[发明专利]一种基于插值算法的区域包围式超图可视化方法

摘要

本发明涉及一种基于插值算法的区域包围式超图可视化方法，属于计算机应用领域，特别是计算机图形学与可视化技术领域。本发明通过超边扩展，获得扩展点链表，将其重组为两个控制点数组，对两个控制点数组，分别使用Catmull-Rom算法进行曲线插值计算，根据所设定的插值点数M，获得M个插值点，连接控制点和M个插值点，获得超边包围区域边界；对包围区域分别使用三角带和三角扇方式填充绘制；最后对超图中的每一条超边，使用色相环理论进行着色。本发明给出了一种直观、快速的超图可视化方法，解决了超边表达不直观的问题。

主权项

一种基于插值算法的区域包围式超图可视化方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1、读入超图数据，将读入的超图数据分别存储为节点数据和超边数据，节点的数据结构保存至一个结构体中，节点信息使用数组存储结构进行存储；超边信息使用链表存储结构进行存储；步骤2、将步骤1中读入的超边沿超边的垂线方向往两侧方向进行扩展，根据超边中所含节点的顺序，将超边所涉及的节点分为中间节点和末端节点，并分别计算其“扩展点”；针对中间节点，首先根据该中间节点与其两侧邻接节点的连接线，计算“过中间节点的两连接线角平分线”，然后根据所设定的超边包围区域宽度W，在该角平分线上中间节点的两侧，分别找到与中间节点距离为W的点，作为该中间节点的“扩展点”；针对末端节点，首先根据该末端节点与其邻接节点的连接线，计算一条“过末端节点并垂直于连接线”的垂线，然后根据所设定的超边包围区域宽度W，在该垂线上末端节点的两侧，分别找到与末端节点距离为W的点，作为该末端节点的“扩展点”；步骤3、通过步骤2所获得的扩展点，进行同侧扩展点归并，根据扩展点与超边的相对位置关系，分为两个扩展点链表；步骤4、针对步骤3中归并获得的两条扩展点链，将其进行重组为两个控制点数组；步骤5、对步骤4中获得的两个控制点数组，分别使用Catmull‑Rom算法进行曲线插值计算，根据所设定的插值点数M，将获得M个插值点，连接控制点和M个插值点，将在两个扩展点之间获得的一段平滑曲线；步骤6、将步骤5中获得的区域边界曲线的各个子段，分类为始终位于超边一侧的子段和跨越超边两侧的子段，并分别称之为“同侧子段”和“跨侧子段”，每个同侧子段存在于一对超边节点的扩展点之间，并必然在超边的另一侧存在一个对应的同侧子段；跨侧子段将位于超边的末端节点位置附近；对于拥有N个节点的超边来说，将拥有2*(N‑1)个同侧子段，以及2个跨侧子段；对于同侧子段，将其与超边另一侧的对应子段进行配对，并将插值点交叉间隔存储；对于跨侧子段，将其独立存储，以便于OpenGL的三角扇绘制；步骤7、对超图中的每一条超边，使用色相环理论进行着色，即根据超图中超边的数量，自动为各条超边添加颜色，从而增强超图中各条超边的区分度，增强超图绘制结果的直观性；步骤8、使用OpenGL中的折线(GL_LINE_STRIP)模式绘制超边包围区域的边界曲线，使用OpenGL中的三角带(GL_TRIANGLE_STRIP)模式绘制已配对并交叉存储的同侧子段部分，使用OpenGL中的三角扇(GL_TRIANGLE_FAN)模式绘制跨侧子段部分；步骤9：判断超图中的所有超边是否绘制完毕，如还有未绘制超边，则跳转至步骤2，进行下一条超边的绘制。