CN107256527B - 一种基于动态缓存的位图回溯方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于动态缓存的位图回溯方法，包括下列步骤：根据位图绘制的步骤数量n，将位图绘制步骤依据绘制顺序和分组步长m进行平均分组，对每个分组包含的最后一个绘制步骤对应的绘制结果进行缓存，并记录当前位图绘制步骤S(k)的所处分组为G(j,m)；根据当前位图绘制步骤S(k)的所处分组为G(j,m)，通过推导得到相邻分组G(j‑1,m)和G(j+1,m)，对三个分组进行合并得到缓存记录组G，对缓存记录组G包含的所有绘制步骤对应的绘制结果进行缓存；根据位图回溯所对应的绘制步骤，调取相应的缓存内容或重新绘制，并对缓存结果进行动态更新。与现有技术相比，本发明具有适用于网络协作绘图、减少存储空间以及提升位图绘制性能等优点。

Description

一种基于动态缓存的位图回溯方法

技术领域

本发明涉及计算机图形绘制领域，尤其是涉及一种基于动态缓存的位图回溯方法。

背景技术

随着计算机图形技术的广泛应用，越来越多的图形图像编辑技术与工具应运而生。在位图编辑修改过程中，涉及到大量绘制步骤的回溯与恢复操作，因此需要将编辑步骤进行存储。另一方面，图形的绘制结果需要执行这些步骤来产生，因此，随着不断的回溯与恢复，有大量的重绘工作需要消耗设备性能。

应对这个问题，传统的方法是将每一个编辑步骤执行后的结果存储为一张独立位图。回溯或恢复时，取出对应步骤所储存的位图加以呈现。该方法在性能上确实能够将性能提高，但是对存储空间的使用较大。

随着互联网的发展，网络协作的工作方式变得普遍，而图形图像的编辑技术由于图像存储需求量大，导致网络传输负担重，从而使得协作绘图的即时性能变差，因而无法广泛的应用到网络协作中。

因此，需要一种崭新的针对位图编辑步骤的回溯方法，能够同时兼顾性能问题以及存储空间使用较大的问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题提供一种基于动态缓存的位图回溯方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于动态缓存的位图回溯方法，所述方法包括下列步骤：

1)根据位图绘制的步骤数量n，将位图绘制步骤依据绘制顺序和分组步长m进行平均分组，对每个分组包含的最后一个绘制步骤对应的绘制结果进行缓存，并记录当前位图绘制步骤S(k)的所处分组为G(j,m)；

2)根据步骤1)记录的当前位图绘制步骤S(k)的所处分组为G(j,m)，通过推导得到相邻分组G(j-1,m)和G(j+1,m)，对三个分组进行合并得到缓存记录组G，对缓存记录组G包含的所有绘制步骤对应的绘制结果进行缓存；

3)根据位图回溯所对应的绘制步骤，调取相应的缓存内容或重新绘制，并对步骤2)的缓存结果进行动态更新。

所述分组步长m具体为：

其中，v为经验系数，取值范围为0.5≤v≤2。

所述当前位图绘制步骤S(k)的所处分组G(j,m)具体为：

i＝k％m

G(j,m)＝[S(j×m),S(j×m+1),…,S(j×m+m-1)]

其中，％表示取模操作。

所述步骤3)具体为：

31)判断位图回溯所对应的绘制步骤是否包含于缓存记录组G内，若是则进入步骤32)，若否则进入步骤33)；

32)直接调取步骤2)中与该绘制步骤对应的缓存结果，判断该绘制步骤是否包含于G(j,m)内，若是则保持步骤2)的缓存结果不变，若否则对步骤2)的缓存结果进行动态更新；

33)根据距离该位图回溯所对应的绘制步骤所在分组的前一个分组中最后一个绘制步骤对应的缓存结果进行绘制，对步骤2)的缓存结果进行动态更新，并从更新后的缓存结果中调取与位图回溯所对应的绘制步骤相应的绘制结果。

所述步骤32)具体为：

321)调取步骤2)中与回溯到的绘制步骤对应的缓存结果，并判断该绘制步骤是否包含于G(j,m)内，若是则保持步骤2)的缓存结果不变，若否则进入步骤322)；

322)将分组G(j-2,m)插入至缓存记录组G的头部，得到更新后的缓存记录组G；

323)删除缓存记录组中与G(j+1,m)对应的缓存结果，根据G(j-3,m)中缓存的最后一个绘制步骤对应的绘制结果进行绘制，得到与分组G(j-2,m)中包含的所有绘制步骤对应的绘制结果，将绘制结果插入至经过删除的缓存结果的头部，得到更新后的缓存结果。

所述步骤33)具体为：

331)根据位图回溯所对应的绘制步骤，得到该步骤的所处分组以及其相邻分组，合并后作为更新后的缓存记录组G；

332)根据与位图回溯所对应的绘制步骤所在分组的前一个分组中缓存的最后一个绘制步骤对应的绘制结果进行绘制，得到更新后的缓存记录组G中包含的所有绘制步骤对应的绘制结果，作为更新后的缓存结果；

333)直接从更新后的缓存结果中调取与位图回溯所对应的绘制步骤相应的绘制结果。

所述方法还包括对回溯后再绘制的位图进行缓冲重建。

所述对回溯后再绘制的位图进行缓冲重建具体为：

41)删除位图回溯所对应的绘制步骤以后的缓存内容；

42)根据再绘制的步骤对缓存记录组G进行填充，并缓存再绘制的步骤所对应的绘制结果；

43)判断缓存记录组G是否填充完成，若是则进入步骤44)，若否则返回步骤42)；

44)删除缓存结果中头部多余的部分，并向缓存结果的尾部继续填充绘制结果。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)通过将位图绘制步骤按照绘制顺序进行分组，可以只保留每个分组最后一步的绘制结果，以及当前绘图步骤所处分组和相邻分组的绘制结果，比起传统的将每一步的绘制结果都进行保留相比，这种方法可以大大减少缓存的占用空间，继而减少在网络协作绘图时的数据传递量，提升了数据传输的效率，从而增强了网络协作绘图的即时性。

(2)按照公式对分组步长m进行设置，使得分组步长符合实际情况，避免了分组步长过大而导致的缓存空间占用较大，也避免了分组步长过小而导致的缓存更新频繁，继而使得网络协作绘图性能低的问题，平衡了网络协作绘图的时间复杂度和空间复杂度。

(3)在回溯步骤包含在缓存记录组内时，可以直接调取处回溯步骤对应的绘制结果，无需重新进行绘制，在回溯步骤不包含在缓存记录组内时，根据已有的缓存结果，选取离回溯步骤最近的缓存结果进行绘图，与完全重新绘图相比，绘制时间减小，效率提高。

(4)无论回溯步骤是否包含在缓存记录组内，都会根据回溯步骤对缓存结果进行更新，保证了缓存结果具有极高的自适应性能，可以随时根据用户的需求以最快的速度调取到需要的绘制结果。

(5)在回溯后仍保留回溯步骤之后的部分绘制结果，在用户不认同回溯操作时，也可以最大限度的还原成回溯步骤之前的绘制结果，便于用户的操作，实用性能强。

(6)如果用户在回溯后没有不认同现象的发生，而是对后续图像进行重新绘制，本方法也可以将回溯步骤之后的缓存结果删除并填充至最新的缓存结果，保证了缓存结果与绘制步骤的紧密联系，从而保证了网络协作绘图过程中缓存的即时性。

附图说明

图1为本发明的方法流程图；

图2为实施例中位图的部分分组情况图；

图3为实施例中当前编辑步骤下的缓存状态图；

图4为实施例1中进行回溯后的缓存状态图；

图5为实施例2中进行恢复后的缓存状态图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例提出了一种基于动态缓存的位图回溯方法，包括下列步骤：

1)根据位图绘制的步骤数量n，将位图绘制步骤依据绘制顺序和分组步长m进行平均分组，对每个分组包含的最后一个绘制步骤对应的绘制结果进行缓存，并记录当前位图绘制步骤S(k)的所处分组为G(j,m)，其中k为当前所处的步骤数，j为当前步骤所在的分组数；

2)根据步骤1)记录的当前位图绘制步骤S(k)的所处分组为G(j,m)，通过推导得到相邻分组G(j-1,m)和G(j+1,m)，对三个分组进行合并得到缓存记录组G，对缓存记录组G包含的所有绘制步骤对应的绘制结果进行缓存；

3)根据位图回溯所对应的绘制步骤，调取相应的缓存内容或重新绘制，并对步骤2)的缓存结果进行动态更新：

31)判断位图回溯所对应的绘制步骤是否包含于缓存记录组G内，若是则进入步骤32)，若否则进入步骤33)；

32)直接调取步骤2)中与该绘制步骤对应的缓存结果，判断该绘制步骤是否包含于G(j,m)内，若是则保持步骤2)的缓存结果不变，若否则对步骤2)的缓存结果进行动态更新：

321)调取步骤2)中与回溯到的绘制步骤对应的缓存结果，并判断该绘制步骤是否包含于G(j,m)内，若是则保持步骤2)的缓存结果不变，若否则进入步骤322)；

322)将分组G(j-2,m)插入至缓存记录组G的头部，得到更新后的缓存记录组G；

323)删除缓存记录组中与G(j+1,m)对应的缓存结果，根据G(j-3,m)中缓存的最后一个绘制步骤对应的绘制结果进行绘制，得到与分组G(j-2,m)中包含的所有绘制步骤对应的绘制结果，将绘制结果插入至经过删除的缓存结果的头部，得到更新后的缓存结果；

33)根据距离该位图回溯所对应的绘制步骤所在分组的前一个分组中最后一个绘制步骤对应的缓存结果进行绘制，对步骤2)的缓存结果进行动态更新，并从更新后的缓存结果中调取与位图回溯所对应的绘制步骤相应的绘制结果：

331)根据位图回溯所对应的绘制步骤，得到该步骤的所处分组以及其相邻分组，合并后作为更新后的缓存记录组G；

332)根据与位图回溯所对应的绘制步骤所在分组的前一个分组中缓存的最后一个绘制步骤对应的绘制结果进行绘制，得到更新后的缓存记录组G中包含的所有绘制步骤对应的绘制结果，作为更新后的缓存结果；

333)直接从更新后的缓存结果中调取与位图回溯所对应的绘制步骤相应的绘制结果；

4)对回溯后再绘制的位图进行缓冲重建，具体为：

41)删除位图回溯所对应的绘制步骤以后的缓存内容；

42)根据再绘制的步骤对缓存记录组G进行填充，并缓存再绘制的步骤所对应的绘制结果；

43)判断缓存记录组G是否填充完成，若是则进入步骤44)，若否则返回步骤42)；

44)删除缓存结果中头部多余的部分，并向缓存结果的尾部继续填充绘制结果。

根据上述步骤进行具体的位图回溯，过程如下：

A.记录绘制步骤：

将绘制位图的路径、色彩、线条宽度等信息进行记录，形成绘制步骤的集合S，将S中的所有步骤从起始依次绘制及可得到完整位图结果。

B.定义绘制方法

定义绘制表达式Draw(C)，其中C为集合S中的任意连续元素的子集，则该表达式表示依次绘制C中包含的所有步骤。

例如有S的子集：C＝[S(5),S(6),S(7),S(8),S(9)](n＞＝0)，则Draw(C)表示从第六个步骤绘制到第十个步骤。

定义绘制表达式DrawTo(S(n))，表示从起始步骤S(0)开始依次绘制到步骤S(n)，可推得：

DrawTo(S(n))＝Draw([S(0),S(1),S(2),...S(n)])

定义集合R，表示S中所有步骤连续绘制的结果集合R：

R(n)＝[DrawTo(S(0)),DrawTo(S(1)),...DrawTo(S(n))]

由于后一个步骤是在前一个步骤的绘制结果上进行绘制，也可以得到S(n)与R(n)的映射关系：

R(n)＝R(n-1)∪Draw([S(n)])(n＞0)

R(n)＝Draw([S(n)])(n＝0)

C.对步骤集合S进行分组。

将S按每组m个步骤进行依次分组，得到分组，则有：

G(n,m)＝[S(n*m),S(n*m+1),...S((n+1)*m-1)](n＞＝0)

例如，某一位图有25个绘制步骤，每组数量为5，就会将所有步骤分为5个分组，其中第四个分组包含步骤为：

G(3,5)＝[S(15),S(16),S(17),S(18),S(19)]

D.创建缓冲数据

通过以上方法建立了一个基本的存储结构，在实际的使用中需要针对编辑过程中所在步骤建立缓冲数据，以提高效率。具体做法如下：

若当前的编辑步骤为S(k)，定义：

i＝k％m(k对m取模)

j＝(k-i)/m(k整除以m)

因此步骤S(k)属于分组G(j,m)，同时有前后相邻阶段G(j-1,m)和G(j+1,m)。

将以上三个分组中的步骤合并得到集合：

S₀＝[S(k-m-i),...S(k),...S(k+2*m-i-1)]

再将S₀中的每个步骤映射求得R的子集:

R₀＝[R(k-m-i),...R(k),...R(k+2*m-i-1)]

这样，就获得了当前步骤所在分组与前后两个分组，共三个分组中每个步骤绘制结果缓冲，在实际使用中就可以快速调取缓冲来实现快速回溯与恢复步骤。

E.缓冲的动态更新

随着操作接近缓冲的边界，需要对缓冲进行替换更新，保证当前步骤前后始终能够有缓冲数据可以使用。

E1)若当前步骤从当前步骤G(j,m)向前回溯到G(j-1,m)中，删除R₀中由分组G(j+1,m)生成的缓冲数据，即R₀中最后m个缓冲数据。然后，获取分组G(j-2,m)＝[S(k-2*m-i),...S(k-m-i-1)]；

然后将G(j-2,m)中的每个步骤映射求得到R的子集：[R(k-2*m-i),...R(k-m-i-1)]，并插入到R₀的头部，得到更新后的缓冲数据：

R₀＝[R(k-2*m-i),...R(k-m),...R(k+m-i-1)]

E2)若当前步骤从当前步骤G(j,m)向后恢复到G(j+1,m)中，删除R₀中由分组G(j-1,m)生成的缓冲数据，即R₀中最前m个缓冲数据。然后，获取分组G(j+2,m)＝[S(k+2*m-i),...S(k+3*m-i-1)]；

然后将G(j+2,m)中的每个步骤映射求得到R的子集：[R(k+2*m-i),...R(k+3*m-i-1)]，并插入到R₀的尾部，得到更新后的缓冲数据：

R₀＝[R(k-i),...R(k+m),...R(k+3*m-i-1)]

F.再编辑之后的缓冲重建

当步骤回溯到步骤S(k)，然后进行再编辑，可认为在当前步骤后产生分支，这条分支上的每个新添加的步骤都被认为是最后一个步骤，在此基础上需要对缓冲进行重建。

F1)删除原缓冲区中步骤S(k)之后映射的绘制结果：

[R(k+1),...R(k+2*m-i-1)]

F2)根据再绘制的步骤对缓存记录组G进行填充，并缓存再绘制的步骤所对应的绘制结果，判断缓存记录组G是否填充完成，若是则删除缓存结果中头部多余的部分，并向缓存结果的尾部继续填充绘制结果，若否则继续填充；

实际操作中，对缓存记录组G进行填充实际上并不容易进行操作，一般的做法多为定义缓冲区中缓冲数量为c。记录再编辑后的绘制步骤并形成缓冲，如果c＞2m后，从缓冲区头部删除多余的部分，通过该步骤，缓冲区的大小维持在m＜c≤2m这个范围内。

G.对分组大小m的设置

对m的设置主要需要考虑步骤的数量，其他因素如位图的分辨率、色度空间大小等也会产生影像，但难以估算。因此给出一个经验计算公式：

m＝v*log(n)/log(2)(0.5≤v≤2)

实施例1

某位图有100个绘制步骤，将所有步骤分为20组，每组包含5个步骤，部分分组情况如图2所示，当前编辑步骤为S(83)，该缓存状态如图3所示，现在将编辑步骤回溯到S(74)，则缓存区状态如图4所示，相对于图3，尾部的一组缓存被删除，头部新增了一组缓存。

实施例2,

位图本身情况与实施例1相同，当前编辑步骤仍为S(83)，该缓存状态如图3所示，现在将编辑步骤恢复到S(85)，则缓存区状态如图5所示，相对于图3，头部的一组缓存被删除，尾部新增了一组缓存。

Claims (7)

1.一种基于动态缓存的位图回溯方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：

1)根据位图绘制的步骤数量n，将位图绘制步骤依据绘制顺序和分组步长m进行平均分组，对每个分组包含的最后一个绘制步骤对应的绘制结果进行缓存，并记录当前位图绘制步骤S(k)的所处分组为G(j,m)，其中k为当前所处的步骤数，j为当前步骤所在的分组数，所述当前位图绘制步骤S(k)的所处分组G(j,m)具体为：

i＝k％m

G(j,m)＝[S(j×m),S(j×m+1),…,S(j×m+m-1)]

其中，％表示取模操作；

2)根据步骤1)记录的当前位图绘制步骤S(k)的所处分组为G(j,m)，通过推导得到相邻分组G(j-1,m)和G(j+1,m)，对三个分组进行合并得到缓存记录组G，对缓存记录组G包含的所有绘制步骤对应的绘制结果进行缓存；

3)根据位图回溯所对应的绘制步骤，调取相应的缓存内容或重新绘制，并对步骤2)的缓存结果进行动态更新。

2.根据权利要求1所述的基于动态缓存的位图回溯方法，其特征在于，所述分组步长m具体为：

其中，v为经验系数，取值范围为0.5≤v≤2。

3.根据权利要求1所述的基于动态缓存的位图回溯方法，其特征在于，所述步骤3)具体为：

31)判断位图回溯所对应的绘制步骤是否包含于缓存记录组G内，若是则进入步骤32)，若否则进入步骤33)；

32)直接调取步骤2)中与该绘制步骤对应的缓存结果，判断该绘制步骤是否包含于G(j,m)内，若是则保持步骤2)的缓存结果不变，若否则对步骤2)的缓存结果进行动态更新；

33)根据距离该位图回溯所对应的绘制步骤所在分组的前一个分组中最后一个绘制步骤对应的缓存结果进行绘制，对步骤2)的缓存结果进行动态更新，并从更新后的缓存结果中调取与位图回溯所对应的绘制步骤相应的绘制结果。

4.根据权利要求3所述的基于动态缓存的位图回溯方法，其特征在于，所述步骤32)具体为：

321)调取步骤2)中与回溯到的绘制步骤对应的缓存结果，并判断该绘制步骤是否包含于G(j,m)内，若是则保持步骤2)的缓存结果不变，若否则进入步骤322)；

322)将分组G(j-2,m)插入至缓存记录组G的头部，得到更新后的缓存记录组G；

323)删除缓存记录组中与G(j+1,m)对应的缓存结果，根据G(j-3,m)中缓存的最后一个绘制步骤对应的绘制结果进行绘制，得到与分组G(j-2,m)中包含的所有绘制步骤对应的绘制结果，将绘制结果插入至经过删除的缓存结果的头部，得到更新后的缓存结果。

5.根据权利要求3所述的基于动态缓存的位图回溯方法，其特征在于，所述步骤33)具体为：

331)根据位图回溯所对应的绘制步骤，得到该步骤的所处分组以及其相邻分组，合并后作为更新后的缓存记录组G；

332)根据与位图回溯所对应的绘制步骤所在分组的前一个分组中缓存的最后一个绘制步骤对应的绘制结果进行绘制，得到更新后的缓存记录组G中包含的所有绘制步骤对应的绘制结果，作为更新后的缓存结果；

333)直接从更新后的缓存结果中调取与位图回溯所对应的绘制步骤相应的绘制结果。

6.根据权利要求1所述的基于动态缓存的位图回溯方法，其特征在于，所述方法还包括对回溯后再绘制的位图进行缓冲重建。

7.根据权利要求6所述的基于动态缓存的位图回溯方法，其特征在于，所述对回溯后再绘制的位图进行缓冲重建具体为：

41)删除位图回溯所对应的绘制步骤以后的缓存内容；

42)根据再绘制的步骤对缓存记录组G进行填充，并缓存再绘制的步骤所对应的绘制结果；

43)判断缓存记录组G是否填充完成，若是则进入步骤44)，若否则返回步骤42)；

44)删除缓存结果中头部多余的部分，并向缓存结果的尾部继续填充绘制结果。

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