标转换成物理坐标会有一定误差，为减小误差，在视图放大、缩小过程中，对每一个工程坐标点转换时进行处理，通过算法优化处理后，使绘图更加精确。

DXF文件加载及显示是一个单线程，通过解析DXF文件协议，提取出绘图数据参数，保存到内存中，并根据本发明的绘图方法，显示到界面视图中。如图1所示，具体步骤如下：

1.读取DXF文件，动态分配内存，并保存到内存块中，记录内存句柄；

2.通过内存句柄，解析内存数据，DXF文件数据包括SEC_HEADER、SEC_TABLES、SEC_BLOCKS、SEC_ENTITIES四部分；解析重点和难点是SEC_ENTITIES实体段数据解析，SEC_ENTITIES实体段包括点(ENT_LINE)、线(ENT_POINT)、圆(ENT_CIRCLE)、文本(ENT_TEXT)、弧线(ENT_ARC)、多段线(ENT_SOLID)、椭圆(ENT_POLYLINE)、块(ENT_INSERT)等图形；

DXF文件中包含大量直线，为提高精确度和绘图效率，减少CPU资源占用，使用将工程坐标点映射到视图坐标，非绘图区域不进行绘制算法以进行优化。

如图2所示，CAD图纸工程坐标系原点坐标在左下角，如图3所示，显示器的视图原点坐标在左上角，所以绘图时要进行工程坐标映射到视图坐标系中。

3.定义变量：

Xu：直线端点坐标X；

Yu：直线端点坐标Y；

x：插入点x坐标；

y：插入点y坐标；

WL：视图窗口左上角坐标X坐标；

WT：视图窗口左上角坐标Y坐标；

WR：视图窗口右下角坐标X坐标；

WB：视图窗口右下角坐标Y坐标；

VL：工程图纸左下角坐标X坐标；

VT：工程图纸左下角坐标Y坐标；

VR：工程图纸右上角坐标X坐标；

VB：工程图纸右上角坐标Y坐标；

PPU：像素值，默认值为20；

ZL：工程坐标和视图坐标缩放比例；

xS：X比例因子；

yS：Y比例因子；

R：旋转角度；

工程坐标和视图坐标缩放比例公式为：

ZLX＝(WB-WT-20)/((top-bottom)*PPU)；式-1

ZLY＝(WR-WL-20)/((right-left)*PPU)；式-2

ZL＝max(ZLX，ZLY)，如果ZLX＞ZLY，那么缩放比例ZL值等于ZLX，反之等于ZLY；

工程坐标系计算公式为：

VB＝bottom-((WB-WT)/(ZL*PPU)-(rect.top-rect.bottom))/2；式-3

VL＝left-((WR-WL)/(ZL*PPU)-(rect.right-rect.left))/2；式-4

VT＝VB+(WB-WT)/ZL*PPU；式-5

VR＝VL+(WR-WL)/ZL*PPU；式-6

工程坐标X映射视图坐标X公式为：

X＝WL+((-VL+x+[Xu*xS*cos(R*PI/180)-Yu*yS*sin(R*PI/180)]*1)*PPU*ZL) 式-7

工程坐标Y映射视图坐标Y公式为：

Y＝WB-((-VB+y+[Xu*xS*sin(R*PI/180)+Yu*yS*cos(R*PI/180))*1)*PPU*ZL) 式-8

4.在视图窗口绘图，采取非绘图区域不进行绘制算法。若一张图纸很大，在显示器中放大图纸，大部分图纸未在视图窗口内，那么如果全部图形绘制，将大大降低绘图效率，所以采取非视图窗口部分图形不进行绘制以优化；

为达到绘图更精确，不丢失像素点，使直线圆滑的效果，先求直线的斜率；当直线斜率小于1时，以X轴为轴线遍历X轴像素点绘制，如图4所示；当直线斜率大于1时，以Y轴为轴线遍历Y轴像素点绘制，如图5所示；

1)当满足图4条件，即|x2-x1|＞|y2-y1|时，判断直线第一点坐标x1和第二点坐标x2的大小，如果x1＞x2，需把两点坐标坐标对换，否则直接进行以下步骤；

判断两点坐标是否在视图区域内，如果不在视图区域，则不进行绘制，如图6所示，图6中灰色矩形框表示绘图区域，在进行绘图时，只绘制p1p2线段，P2p3线段不进行绘制，以提高绘图效率。

具体为：将P1点坐标x1与视图坐标左进行比较，若x1不在视图内，则以视图边界WL为起始X坐标，即max(x1，WL)，p2点坐标与视图坐标右进行比较，若x2不在视图内，则以视图边界WR为结束X坐标，即min(x2，WR)；

计算直线斜率m＝(y2-y1)/(x2-x1)；遍历坐标点为(x，y)，沿x轴方向绘制，则每遍历一次x，x增加1，y＝m*(x-x1)+y1，逐点绘制(x，y)，直至绘制直线结束。

2)当条件满足图5条件时，即|y2-y1|＞|x2-x1|，判断直线第一点坐标y1和第二点坐标y2大小；如果y1＞y2，把两点坐标对换；否则直接进行以下步骤：

如图6所示，图6中灰色矩形框表示绘图区域，在进行绘图时，只绘制矩形框内线段，矩形框外线段不进行绘制，以提高绘图效率。

判断直线两点坐标P1、P2是否在视图区域内，不在视图区域内的线段不进行绘制，具体为：P1点坐标y1与视图坐标下进行比较，若y1不再视图内，则以视图边界WB为起始Y坐标，即min(y1，WB)，P2点坐标与视图坐标上进行比较，若y2不在视图内，则以视图边界WT为结束Y坐标，即max(y2，WT)；

计算直线斜率m＝(x2-x1)/(y2-y1)；

遍历坐标点为(x，y)，若沿y轴方向绘制，则每遍历一次y，y增加1，y＝m*(y-y1)+x1，逐点绘制(x，y)，绘制直线结束。

漫游定位功能可根据漫游图，定位到视图中指定坐标点，并在指定漫游图区矩形区域使视图居中显示，并可以快速找到巷道中安装设备位置。

漫游定位算法通过漫游图映射到视图坐标系中，如图7所示，漫游图abdc区域映射到视图efhg区域。具体方法如下：

定义变量：

WL：视图窗口左上角坐标X坐标；

WT：视图窗口左上角坐标Y坐标；

WR：视图窗口右下角坐标X坐标；

WB视图窗口右下角坐标Y坐标；

Wl：漫游窗口左上角坐标x坐标；

wt：漫游窗口左上角坐标y坐标；

wr：漫游窗口右下角坐标x坐标；

wb漫游窗口右下角坐标y坐标；

VL：工程图纸左下角坐标X坐标；

VT：工程图纸左下角坐标Y坐标；

VR：工程图纸右上角坐标X坐标；

VB：工程图纸右上角坐标Y坐标；

Scale：映射比例；

x：漫游图定位坐标点x；

y：漫游图定位坐标点y；

X：漫游图定位坐标点X；

Y：漫游图定位坐标点Y；

gx：工程坐标x；

gy：工程坐标y；

npix：漫游图边界。

漫游图与视图映射比例公式为：

Scale＝(WR-WL)/(wr-wl) 式-9

漫游图坐标点映射视图坐标点公式为：

X＝(x-nPix)*Scale；式-10

Y＝(y-2*nPix-5)*Scale；式-11

视图坐标转换工程坐标公式为：

gx＝VL+[1/(PPU*ZL)]*X；式-12

gy＝VB+1/(PPU*ZL)*(WB-Y)；式-13

工程坐标转视图坐标公式为：

x＝(gx-VL)*PPU*ZL；式-14

y＝WB-(gy-VB)*PPU*ZL；式-15

定位区域矩形坐标公式为：

rl＝(VL-vl)*PPU*ZL；式-16

rt＝WB-(VT-vb)*PPU*ZL；式-17

rr＝(VR-vl)*PPU*ZL；式-18

rb＝WB-(VB-vb)*PPU*ZL 式-19

在加载完漫游图后，通过式-9计算映射比例。当鼠标点击漫游图时，获取鼠标坐标点(x，y)，通过式-10和式-11计算视图坐标(X，Y)。通过式-12和式-13将视图坐标(X，Y)转换成工程坐标(gx，gy)。计算当前定位区域，根据视图比例进行缩放，再根据式-14和式-15，将工程图映射到视图中，视图定位完毕。在漫游图中显示当前视图区域，根据式-16、17、18、19计算矩形区域，并在漫游图中绘制出该矩形区域。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims

1.一种煤矿巷道模拟图计算机绘制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2)通过内存句柄，解析内存数据；

3)将工程坐标映射到视图坐标系中，首先定义变量：

Xu：直线端点坐标X；

Yu：直线端点坐标Y；

x：插入点x坐标；

y：插入点y坐标；

WL：视图窗口左上角坐标X坐标；

WT：视图窗口左上角坐标Y坐标；

WR：视图窗口右下角坐标X坐标；

WB：视图窗口右下角坐标Y坐标；

VL：工程图纸左下角坐标X坐标；

VT：工程图纸左下角坐标Y坐标；

VR：工程图纸右上角坐标X坐标；

VB：工程图纸右上角坐标Y坐标；

PPU：像素值；

ZL：工程坐标和视图坐标缩放比例；

xS：X比例因子；

yS：Y比例因子；

R：旋转角度；

工程坐标和视图坐标缩放比例公式为：

ZLX＝(WB-WT-20)/((top-bottom)*PPU)；

ZLY＝(WR-WL-20)/((right-left)*PPU)；

工程坐标系计算方法为：

VB＝bottom-((WB-WT)/(ZL*PPU)-(rect.top-rect.bottom))/2；

VL＝left-((WR-WL)/(ZL*PPU)-(rect.right-rect.left))/2；

VT＝VB+(WB-WT)/ZL*PPU；

VR＝VL+(WR-WL)/ZL*PPU；

工程坐标X映射视图坐标X方法为：

X＝WL+((-VL+x+[Xu*xS*cos(R*PI/180)-Yu*yS*sin(R*PI/180)]*1)*PPU*ZL)；

工程坐标Y映射视图坐标Y方法为：

Y＝WB-((-VB+y+[Xu*xS*sin(R*PI/180)+Yu*yS*cos(R*PI/180))*1)*PPU*ZL)；

计算直线斜率m＝(x2-x1)/(y2-y1)；

2.如权利要求1所述的煤矿巷道模拟图计算机绘制方法，其特征在于，还包括漫游定位方法，包括以下步骤：

1)首先定义变量：

WL：视图窗口左上角坐标X坐标；

WT：视图窗口左上角坐标Y坐标；

WR：视图窗口右下角坐标X坐标；

WB视图窗口右下角坐标Y坐标；

wl：漫游窗口左上角坐标x坐标；

wt：漫游窗口左上角坐标y坐标；

wr：漫游窗口右下角坐标x坐标；

wb漫游窗口右下角坐标y坐标；

VL：工程图纸左下角坐标X坐标；

VT：工程图纸左下角坐标Y坐标；

VR：工程图纸右上角坐标X坐标；

VB：工程图纸右上角坐标Y坐标；

Scale：映射比例；

x：漫游图定位坐标点x；

y：漫游图定位坐标点y；

X：漫游图定位坐标点X；

Y：漫游图定位坐标点Y；

gx：工程坐标x；

gy：工程坐标y；

nPix：漫游图边界；

ZL：工程坐标和视图坐标缩放比例；

2)在加载完漫游图后，通过下式计算漫游图与视图映射比例：Scale＝(WR-WL)/(wr-w1)；

X＝(x-nPix)*Scale；

Y＝(y-2*nPix-5)*Scale；

4)通过下式将视图坐标(X，Y)转换成工程坐标(gx，gy)：

gx＝VL+[1/(PPU*ZL)]*X；

gy＝VB+1/(PPU*ZL)*(WB-Y)；

x＝(gx-VL)*PPU*ZL；

y＝WB-(gy-VB)*PPU*ZL；

rl＝(VL-v1)*PPU*ZL；

rt＝WB-(VT-vb)*PPU*ZL；

rr＝(VR-v1)*PPU*ZL；

rb＝WB-(VB-vb)*PPU*ZL。

3.如权利要求1或2所述的煤矿巷道模拟图计算机绘制方法，其特征在于，所述像素值PPU取值范围为0～20。

4.如权利要求3所述的煤矿巷道模拟图计算机绘制方法，其特征在于，所述像素值PPU取值为20。

5.如权利要求1所述的煤矿巷道模拟图计算机绘制方法，其特征在于，所述步骤4)的(1)，当|x2-x1|＞|y2-y1|时，判断直线第一点坐标x1和第二点坐标x2的大小，如果x1＞x2，把两点坐标对换，即把x2值赋值给x1，y2值赋值给y1，再把x1值赋值给x2，y1值赋值给y2；

所述步骤4)的(2)，当|y2-y1|＞|x2-x1|，判断直线第一点坐标y1和第二点坐标y2大小；如果y1＞y2，把两点坐标对换，即把x2值赋值给x1，y2值赋值给y1，再把x1值赋值给x2，y1值赋值给y2。