CN116126269A - 一种基于绘图数据预压缩的计算机可视化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种基于绘图数据预压缩的计算机可视化方法，对预显示的数据进行预压缩，即在内存中开辟一个与屏幕像素点对应数量的存储矩阵空间；将预显示的数据提前转换，实现待可视化数据与屏幕物理像素点之间的匹配；将转换后的每个屏幕物理像素上的数据即数据坐标存储在对应内存的存储矩阵空间，使得内存的使用量与屏幕像素点对应，并保持不变；将数据坐标显示在屏幕坐标上，实现对数据进行绘图可视化。利用本发明提供的技术方案，实现及时地对大量数据即时渲染显示，同时节省内存空间，提高了数据可视化运行的效率。

Description

一种基于绘图数据预压缩的计算机可视化方法

技术领域

本说明书涉及数据结构与算法领域，尤其涉及一种基于绘图数据预压缩的计算机可视化显示方法。

背景技术

随着大数据的发展，越来越多的领域开始重视可视化。越来越多的人都习惯以数据分析的方式来解决问题。

现有的绘图数据可视化技术对于固定区域数据的显示，在显示的过程中，大多只能支持少量数据的正常显示，但对于显示亿级以上的数据时，时常会有渲染卡顿，操作卡顿的问题。

通用的数据绘制曲线，绘图占用的存储空间会随着数据的增加线性增长，并且随着数据的增长屏幕的单次刷新时间也会相应增加，导致随着数据量的不断增加，数据占用的存储空间增加和刷新速率降低。

数据可视化过程中，数据刷新屏幕最终是通过显示驱动程序完成的，在数据最终显示前需要把拟显示的数据与屏幕像素需要通过转换实现与屏幕物理像素点之间的匹配，最终的显示精度是由像素点数量决定的。由于现有的数据可视化算法在每次屏幕刷新时，都需要将所有的数据点完成一次数据与屏幕像素的转换，因此，随着可视化数据量的增加，数据的存储空间和数据运算量都线性增加。

因此，现有的绘图算法难以支持大规模数据的有效可视化。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明提供一种基于数据压缩的绘图数据的计算机可视化方法，是一种数据压缩的绘图显示方法，适用于在数据曲线的显示过程中，需要不断追加显示数据，即在原数据上进行累积显示，且在数据显示过程中不进行显示范围放缩的情况。

本发明的核心是：当计算机显示器的屏幕受限显示时，即显示数据区域的数据量远高于屏幕分辨率时，利用显示数据不超过屏幕物理分辨率这一特性，对预显示的数据(即待可视化的数据、待绘图的数据)进行预压缩，即：在内存中开辟一个与屏幕像素点对应数量的存储矩阵空间，把待绘图的数据提前转换，实现待可视化数据与屏幕物理像素点之间的匹配，将数据转换后得到需要显示的每个屏幕物理像素的坐标，并在该坐标对应的内存的存储矩阵空间中进行标记，而不再存储原始数据，这就保证了内存的使用量与屏幕像素点对应，并保持不变，不会随着绘图数据量的增加而不断增加。本发明对数据进行可视化即将待绘图数据在屏幕物理像素所对应的矩阵中标记，标记可以是该点是否绘制或者该点的颜色RGB值等信息，根据矩阵标记的值的含义在屏幕对应的坐标上进行显示，在显示效果上这种预压缩方式与普通绘图方式基本一致。

获取待显示数据的显示区域对应的实际屏幕物理像素区域，包括如下步骤：

A.在内存中开辟与显示器屏幕的物理像素对应的存储矩阵空间S(X,Y)；其中，横坐标

像素点个数为X，纵坐标像素点个数为Y；

B.根据待显示数据范围确定横坐标和纵坐标的范围，包括：横坐标最小值(Xmin)、横坐标最大值(Xmax)、纵坐标最小值(Ymin)、纵坐标最大值(Ymax)；

C.将待显示数据范围与显示器屏幕的物理像素范围通过线性关系进行对应；

D.获取与待显示数据点理论位置距离最近的物理像素点坐标位置，并在对应的存储矩阵空间S相应位置进行标记；

例如，待显示数据点对应后的像素坐标位置为(Xn1，Yn2)，则在对应的存储矩阵空

间S(Xn1，Yn2)位置标记为有数据或者标记曲线颜色值等；

E.当数据点绘制为绘制数据曲线时，如有相邻输入的两个数据点所对应的显示器屏幕的物理像素点不相邻，则根据曲线特性可以选择采用多项式曲线、贝塞尔曲线、样条曲线进行差值拟合补点连接，保证曲线在显示屏幕像素点上的连续性，补点位置的数据同

样在存储矩阵空间S(X,Y)中存储；

F.根据存储矩阵空间S(X,Y)刷新屏幕显示；

将存储矩阵空间S(X,Y)作为屏幕刷新的数据源，根据定时刷新屏幕或者根据显示矩阵存储数据的变化量来刷新屏幕显示。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明提供一种基于数据压缩的绘图数据的计算机可视化方法，获取待显示数据的显示区域对应的实际屏幕物理像素区域，并在内存中开辟与显示器屏幕的物理像素对应的存储矩阵空间，建立待绘图的数据与屏幕物理像素点之间的匹配，将数据坐标存储在对应内存的存储矩阵空间，使得内存的使用量与屏幕像素点对应，并保持不变对数据进行可视化即将数据坐标显示在屏幕坐标上。利用本发明提供的技术方案，可以及时的对大量数据即时渲染显示，同时节省内存空间，提高了数据可视化运行的效率。

附图说明

图1为数据可视化过程中数据点与内存矩阵与屏幕像素的对应示意图。

图2为现有的显示方式示意图。

图3为采用本发明方法进行数据绘图的流程框图。

图4为采用本发明方法具体实施的效果图。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例进一步描述本发明，但不以任何方式限制本发明的范围。

本发明提供一种基于数据压缩的绘图数据的计算机可视化方法，获取待显示数据的显示区域对应的实际屏幕物理像素区域，并在内存中开辟与显示器屏幕的物理像素对应的存储矩阵空间，建立待绘图的数据与屏幕物理像素点之间的匹配，将数据坐标存储在对应内存的存储矩阵空间，使得内存的使用量与屏幕像素点对应，并保持不变对数据进行可视化即将数据坐标显示在屏幕坐标上。图1所示为数据可视化过程中数据点与内存矩阵与屏幕像素的对应。

图2为现有的显示方式示意；图3为采用本发明方法进行数据绘图的流程。本发明获取显示的显示区域对应的实际屏幕物理像素区域，执行如下操作:

A.在内存中开辟与屏幕物理像素对应的存储矩阵空间S(X,Y)；其中，横坐标像素点个

数为SX，纵坐标像素点个数为SY；

B.根据待显示数据范围确定横纵坐标范围分别是横坐标最小值(Xmin)横坐标最大

值(Xmax),纵坐标最小值(Ymin)、纵坐标最大值(Ymax)；

C.待显示数据范围与像素点直接通过线性关系进行对应；

D.待显示数据点对应后的像素坐标位置为(Xn1，Yn2)，则在对应的存储矩阵空间S(Xn1，Yn2)位置标记为有数据或者标记曲线颜色值等；

E.如有相邻输入的两个数据点所对应的像素点不相邻，则采用曲线拟合的方式进行补点连接，保证曲线的连续性，补点位置的数据同样在存储矩阵空间S(X,Y)中存储；

F.存储矩阵空间S(X,Y)作为屏幕刷新的数据源，根据定时刷新屏幕或者根据显示矩阵存储数据的变化量来刷新屏幕显示。

实施例:

在快扫描循环伏安法(Fast scan cyclic voltammetry：FSCV)测量应用中，通过快速施加循环性的电压到测量电极，检测产生的相应电流变化，对电压与产生的电流进行分析。

由于施加的电压为循环电压，也就是绘制曲线的横坐标始终在坐标系横坐标轴的一个范围内不断往复循环，而且FSVC法检测到电流的范围有限，所以显示范围处于一个稳定显示区域内。由于循环次数很多，造成数据点对应的屏幕像素点大量重合，因此采用显示数据预压缩的方式极大降低刷新显示的数据量。

对应的运行逻辑,执行如下步骤:

A.根据上位机数据采集分析软件显示界面的布局，获取与显示区域对应的屏幕显示器的物理像素区域，执行如下操作:

A1根据获取检测电极所检测到的电流大小，设定显示电流的范围，运用本发明专利步骤D根据循环施加的电压范围和电流范围与显示区域屏幕物理像素宽高的比例进行压缩电流数据值。

A2.将每个电流数据值的坐标转为像素点坐标；根据本发明专利步骤C不相连的像素点采用曲线拟合的方式进行补点连接。

B.运用本发明专利步骤A在内存中设计与实际屏幕物理像素对应的显示缓存矩阵(即存储矩阵空间)；把转化后的数据点以及补点存放到对应区域，存放的点可以是标记值或者颜色值等信息。

C.运用本发明专利步骤F显示器图像刷新可以采用定时固定频率刷新或者根据像素增量进行刷新。

定时刷新就是按照设定时间对屏幕显示的曲线绘图进行刷新操作。根据像素增量进行刷新就是根据更新像素点的数量或者特征对显示曲线进行刷新。图4所示为采用本发明方法实施后显示的效果。图4的上面的图是运行15次时的显示效果。图4的下面的图是运行1万次时的显示效果。通过对比其显示效果可以看出随着数据运行次数的增加，大量的数据点在屏幕显示时重合，而采用本方法显示重合的点只保存一次，且不会随着待显示点的增加而增加存储空间，因此降低了存储空间的使用量，提高了可视化运行效率。

需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。

Claims (4)

1.一种基于绘图数据预压缩的计算机可视化方法，其特征是，对预显示的数据进行预压缩，即在内存中开辟一个与屏幕像素点对应数量的存储矩阵空间；将预显示的数据提前转换，实现待可视化数据与屏幕物理像素点之间的匹配；将转换后的每个屏幕物理像素坐标在对应内存的存储矩阵空间中进行标记，使得内存的使用量与屏幕像素点对应，并保持不变；将数据坐标显示在屏幕坐标上，实现对数据进行绘图可视化；

获取预显示数据的显示区域对应的实际屏幕物理像素区域包括如下步骤：

A.在内存中开辟与显示器屏幕的物理像素对应的存储矩阵空间S(X,Y)；其中，横坐标像素点个数为X，纵坐标像素点个数为Y；

B.根据待显示数据范围确定横坐标和纵坐标的范围，包括：横坐标最小值Xmin、横坐标最大值Xmax、纵坐标最小值Ymin、纵坐标最大值Ymax；

C.将待显示数据范围与显示器屏幕的物理像素范围通过线性关系进行对应；

D.获取与待显示数据点位置距离最近的物理像素点坐标位置，并在对应的存储矩阵空间的相应位置进行标记；

E.当将数据点绘制为绘制数据曲线时，若有相邻输入的两个数据点所对应的显示器屏幕的物理像素点不相邻，则采用曲线拟合的方式进行补点连接，确保曲线在显示屏幕像素点上的连续性；将补点位置的数据在存储矩阵空间S(X,Y)中存储；

F.根据存储矩阵空间S(X,Y)刷新屏幕显示；

通过上述步骤，实现基于数据压缩的绘图数据的计算机可视化。

2.如权利要求1所述基于绘图数据预压缩的计算机可视化方法，其特征是，步骤D中，在对应的存储矩阵空间S相应位置进行标记，包括在对应的存储矩阵空间的位置标记为有数据或标记曲线颜色值。

3.如权利要求1所述基于绘图数据预压缩的计算机可视化方法，其特征是，步骤E中，根据曲线特性具体是选择采用多项式曲线、贝塞尔曲线、样条曲线进行差值拟合补点连接。

4.如权利要求1所述基于绘图数据预压缩的计算机可视化方法，其特征是，步骤F中，根据存储矩阵空间刷新屏幕显示，具体根据定时刷新屏幕或根据显示矩阵存储数据的变化量来刷新屏幕显示。

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