Способ визуализации высокочастотной измерительной информации

Способ визуализации высокочастотной измерительной информации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к области анализа и отображения измерительной информации в вычислительных системах, может быть использовано в автоматизированных системах, решающих задачи визуального представления и анализа измерительной информации.

Известен способ визуализации измерительной информации на диаграммах представления данных, реализованный в известных продуктах анализа данных (например, Microsoft Office Excel), при реализации которого производят анализ и визуализацию отсчетов в виде графиков и диаграмм. Недостатком является жесткое ограничение на количество исходных отсчетов, которые необходимо представить на графике.

Известен способ группировки с равными интервалами времени (Fixed time interval aggregation; Корнева H.H., Назаров В.H. Визуализация данных в задачах наземного сегмента научных космических аппаратов // ИКИ РАН, Москва, 2013), при котором первоначально выбирают шаг, с которым будут производить разбивку временного интервала, а затем на каждом из полученных в результате разбиения интервалов измерительной информации сопоставляют агрегированное значение измерительной информации на интервале.

Наиболее близким по технической сущности является способ Viewport Resolution Aggregation (VRA, Oliveira H., Lais Α., Francisco T., Donati A. Enabling visualization of large telemetry data sets // SpaceOps 2012 Conf. Proc. June 2012, Stockholm, Sweden), при котором для представления измерительной информации на устройстве графического вывода измерительной информации для каждого пикселя по оси абсцисс из соответствующего пикселю временного интервала [Ti, Ti+dTi] выбирают отсчет с минимальным значением ординаты, отсчет с максимальным значением ординаты.

В вышеуказанных способах визуализации измерительной информации причинами, препятствующими получению технического результата, являются жесткое ограничение на количество исходных отсчетов, а также отсутствие акцента на специфику обрабатываемой информации, заключающуюся в том, что измерительная информация представляет собой изменяющийся во времени недетерминированный сигнал с функциональной зависимостью y=f(t), кроме того, в частности, способ группировки с равными интервалами времени приводит к значительному снижению когнитивных возможностей графического представления измерительной информации.

В известном способе Viewport Resolution Aggregation причинами, препятствующими получению технического результата, являются ограничение на возможность применения, связанное с потерей части измерительной информации при визуализации на небольших временных интервалах и отсутствие полноты представления измерительной информации ввиду указанного способа выбора отсчетов для отсечения невидимых линий.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является увеличение полноты графического представления измерительной информации за счет увеличения числа отсчетов для отображения измерительной информации и дополнительного графического представления математических характеристик измерительной информации.

Техническая задача способа решается тем, что для представления измерительной информации на устройстве графического вывода измерительной информации для каждого пикселя по оси абсцисс из соответствующего пикселю временного интервала [Ti, Ti+dTi] выбирают отсчеты с минимальным значением ординаты, с максимальным значением ординаты, причем так же вычисляют математические характеристики измерительной информации, а визуализацию исходной измерительной информации на временном интервале [Ti, Ti+dTi] заменяют визуализацией диапазона значений измерительной информации и вычисленными математическими характеристиками, причем для повышения производительности заранее выбирают фиксированные значения dT0 длительности временного интервала, K0 и K1 измерительных отсчетов на единицу интервала представления данных так, что К0>1>К1>0, разбивают исходный временной интервал [TN, TK] измерительной информации на М0 временных интервалов длительностью dT0 и на каждом из полученных временных интервалов выбирают отсчеты с минимальным значением ординаты, с максимальным значением ординаты, вычисляют математические характеристики измерительного сигнала, а затем при визуализации N отсчетов на интервале представления данных W, соответствующего временному интервалу [Т, T+dT], выбирают M временных интервалов из исходных М0 таких, что они пересекают временной интервал [Т, T+dT], после чего в случае N/W больше K0 выполняют объединение временных интервалов и аппроксимацию полученных отсчетов и характеристик до тех пор, пока новое число интервалов M1 не сравнится с интервалом представления данных W, или в случае K0>N/W>K1 разбивают существующие интервалы с формированием отсчетов и характеристик по определенной функциональной зависимости до тех пор, пока новое число интервалов M1 не сравнится с интервалом представления данных W, а визуализацию исходной измерительной информации на каждом из M1 полученных временных интервалов заменяют визуализацией рассчитанным диапазоном значений измерительной информации и вычисленными математическими характеристиками.

В рамках данного изобретения предлагается:

использовать для визуализации помимо исходной измерительной информации математические характеристики (агрегированные значения) исходной измерительной информации;

заранее выбирать числа dT0, K0, K1 и выполнять предварительный анализ исходной измерительной информации на каждом из временных интервалов длительностью dT0, выбирая отсчет с минимальным значением ординаты и отсчет с максимальным значением ординаты, вычисляя математические характеристики исходной измерительной информации (первое и второе направление развития предлагаемого способа);

при выполнении визуализации заменять представление исходной измерительной информации на некоторых временных интервалах диапазоном значений измерительной информации и математическими характеристиками в случае, когда это не приводит к визуальному искажению представления исходной измерительной информации;

контролируя текущие параметры представления, комбинировать методы представления измерительной информации в зависимости от числа отсчетов, необходимых для представления пользователю, и интервала представления данных.

Предложенный способ поясняют чертежи на фиг. 1-2.

Фиг. 1 поясняет геометрический смысл используемых выше характеристик, где:

1 - устройство графического вывода;

2 - столбец пикселей устройства графического вывода;

3 - графическое представление измерительной информации;

4 - отображаемая на устройстве графического представления видимая часть графического представления измерительной информации;

5 - TN, левая граница всего временного интервала измерительной информации;

6 - TK, правая граница всего временного интервала измерительной информации;

7 - Т, левая граница временного интервала отображаемой на устройстве графического вывода видимой части графического представления измерительной информации;

8 - dT, длительность временного интервала отображаемой на устройстве графического вывода видимой части графического представления измерительной информации;

9 - Ti, i-e значение времени, соответствующее i-му столбцу пикселей устройства графического вывода;

10 - dTi, i-й временной интервал, соответствующий i-му столбцу пикселей устройства графического вывода;

11 - dT0, длительность фиксированного временного интервала;

12 - W, интервал представления данных, число пикселей в строке устройства графического вывода.

На фиг. 2 приведены графики высокочастотной измерительной информации, представляющие один параметр на одном временном интервале, где график сверху представлен с использованием способа визуализации высокочастотной измерительной информации, график снизу - без использования. Визуально графики идентичны, но на графике сверху полнота представления измерительной информации выше.

Технический эффект применения способа в сравнении с известным способом заключается в повышении полноты графического представления измерительной информации за счет графического представления дополнительных характеристик измерительной информации, что позволяет полнее и более точно производить визуальный анализ и оценку исходной измерительной информации.

1. Способ визуализации высокочастотной измерительной информации, при котором для представления измерительной информации на устройстве графического вывода измерительной информации для каждого пикселя по оси абсцисс из соответствующего пикселю временного интервала [Ti, Ti+dTi] выбирают отсчет с минимальным значением ординаты, отсчет с максимальным значением ординаты, отличающийся тем, что для соответствующего временного интервала [Ti, Ti+dTi] дополнительно вычисляют агрегированные значения измерительной информации, после чего визуализацию исходной измерительной информации на интервале времени [Ti, Ti+dTi] заменяют визуализацией диапазона значений измерительной информации, представляемого отсчетами с минимальным значением ординаты и с максимальным значением ординаты, а также вычисленных агрегированных значений.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что заранее определяют фиксированные значения dT0 длительности временного интервала и K0 измерительных отсчетов на единицу интервала представления данных так, что K0>1, разбивают весь временной интервал [TN, ТК] измерительной информации на М0 временных интервалов длительностью dT0 и на каждом из полученных временных интервалов выбирают отсчеты с минимальным значением ординаты, с максимальным значением ординаты, вычисляют агрегированные значения измерительного сигнала, а при визуализации N отсчетов на интервале представления данных W, соответствующего временному интервалу [Т, T+dT], выбирают М временных интервалов из исходных М0 таких, что они пересекают временной интервал [Т, T+dT], и если отношение N/W больше K0, то выполняют объединение временных интервалов и аппроксимацию полученных отсчетов и агрегированных значений до тех пор, пока новое число интервалов M1 не сравнится с интервалом представления данных W, после чего визуализацию исходной измерительной информации на каждом из M1 временных интервалов заменяют визуализацией диапазона значений измерительной информации, представляемого отсчетами с минимальным значением ординаты и с максимальным значением ординаты, а также вычисленных агрегированных значений.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что заранее определяют фиксированное значение K1 измерительных отсчетов на единицу интервала представления данных так, что K0>1>K1>0, и при визуализации N отсчетов на интервале представления данных W, соответствующего временному интервалу [Т, T+dT], выбирают М временных интервалов из исходных М0, пересекающих [Т, T+dT], и если K0>N/W>K1, то разбивают существующие интервалы с формированием отсчетов и характеристик по определенной функциональной зависимости до тех пор, пока новое число интервалов M1 не сравнится с интервалом представления данных W, а визуализацию исходной измерительной информации на каждом из M1 полученных временных интервалов заменяют визуализацией рассчитанным диапазоном значений измерительной информации, представляемым отсчетами с минимальным значением ординаты и с максимальным значением ординаты, а также вычисленных агрегированных значений.