[發明專利]一種用于高速實時仿真的曲線繪制方法

有效

• 申請號: 201110294745.X
• 申請日: 2011-09-28
• 公開（公告）號: CN102360287A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發明（設計）人: 曹亮;張金濤;孔福;閆曉莉;趙溫勝
• 申請（專利權）人: 中國航天科工集團第四研究院第四總體設計部
• 主分類號: G06F9/44
• 分類號: G06F9/44
• 代理公司: 中國航天科工集團公司專利中心 11024
• 代理人: 岳潔菱

技術領域

本發明涉及一種曲線繪制方法，特別是一種用于高速實時仿真的曲線繪制方法。

背景技術

目前的曲線繪制主要包括數據存儲結構管理和曲線繪制策略。

數據存儲結構管理方面，多數曲線繪制方法采用動態鏈表的方式分配存儲數據的空間，該方法的優點是只要系統內存允許，可以任意增加繪制點。缺點是為數據存儲分配的內存不連續，從而增加了數據檢索時間。

快速曲線繪制策略方面的方法主要有這幾種：

第一種：不對數據預處理，直接從頭到尾重繪所有數據點和連線。該方法的優點是程序簡單，沒有增加額外的輔助數據，缺點是沒有考慮所繪點是否在繪制區域內，繪制點是否重復，執行一次繪制循環會浪費很多時間在不顯示的點或重復顯示的點上。

第二種：采用雙緩存技術繪制曲線圖。即在程序中創建一個與屏幕繪圖區域一致的對象，先將圖形繪制到該對象上，繪制完后再一次性拷貝到屏幕內存上。該方法的優點是每畫完一次曲線只需要進行一次屏幕拷貝工作。由于屏幕繪制速度慢，而圖形拷貝速度快，所以該方法能顯著加快繪制速度。該方法的缺點隨著數據量的增加，在內存中繪制曲線的效率會越來越低。

第三種：對數據點構造金字塔結構的索引樹，然后根據不同的分辨率狀態顯示曲線。此種方法缺點是構造此索引樹的本身要消耗大量時間，構造后會占用大量內存空間，穩定性也很難控制，會造成很多內存碎片。

高速實時仿真系統要求實時，如：周期10ms，繪制大數據量的數據曲線。以上方法在繪制時間上難以達到要求。

發明內容

本發明目的在于提供一種用于高速實時仿真的曲線繪制方法，解決高速實時仿真時遇到的大數據量實時數據曲線難于繪制的問題。

一種用于高速實時仿真的曲線繪制方法的具體步驟是：

第一步??搭建曲線繪制系統

曲線繪制系統包括：系統設置模塊、數據處理模塊、數據繪制模塊、窗口重繪模塊。

系統設置模塊的功能是：首先創建曲線繪制窗口，然后設置繪制曲線的類型，繪制二維曲線圖、散點圖或極坐標圖。接著指定繪制曲線條數、名稱、顏色，最后程序自動根據指定的曲線條數創建并初始化原始數據存儲和顯示點索引。

數據處理模塊的功能是：將數據錄入繪制系統后，首先記錄數據點，如果輸入到系統中的數據為極坐標值，轉換為笛卡爾坐標值后再記錄。然后進行數據精簡操作。

數據繪制模塊的功能是：負責新增點界面繪制工作，把數據處理模塊處理后的數據繪制到屏幕上。

窗口重繪模塊的功能是：當窗口變化時，重新繪制曲線。

第二步??系統設置模塊創建數據存儲空間并初始化系統

系統設置模塊完成繪制系統的繪制與初始化工作，首先系統設置模塊接口設置共需繪制的曲線數量和曲線類型。接著通過預估仿真時間，從而預估數據總量，分配連續內存空間，用于存儲原始數據和顯示點索引。

第三步??數據處理模塊處理錄入的數據

首先建立屏幕窗口坐標系和值坐標系的映射關系。

??????????????????（1）

????????????????????（2）

在公式（1）、（2）中，、為X、Y的最大值域范圍。W和H為屏幕橫向和縱向總像素數。、為顯示窗口到距屏幕左邊、右邊像素距離。、為顯示窗口到屏幕上邊、下邊像素距離。

數據處理模塊判斷當前數據點是否超過當前顯示范圍，如果超過，直接忽略。如果沒有超過，把當前數據點投射到屏幕大小的窗口上，得到當前數據點的屏幕坐標。

???????????（3）

???????????（4）

在公式（3）、（4）中，、、W、H、、與公式（1）、（2）相同，（,）為數據點的值，（,）為該點的屏幕坐標。

如果當前數據點是第一個數據點，記錄下該點索引，并記錄該點的屏幕坐標。如果當前數據點不是第一個數據點，先判斷此點屏幕坐標與上一個點的屏幕坐標是否相同，如果相同，忽略此點；如果不同，則把該點的索引記錄到顯示數據索引隊列中。

第四步??數據繪制模塊繪制數據點

在內存中，數據繪制模塊對每一個曲線繪制窗口建立一個對應的內存區域，當顯示區域不發生改變，只添加新數據點時，輸入數據后，數據處理模塊判斷此點是否為顯示有效點，如果不是，則不處理；如果是，則數據繪制模塊在窗口中繪制該點，接著在內存區域中也繪制該點。