[发明专利]一种高效并行矢量数据可视化方法

摘要

本发明公开了一种高效并行矢量数据可视化方法，该方法可快速、高质量地绘制复杂矢量图形。本发明提出了一种在矢量图形轮廓线上求值并绘制的扫描线算法，算法并行在矢量图形轮廓线上进行光栅化。算法首先将图形轮廓线光栅化为对应输出图像上像素的片段。在每个轮廓线片段上，解析计算得到颜色值，或近似使用采样算法采样得到颜色值。图像轮廓的光栅化可以高效并行完成。解析计算、32位采样可得到高质量的结果。本发明在扫描线方向上，采用并行前缀和算法计算得到每个像素的覆盖信息，并生成图像的填充区域。最后将矢量图形的轮廓片段和填充区域绘制到输出图像上。本发明完全使用并行众核运算设备实现，利用硬件加速实现了实时高质量矢量图形绘制。

主权项

一种高效并行矢量数据可视化方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对矢量图形轮廓线并行裁剪处理，将每条轮廓线沿像素边界裁剪成像素内的轮廓线片段；(2)根据反走样算法并行处理每个轮廓片段，在每个片段上得到用于计算覆盖值的中间结果；所述反走样算法为解析法，具体如下：基于以下公式计算每个像素上的覆盖值：其中：H(u,v)＝∫0uh(s,v)dsF0(x,y)＝∫01H(u(t)‑x,v(t)‑y)v′(t)dt  (4)F1(x,y)＝∫01H(u(t)‑(x+1),v(t)‑y)v′(t)dt  (5)F(x,y)表示位于坐标(x,y)处像素的轮廓在该像素内的覆盖值；u、v是矢量图形上的坐标；u(t)、v(t)分别是像素(x,y)内轮廓线公式的x、y分量；M表示矢量图形的内部区域；表示矢量图形的边界；函数h在1x1大小的单位像素内有常数值1；函数H由函数h横向积分获得；并行处理每个轮廓线片段，将轮廓线片段的表达式代入公式(4)、公式(5)，计算每个片段对应的中间结果F0(x,y)和F1(x,y)；(3)并行对所有轮廓线片段对应的值按照其像素位置进行排序，在每个矢量图形内将片段按照先行后列的顺序排列；(4)在每个矢量图形内的每行轮廓线上，并行完成片段在像素上覆盖值的计算，具体为，并行计算公式(3)中的求和项，并记为：A(x,y)=Σi=0x-1F1(i,y)]]>并行在每个像素位置上将A(x,y)和F0(i,y)相加，得到轮廓在像素上的覆盖值F(x,y)；(5)生成用于绘制矢量图形填充颜色的区域：若相邻两个位置的轮廓线片段位于同一行，并且属于同一个矢量图形，并且右侧片段处的A(x,y)值大于0，则这两个片段之间的区域属于图形内部；并行处理所有相邻的轮廓线片段，根据以上规则判断两片段之间的区域是否属于矢量图形内部；记录属于矢量图形内部的填充区域；(6)绘制片段及填充区域：使用图元表示所有轮廓片段和填充区域；将轮廓线片段的覆盖值用于反走样，绘制所有图元。