可视化技术在数据显示中的应用

可视化技术在数据显示中的应用

1数据可视化的概念数据可视化技术是指使用计算机图形学和数据处理技术在屏幕上显示数据的理论、方法和技术。它涉及到计算机图形学、图像处理、计算机辅助设计、计算机视觉及人机交互技术等多个领域。数据可视化概念首先来自科学计算可视化,随着计算机技术的发展,数据可视化概念已大大扩展,几乎可以应用于自然科学、工程技术、金融、通信和商业等各种领域。通过三维图形开发库OpenGL开发三维可视化结果,使得开发出来的软件具有重用性、通用性、实时性等特点。2生成符合对标系统的驱动设计OpenGL是个专业的3D程序接口,是一个功能强大,调用方便的底层3D图形库。OpenGL是个与硬件无关的软件接口,可以在不同的平台如Windows95、WindowsNT、Unix、Linux、MacOS、OS/2之间进行移植。因此,支持OpenGL的软件具有很好的移植性,可以获得非常广泛的应用。OpenGL显示列表(DisplayList)是由一组预先存储起来留待以后调用的OpenGL函数语句组成的,当调用这张显示列表时就依次执行表中所列出的函数语句。OpenGL显示列表的设计能优化程序运行性能,尤其是网络性能。它被设计成命令高速缓存,而不是动态数据库缓存。蒙板缓存(StencilBuffer)可以保持屏幕上某些部位的图形不变,而其他部位仍然可以进行图形绘制。正确灵活地运用蒙板缓存,可以实现对象的反射、折射和阴影等显示效果。利用OpenGL开发库驱动图形显示,可以充分利用显卡的3D加速性能,从而实现满足可视化要求的实时显示,实现画面的流畅驱动。3完成步骤3.1生成西部平台oglintrocx的平台启动VC++6.0,选择菜单File|New,打开New对话框。在New对话框中选择Projects选项卡,在列表中选择MFCActiveXControlWizard,建立一个工程名为“OglInstrOcx”的控件工程。通过AppWizard生成的框架应用是不支持OpenGL的显示。首先需要设置设备显示模式,从而能支持OpenGL的显示。接着,需要设置OpenGL的视窗大小,投影变换。这里的有些参数可以根据实际需要作相应的调整:3.2实时三维数字视频图像的生成格式为了实现三维数字的显示,需要做3方面的工作。第一,利用三维建模软件实现数字0到9的三维模型;第二,利用工具把模型转换成CPP的输出文件;第三,把生成的CPP文件内容加入工程中,编程驱动。首先,要生成0到9的三维模型。在这里选用multigencreator软件,当然,用3DMAX等软件都是可以的。Creator软件为美国MultiGen公司新一代实时仿真建模软件;它区别于其他建模软件,主要考虑在满足实时性的前提下如何生成用户需要的三维模型。其强大的建模功能可为众多不同类型的图像发生器提供建模系统及工具,其Openflight输出格式在实时三维领域中成为最流行的图像生成格式,并成为视景仿真领域事实上的行业标准。打开creator软件,新建一个空文件。在工具栏选择“Geometry”中的“3DText”按钮,弹出“Text”对话框,在“TextString”编辑框中输入“0123456789”,点击ok,生成平面的数字模型,如图1所示。接下来,在工具栏选择“Geometry”中的“Wall”按钮,弹出“Wall”对话框,在“Height”编辑框中输入三维数字的厚度,点击ok,生成三维的数字模型,如图2所示。保存三维数字模型,输出文件number0.flt。其次,利用DeepExploration三维模型转换工具,把刚才生成的openflight三维数字模型转换成OpenGLCPP的代码。具体转化过程比较简单,在DeepExploration软件中打开number0.flt文件,选择菜单“Saveas…”,在保存类型中选择“OpenGLCPPcode(*.cpp)”,根据需要点击“Setting…”按钮,设置输出的具体选项。因为,需要把生成的代码嵌入到工程中,所以在“Setting…”的cppcode中选择“Displaylist”类型,生成number0.cpp代码文件。在这个文件中,包含一个OpenGL对象显示列表的函数如下:使用同样的方法步骤,得到了number1.cpp至number9.cpp。利用这10个显示列表函数,可以通过程序调用生成任意的三维数据显示。下面以两位数为例说明:3.3蒙板存储及显示创建镜面反射显示效果,使用蒙板缓存技术。首先,需要先把各个缓存清空,包括蒙板缓存。接着,需要设置作为反射面的对象。在这里,把序号为1的显示列表对象floor作为发射平面。因为,反射生成的影像都绘制在反射面上,不需要深度检测。另外,反射面只是作为蒙板的参考,不需要显示,所以设置了颜色掩码,把参数设为GL＿FALSE,这样就不会在屏幕上绘制任何东西。接着,启用蒙板测试,这样就可以修改蒙板缓存中的值了。蒙板函数用于确定一个颜色片段是应该丢弃还是保留(被绘制)。蒙板缓存区中的值与参考值进行比较,比较标准是glStencilFunc所指定的比较函数。参考值和蒙板缓存区的值都可以与掩码进行为AND操作。蒙板测试的结果还导致蒙板缓存区根据glStencilOp函数所指定的行为进行修改。启用了蒙板缓存,只能在蒙板中值为1的地方绘制,反射的实质就是在反射屏幕的对应位置再绘制一个物体,并把它放置在反射平面中,而这个物体的的Y向正好是反的:由于在蒙板缓存上绘制的对象要与实际显示的floor融合在一起,所以需要把OpenGL的融合打开,并设置相应的融合系数。最后,正常显示周围的效果画面和三维统计结果。3.4动态阴影的实现使用OpenGL蒙板缓冲区实现平面阴影,关键是利用光源的矢量位置和地板的法线矢量,生成平面阴影投射矩阵