用于声学多普勒流速剖面仪显控软件的自适应显示方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于声学多普勒流速剖面仪显控软件的自适应显示方法，包括如下步骤：（1）分别设计连续压缩型流速剖面图及滑动窗型流速剖面图并在软件中定义两种流速剖面图的绘图函数；（2）当系统内的样本点总数点达到ChangeTime，绘图方式将切换为滑动窗型流速剖面图；（3）根据测流结果，重绘流速剖面图。本发明从用户角度出发，设计出一款具有适应性、高效的流速剖面表达方法。
【专利说明】
用于声学多普勒流速剖面仪显控软件的自适应显示方法
技术领域
[0001]本发明涉及对声学多普勒流速剖面仪显示方法的改进，属于水声信号测量技术领域。
【背景技术】
[0002]声学多普勒流速剖面仪(AcousticDoppler Current Profiler，ADCP)是一种利用多普勒原理工作的测速声纳，广泛应用于海洋环境监测、海洋开发、海洋科学研究等领域。在整个ADCP系统中，显控系统是唯一和用户直接打交道的部分，所以也奠定了显控系统在ADCP中的重要位置。ADCP的显控系统通常包括工程设置窗口、串口通信窗口、仪器配置界面、数据显示页面和流速剖面图页面，而流速信息的表达通常就集成在流速剖面图页面。
[0003]流速信息的表达是ADCP显控系统设计中的一个关键方面，良好的表达方法可以帮助用户在测量的过程中实时、准确的分析流的变化状态。就目前而言，国外在ADCP领域的研究仍然是远远领先国内的，而国内大多数使用的ADCP也是从国外引进。基于人机工程学(Gilbert G.Human system interface(HSI)issues in assisted target recognit1n(ASTR).H360 15-97/0000-0037 1997IEEE)原理，以交互式用户身份研究包括RD1、TRD1、SonTek等比较著名的ADCP制造公司发现，由于中西方文化以及测流工作人员自身知识水平的差异，用户往往不能从直接从当前的显控系统中获取理想的测流信息，而必须提取数据利用其他工具软件进行后期的数据分析工作。另外，当样本点数目比较庞大时，大多数显控系统的分辨率就会大幅降低，进而造成界面可读性大大降低。
【发明内容】
[0004]发明目的:针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于声学多普勒流速剖面仪(ADCP)显控软件的自适应显示方法，从而提高软件的可用性及开发效率。声学多普勒流速剖面仪通过水声换能器发射声波后，该声波经水体中不规则的散射体产生散射回波，下位机根据多普勒原理获取水流速度等数据，并将数据通过串口传给显控软件，显控软件对流速数据进行实时的显示。本发明从用户角度出发，设计出一款具有适应性、高效的流速剖面表达方法。
[0005]技术方案:一种用于声学多普勒流速剖面仪显控软件的自适应显示方法，包括以下步骤:
[0006]1.分别设计连续压缩型流速剖面图及滑动窗型流速剖面图并在软件中定义两种流速剖面图的绘图函数，在ADCP领域用QT软件设计这样的绘图函数。其中连续压缩型流速剖面图用来显示全局流速的变化情况，而滑动窗型流速剖面图用来显示局部流速的变化情况。默认开始时利用连续压缩型流速剖面图绘图函数。
[0007]绘图功能的具体实现是通过自定义的measurecontrol类来实现的，通过measurecontrol类中的成员函数int mapcolor(f low_beam[m] [η])来将流速数据映射为相应的颜色数据，根据映射得到的颜色数据设置画笔、画刷，最后由QT中Qpainter类的drawRect成员函数完成矩形色块的绘制。另外，上位机根据样本点的深度数据以及样本点位置分别得到相应的纵坐标和横纵标，通过Qpainter类的drawl ine成员函数完成深度曲线的绘制。
[0008]2.用户利用显控界面的仪器配置模块设置默认的显示层数LayerCount、流速显示最大值Vmax及由连续压缩型流速剖面图切换为滑动窗型流速剖面图的时间点ChangeTime，这些数据会作为配置信息存储在内存中。当系统内的样本点总数点达到ChangeTime，绘图方式将切换为滑动窗型流速剖面图。结合了连续压缩型流速剖面图与滑动窗型流速剖面图的优点，从用户角度出发，提高了流速剖面图的多样性和实用性。
[0009]3.根据测流结果，利用水深数据可以获得当前最大水层数，使LayerCount等于最大水层数。同理，使Vmax等于当前测得的最大流速值。根据LayerCount与Vmax重绘流速剖面图。可以自适应的调整系统中的对比参数，包括显示水层数及最大显示流速等，使显示界面始终保持较高的显示分辨率。自适应的改变系统中的绘图参数及绘图函数，减轻用户的交互复杂度，提高测流用户的观察效率。
[0010]本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果:
[0011]1.自适应的调整系统中的绘图对比参数，保证图像始终具有较好的分辨率；
[0012]2.将连续压缩型流速剖面图与滑动窗型流速剖面图两种绘图方式相结合，兼顾了流速的整体变化情况及局部变化情况，提高流速图像的显示多样性；
[0013]3.自适应的显示方法可以降低用户的交互复杂度，提供显控软件的可用性，提高用户的观察效率。
【附图说明】
[0014]图1为发明的实现过程图；
[0015]图2(a)是无自适应情况下的流速剖面图，图2(b)是使用本方法绘制出的流速剖面图；
[0016]图3(a)为连续压缩型流速剖面图，图3(b)为滑动窗型流速剖面图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
[0018]如图1所示，用户利用显控界面的仪器配置模块在工程中配置显示层数LayerCount、流速显示最大值Vmax及由连续压缩型流速剖面图切换为滑动窗型流速剖面图的时间点ChangeT ime等参数，测流时，系统将从串口中获取的深度、流速等数据解析出来。根据实测流速及深度对LayerCount及Vmax进行自适应调整，利用水深数据可以获得当前最大水层数，使LayerCount等于最大水层数，同理，使Vmax等于当前测得的最大流速值，根据LayerCount与Vmax重绘流速剖面图。即当测底值和测流值大于预设量程时，软件会根据实测值自动调整显示界面的分层数和流速范围。最后根据ChangeTime值自适应的从连续压缩型及滑动窗型流速剖面图中选择适合当前测流情况的显示方法，当系统内的样本点总数点达到ChangeTime，绘图方式将切换为滑动窗型流速剖面图。
[0019]图2用来比较自适应流速剖面图与非自适应式流速剖面图。设置LayerCount为30层，Vmax为1.0m/s，开始测流。图2(a)是无自适应条件下的显示结果，其中横坐标为样本点，纵坐标为测底结果，颜色值代表流速大小，此时显示层数过多，且设置的流速显示最大值偏小，导致所需观察的水层的流速分辨率较小，难以观察。图2(b)是使用本方法的自适应型流速剖面图，当软件通过串口接收到深度数据Depth及流速数据V1、V2、。。。。。。VLayerCciunt，令LayerCount=max(LayerCount,Depth/layerThickness+1)，IayerThickness表不7K体分层的层厚，Depth/layerThickness+1表示是根据水体深度和人为设定的分层厚度计算出层|j(，Vmax=max(Vmax，max(V1、V2、。。。。。oVLayerCount))，在匕日寸Lay erCount = 17层，Vmax= 1.7 m/s，更新流速剖面图，即完成了自适应过程。相比于无自适应条件下的显示结果，流速变化情况更加清晰，且不需要用户进行频繁的交互。
[0020]图3用来比较连续压缩型流速剖面图及滑动窗型流速剖面图。设置LayerCount=30层，Vmax = 1.0m/s，设置ChangeTime = 800，设置窗长=100，选择开启自适应过程。图3 (a)是连续压缩型流速剖面图当样本点达到800个时的情况，此时经过自适应LayerCount= 17层，Vmax = 1.7m/s，通过图像可以发现当样本点较多时难以观察局部的流速变化情况。图3(b)是滑动窗型流速剖面图，当样本点超过800时，绘图方式改为滑动窗型，即窗内共100个样本点进行滑动显示，流速剖面图中显示的是编号为701?801的样本点的流速变化情况。此时Lay erCount = 15层，Vmax= 1.2m/s，能较清晰的观察局部流速变化情况。本方法将两种流速表达方法相结合，自适应的选择出适合当前测流情况的流速剖面绘制方法，用户也可以选择关闭自适应，自由切换两种显示方法。
[0021]声学多普勒流速剖面仪显控软件的自适应显示方法可以自适应的选择适合当前测流情况的显示方法，调整相关的绘图参数，使流速剖面图保持较高的分辨率，同时降低了用户的交互复杂度。
【主权项】
1.一种用于声学多普勒流速剖面仪显控软件的自适应显示方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)分别设计连续压缩型流速剖面图及滑动窗型流速剖面图并在软件中定义两种流速剖面图的绘图函数;其中连续压缩型流速剖面图用来显示全局流速的变化情况，而滑动窗型流速剖面图用来显示局部流速的变化情况； (2)用户利用显控界面的仪器配置模块设置默认的显示层数LayerCount、流速显示最大值Vmax及由连续压缩型流速剖面图切换为滑动窗型流速剖面图的时间点ChangeTime，这些数据会作为配置信息存储在内存中；当系统内的样本点总数点达到ChangeTime，绘图方式将切换为滑动窗型流速剖面图； (3)根据测流结果，利用水深数据可以获得当前最大水层数，使LayerCount等于最大水层数。同理，使Vmax等于当前测得的最大流速值;根据Lay erCount与Vmax重绘流速剖面图。2.如权利要求1所述的用于声学多普勒流速剖面仪显控软件的自适应显示方法，其特征在于，步骤(I)中，默认开始时利用连续压缩型流速剖面图绘图函数。3.如权利要求1所述的用于声学多普勒流速剖面仪显控软件的自适应显示方法，其特征在于，步骤(3)中开始测流后，软件通过串口接收到深度数据Depth及流速数据V2 > ο ο ο ο ο oVLayerCount ? 丫守至 Ij 大^ 湿I 7Jn Lay erCount — max (Lay erCount，Depth/IayerThickness+1)，流速显不最大值Vmax=max(Vmax，max(V1、V2、。。。。。oVLayerCount));根据Lay erCount与Vmax重绘流速剖面图即完成了自适应显示过程。
【文档编号】G06F3/14GK105930124SQ201610463173
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月23日
【发明人】方衍, 方世良, 杨帆
【申请人】南京世海声学科技有限公司