专利名称：一种反问题的计算机曲线拟合方法
技术领域：
本发明涉及一种计算机曲线拟合方法，尤其是涉及一种反问题计算机曲线拟合的方法，即将实测曲线与理论图版中的多条理论曲线中的一条曲线相匹配，从而得到反问题的解释结果。
背景技术：
目前，存在四种拟合方法(1)手工拟合方法，将实测曲线与理论图版中多条固定理论曲线中的一条曲线相匹配，从而得到反问题的解释结果。该方法的主要缺点是要有非常多的理论标准图板，拟合精度低。要改变理论曲线形态则必须更换理论图板；(2)计算机手工重演，在计算机上重复原始数据的手工拟合方法，其仍未克服手工拟合方法的缺陷；(3)参数调整拟合技术，通过调整拟合参数改变曲线位置，通过调整模型参数改变理论曲线的形态，该方法利用拟合参数和模型参数来计算出反问题所要求取的参数，从而得到反问题的解。其缺陷是操作复杂，需要多次改变参数值，实际数据曲线位置变化和理论模型形态变化不直观。(4)特征点拟合方法，利用曲线移动调整实际数据的位置，当实际位置移动到可能的拟合位置之后，再在另一图形屏幕上拖动模型的特征点改变曲线的形态，利用拟合参数和特征点参数的变化计算出反问题所要求取的参数，从而得到反问题的解。该方法已经有了一点可视化的理念，但是该方法是在两个操作图形区域中完成的，更重要的一点是这种方法不能智能化的给出参数影响的方向趋势。
发明内容
针对上面的描述，本发明的一个目的就是提出了一种反问题的计算机曲线拟合方法，该方法包括步骤(a)将实际测试数据和缺省模型的理论曲线画在计算机显示屏幕的同一图形显示区内；(b)判断缺省模型是否合理，如果缺省的理论模型与实测数据的曲线形态一致，则认为缺省模型合理，否则重新选择缺省模型；(c)选择模型参数；(d)判断选择参数对理论曲线形状的影响，从而改变理论曲线的形态，使之与实际曲线的形状相一致；(e)判断曲线位置是否一致，若不一致则移动实际曲线位置；(f)计算反问题的解。
并且对于步骤(d)而言，其进一步包括步骤(d1)如果选定的参数是对理论曲线上的凸峰或凹陷的大小的影响的参数，则计算机智能化的将鼠标形状改变为上下箭头，并上下拖动鼠标来改变理论曲线上的凸峰或凹陷的大小；(d2)如果选定的参数是对理论曲线上的凸峰或凹陷的位置的影响的参数，则计算机智能化的将鼠标形状改变为左右箭头，并左右拖动鼠标来改变理论曲线上的凸峰或凹陷的大小。
因此根据本发明，在同一视图中，改变实际数据曲线的位置，并通过不同参数的可视化操作模型参数改变理论曲线的形态，非常方便的得到实际曲线和理论曲线的拟合值和模型的参数值，在拟合过程中实时反映出反问题解的变化，实际曲线移动和模型参数调整的任何操作都及时得到反问题的解。本发明的方法能够使反问题的实际曲线的移动和理论曲线的智能化实现是在一个图形区域中完成的。更重要的一点是这种方法不仅能够智能化的给出参数影响的方向趋势，而且理论曲线的形状变化和分析结果都是实时显示的。
图1给出了根据本发明的计算机曲线拟合方法的主要流程图；图2给出了实际数据曲线和理论模型曲线在同一图形区域中的示意图；图3给出了根据本发明的计算机曲线拟合方法的具体流程图；图4给出了右键菜单的示意图；图5给出了理论曲线形状改变图形1；图6给出了理论曲线形状改变图形2；图7给出了理论曲线形状改变图形3；图8给出了右键菜单的示意图；图9给出了实际曲线拖动后的示意10给出了拟合分析过程中的某一阶段1的示意图；图11给出了拟合分析过程中的某一阶段2的示意图；图12给出了拟合分析最终结果的示意图。
具体实施例方式
下面我们参考附图，对本发明的实施例进行详细的说明。需要说明的是，在整个附图中，虚线表示实际曲线，实线表示理论曲线。
首先，将实际测试数据和缺省模型的理论曲线画在计算机显示屏幕的同一图形显示区域内，如图2所示，使我们首先看到实际测试数据的形态以便于选择合适的理论模型进行反问题的求解。同时也使我们认识到缺省理论模型是否适合对目前的实际测试数据反问题的求解。
如果缺省的理论模型与实测数据的曲线形态一致，我们就认为缺省理论模型适合对目前的实际测试数据反问题的求解，该模型就是要选择的理论模型。如果缺省的理论模型与实测数据的曲线形态不一致，我们就认为缺省理论模型不适合对目前的实际测试数据反问题的求解，就应该重新选择新模型作为要选择的理论模型。模型的选择标准是所选择的理论模型的曲线在调整形状之后能否和实际测试数据曲线的形态一致。
对于选定的模型，可以有一个或多个参数可以影响理论曲线的形态，这些参数的名称都放在右键POP菜单中，如图4所示。单击右键就可以显示出这些参数，用鼠标左键单击参数名就可以选定要调整的参数。
如图5、6和7所示，对于选定的参数，计算机会根据对应的模型在理论模型库中搜索该参数对理论曲线的影响。这些影响包括对理论曲线上的凸峰或凹陷大小的影响和对理论曲线上的凸峰或凹陷位置的影响。
如图5所示，选定的参数是对理论曲线上的凸峰或凹陷的大小的影响的参数，则计算机会智能化地将鼠标形状改变为上下箭头，这时按下鼠标左键左右拖动鼠标对理论曲线形状没有任何影响，只有上下拖动鼠标才会改变理论曲线形上的凸峰或凹陷的大小，从而影响理论曲线的形态，其拖动后如图6所示。
又如图6所示，选定的参数是对理论曲线上的凸峰或凹陷的位置的影响的参数，则计算机会智能化地将鼠标形状改变为左右箭头，这时按下鼠标左键上下拖动鼠标对理论曲线形状没有任何影响，只有左右拖动鼠标才会改变理论曲线形上的凸峰或凹陷的位置，从而影响理论曲线的形态，其拖动后如图7所示。
当将理论曲线的形状调整到与实际曲线形状一致时，但理论曲线与实际曲线的位置不一定重合，因此还需要一次或多次移动实际测试数据的位置。尽管实测数据和理论曲线是画在计算机显示屏幕的同一图形区域中的，但两者一般是不会重合的。因此在调整完理论曲线的形态后，需要点击右键出现POP菜单，如图8所示，用鼠标左键选择移动实测曲线选项，然后一次或多次移动实际测试数据的位置，使理论曲线和实际测试数据曲线重合，如图12所示。
因为理论曲线是无量纲化的，理论模型的参数也是无量纲化的，这样就可以根据有量纲和无量纲参数之间的关系以及实测曲线的偏移量计算出反问题的解。
图10-12给出了拟合分析过程中的详图。
因此，根据本发明，在同一视图中，改变实际数据曲线的位置，并通过不同参数的可视化操作模型改变理论曲线的形态，非常方便得得到实际曲线和理论曲线得拟合值和模型参数值，在拟合过程中实时反映出反问题解得变化，实际曲线移动和模型参数调整得任何操作都能及时得到反问题得解。
对于本领域的普通技术人员来说可显而易见的得出其他优点和修改。因此，具有更广方面的本发明并不局限于这里所示出的并且所描述的具体说明及示例性实施例。因此，在不脱离由随后权利要求及其等价体所定义的一般发明构思的精神和范围的情况下，可对其作出各种修改。
权利要求
1.一种反问题的曲线拟合方法，包括步骤(a)将实际测试数据和缺省模型的理论曲线画在计算机显示屏幕的同一图形显示区内；(b)判断缺省模型是否合理，如果缺省的理论模型与实测数据的曲线形态一致，则认为缺省模型合理，否则重新选择缺省模型；(c)选择模型参数；(d)判断选择参数对理论曲线形状的影响，从而改变理论曲线的形态，使之与实际曲线形状相一致；(e)判断曲线位置是否一致，若不一致则移动实际曲线位置；(f)计算反问题的解。
2.根据权利要求1的曲线拟合方法，其中步骤(d)进一步包括步骤(d1)如果选定的参数是对理论曲线上的凸峰或凹陷的大小的影响的参数，则计算机智能化的将鼠标形状改变为上下箭头，并上下拖动鼠标来改变理论曲线上的凸峰或凹陷的大小；(d2)如果选定的参数是对理论曲线上的凸峰或凹陷的位置的影响的参数，则计算机智能化的将鼠标形状改变为左右箭头，并左右拖动鼠标来改变理论曲线上的凸峰或凹陷的大小。
全文摘要
本发明提出了一种反问题的计算机曲线拟合方法，该方法包括步骤将实际测试数据和缺省模型的理论曲线画在计算机显示屏幕的同一图形显示区内；判断缺省模型是否合理，如果缺省的理论模型与实测数据的曲线形态一致，则认为缺省模型合理，否则重新选择缺省模型；选择模型参数；判断选择参数对理论曲线形状的影响，通过可视化操作改变理论曲线的形态，使之与实际曲线的形态一致；判断曲线位置是否一致，若不一致则移动实际曲线位置；计算反问题的解。
文档编号G06F17/00GK1555018SQ20031011290
公开日2004年12月15日 申请日期2003年12月25日 优先权日2003年12月25日
发明者刘曰武 申请人:中国科学院力学研究所