用于分辨率依赖的信号图形表示的装置、方法和系统与流程

背景技术：

标绘信号的标准方法是使用线性插值在表示信号中的每个个体样本的点之间画出一条线。当样本数量小时，该方法可以提供有用且可读的显示。然而，随着样本的数量增长到显著大于用于向用户提供标绘图的显示的像素列数，显示可能变得混乱。

技术实现要素：

一种存储能由处理器运行的指令集的非瞬态的计算机可读存储介质。所述指令集在由所述处理器运行时令所述处理器执行包括以下的操作，所述操作包括：接收包括多个数据点的数据，所述数据点中的每个数据点包括沿着第一轴的值和沿着第二轴的值；将所述数据沿着所述第一轴划分成多个分箱，其中，所述数据是基于显示设备的物理属性而被划分的，所述数据要被显示在所述显示设备上；针对所述分箱中的一个分箱，确定是否应当使用替代数据表示；并且显示所述数据的标绘图，其中，当确定应当使用所述替代数据表示时，针对所述分箱中的所述一个分箱使用所述替代数据表示，其中，当确定不应使用所述替代数据表示时，针对所述分箱中的所述一个分箱使用线标绘。

一种系统，具有：数据接口，其接收包括多个数据点的数据，所述数据点中的每个数据点包括沿着第一轴的值和沿着第二轴的值；显示设备；存储指令集的非瞬态存储器；以及运行所述指令集的处理器。运行所述指令令所述处理器执行包括以下的操作，所述操作包括：将所述数据沿着所述第一轴划分成多个分箱，其中，所述数据是基于所述显示设备的物理属性而被划分的；针对所述分箱中的一个分箱，确定是否应当使用替代数据表示；使用所述显示设备来显示数据样本的标绘图，其中，当确定应当使用所述替代数据表示时，针对所述分箱中的所述一个分箱使用所述替代数据表示，其中，当确定不应使用所述替代数据表示时，针对所述分箱中的所述一个分箱使用线标绘。

一种用于控制显示设备的方法。所述方法包括：接收包括多个数据点的数据，所述数据点中的每个数据点包括沿着第一轴的值和沿着第二轴的值；确定是使用第一数据表示还是使用第二数据表示来显示所述数据点，其中所述确定基于所述显示设备的物理属性；并且显示所述数据的标绘图，其中，当确定要使用所述第一数据表示时，显示所述数据点中的至少一些数据点的直方图表示，并且当确定要使用所述第二数据表示时，显示所述数据点中的至少一些数据点的第二类型的表示。

附图说明

图1显示了使用标准线性插值标绘的数据样本。

图2示出了图1所示的样本的部分的缩放视图。

图3示出了提供以增强可读性的方式显示图1的数据样本的示例性方法。

图4示出了根据图3的示例性方法生成的图1的数据样本的显示。

图5示出了根据图3的示例性方法的替代版本生成的图1的数据样本的显示。

图6示出了实施图3的示例性方法的示例性计算系统。

图7示出了根据图3的示例性方法的替代版本生成的图1的数据样本的显示。

具体实施方式

可以参考以下描述和相关附图进一步理解示例性实施例，其中，相同的元件被提供有相同的附图标记。具体地，示例性实施例涉及通过使用直方图来改善在图形显示中传达的信息量的方法和系统。

信号可以被定义为作为时间t的函数的值x。信号中的样本数量可以被指代为n。显示信号的标绘图可以典型地以时间顺序显示每个样本，其中采样时间t沿着x轴，而采样值x沿着y轴。信号通常可以用线连接的样本来示出。在许多应用中，例如，患者的心率监测，可以在单个显示器中示出大量样本(例如，n>10⁴)。例如，显示以1hz采样的一天的数据的显示器包括8.64×10⁴个样本。

然而，在显示具有大量样本的信号时，屏幕上的每列像素(或“像素列”)将包括大量样本。例如，高分辨率显示器可以是1920像素宽度；因此，如果在这种显示器上示出了以1hz采样的一天的数据，则每个像素列将包括8.64×10⁴/1920＝45个样本。这会导致一个凌乱而不可读的显示。图1图示了这样的显示100，其中心率110随时间120而被标绘。在显示100中，由于大量的数据点，难以从第一部分130收集有用数据。对于较小像素宽度的较低分辨率的显示器，这种困难将会更大。

可以用于更好地洞察信号标绘图的内容的一种常见技术是在所选择的时间区间(例如，图1的时间区间140)上进行放大。图2图示了具有随时间220标绘的心率210的显示200，其中时间区间220对应于图1的时间区间140。在显示200中示出的各种样本之间的线性插值比显示100的第一部分130的更加清晰。这是因为在几个像素列中插值引起更加清晰的显示。一般的线性插值和跨几个像素列的线性插值通常可以被称为“线标绘”。应当注意，线标绘也可能涵盖其他类型的绘制。然而，对于本领域技术人员明显的是，显示200的缩放视图无法在显示100的概览内提供适当的背景信息，并且在一些情况下(例如，当存在大量数据点时)不可能在多个像素列之间插值。

示例性实施例提供了通过选择性使用直方图来显示在每个像素列中具有大量样本的密集信号标绘图的替代技术。将具体参考图1所示的信号来描述示例性实施例，但是对于本领域技术人员明显的是，这仅是示例性的。应当注意，实施示例性实施例的系统可以在各种绘制方法中进行选择。例如，可以基于完整信号的电平，根据缩放水平来选择绘制方法。当水平被缩小时，意味着每列有更多的像素，示例性系统可以切换到直方图表示。当水平被放大时，示例性系统可以切换到插值绘制。

图3图示了根据示例性实施例的方法300。在步骤310中，接收样本数据。数据可以从任何来源(例如，直接从患者监视仪器，从数据存档等)接收，并且可以是实时的(例如，在被测量时接收)或在任何其他时间接收。在步骤320中，对选择内容(例如，图1所示的选择内容)进行选择以进行显示。选择可以是手动的(例如，临床医生可以选择针对患者的感兴趣的时间区间)或自动的(例如，患者的床边显示器可以自动选择紧接着在前的24小时时间区间)。

在步骤330中，将在步骤320中做出的样本数据的选择内容划分成像素列。如上所述，划分可以取决于被包括在选择内容中的样本的数量和要用于像素的显示器的宽度。例如，继续讨论在1hz下采样的一天的数据，在1920像素宽的显示器上进行显示，每个像素列将包括8.64×10⁴/1920＝45个样本。因此，第一像素列将包括前45个样本，第二像素列将包括接下来的45个样本等。应当注意，这仅是示例性的，并且信号也可以是不规则采样的，这意味着每个像素列可能存在可变数量的样本。不规则采样可以是诸如丢失数据、不规则采样方案等各种因素的结果。像素列可以被认为是时间分箱，所述时间分箱中的每个时间分箱包含多个样本。

在步骤340-390中，评估每个像素列以确定其显示是否应当被改变以改善可读性。在步骤340中，选择第一像素列。通常，这可以从显示器的左侧开始，其可以按照时间顺序对应于最早的样本，但是也可以使用任何其它起始点。

在步骤350中，评估所选择的像素列以确定其显示是否应当被改变。在第一示例性实施例中，可以仅基于被包含在像素列内的样本的数量来做出该确定。如果列中包括的样本数量大于阈值，则改变像素列的显示。阈值可以是例如两个。可以使用该阈值，这是因为如果在像素列中存在两个样本，则在第一样本与第二样本之间画出的线将在像素列内示出两个样本，但是如果在像素列内存在三个或更多个样本，则超过第二个样本的每个后续样本将不会在于最高样本值与最低样本值之间画出的线中具体示出。然而，对于均匀分布的样本选择内容，其中，每个像素列包括相同数量的样本，仅基于像素列内的样本数量的确定将引起整个显示被改变以改善可读性或不被改变。

在第二示例性实施例中，是否改变显示的确定是基于像素列内的样本数量和被包括在像素列内的值的范围的。在这样的实施例中，如上所述，如果像素列中的样本数量超过阈值数量，并且如果值的范围超过阈值范围，则改变所选择的像素列的显示。范围可以被确定为被包括在像素列中的最大值与被包括在像素列中的最小值之间的差的绝对值。比较所选择的像素列的范围的阈值范围可以是静态的(例如，对于心率监测，阈值范围可以总是为每分钟40次搏动)或动态确定的(例如，阈值范围可以是由竖直轴表示的整个范围的20％)。

如果在步骤350中确定所选择的像素列不应改变其显示，则在步骤360中，利用传统的线标绘来绘制所选择的像素列。然而，如果在步骤350中确定所选择的像素列应当改变其显示，则在步骤370中，使用替代技术来绘制所选择的像素列以增强可读性。可以使用各种技术来实现这种增强。

在一个示例性实施例中，可以使用线直方图来代替传统的线标绘。在这样的实施例中，生成像素列内的所有值的直方图并沿着像素列标绘所述直方图。图4图示了显示400，其示出了对于所选择的数据使用线直方图标绘的、与图1所示的相同的数据集。基于针对每个像素列的最小值与最大值之间的范围的大小，线直方图用于高达约t＝33000秒的样本，随后使用线标绘。在显示400的区域410中，黑线420连接线直方图所用于的每个像素列的平均值。聚集在黑线420周围的灰点430表示各种样本，其中，灰色的暗度对应于样本内的值的频率。如上所述，区域440包括与线性插值连接的样本。对于本领域技术人员明显的是，显示400(特别是区域410的内容)提供比显示100更多的信息，更具体地，指示大多数值集中在指示平均值的线420周围，与显示100所表明的相反。

在另一实施例中，替代显示可以采取平均值和分位数的选择性显示的形式。图5图示了这样的显示500。在区域510中，显示500包括指示样本的平均值的第一线520、指示样本的25％分位数的第二线530、指示样本的75％分位数的第三线540、指示最小值的点簇550以及指示最大值的点簇560。在区域570中，主要使用线性插值，尽管偶尔示出了最小值和最大值。显示500可以向观看者提供关于样本的额外细节。应当注意，以上提供的替代显示的两个范例仅是示例性的，并且可以存在显示数据的其他替代方式。

在步骤380中，确定是否存在要评估的更多像素列。如果需要评估更多像素列，则在步骤390中，选择下一个像素列。在步骤390之后，方法300返回到步骤350，并继续进行对像素列的评估。如果不再需要评估像素列，则标绘图完成，方法300结束。

图6图示了可以实施以上参考方法300所描述的示例性实施例的示例性系统600。系统600包括数据存储元件610(例如，一个或多个硬盘驱动器、固态驱动器或其他持久数据存储部件)。数据存储元件610可以存储用于实施方法300的代码。系统600还包括处理元件620，其可以包括能够执行诸如用于实施方法300的代码的代码的一个或多个微处理器。系统600还包括用户接口630，其可以包括能操作用于接收用户输入并向用户提供结果(例如，显示400)的一个或多个物理部件(例如，键盘、鼠标、触摸板、显示器、触摸屏等)。系统600还包括提供与外部数据源的通信(例如，在步骤310中接收样本数据)的数据接口640(例如，到网络和/或互联网的有线或无线连接)。系统600还包括显示设备650(例如，lcd显示器、led显示器、crt显示器等)。应当注意，在一些实施方式中，显示设备650和用户接口630可以是单个集成设备(例如，显示信息并从用户接收输入的触摸屏)。还应当注意，显示设备650能够是与系统600分离的部件。亦即，系统600可以处理如关于方法300所述的数据，以用于在单独的显示设备650上显示。对于本领域技术人员明显的是，可以存在系统600的任何数量的可能的实施方式，这样的实施方式可以包括以上未具体描述的额外元件，并且系统600能够执行超出以上参考示例性实施例描述的那些以外的额外任务。

在替代实施例中，不是使用像素列，而是能够使用不同的宽度作为评估的基础。宽度可以基于更大数量的像素或由水平轴表示的刻度的部分来定义。可以基于从用户到屏幕的典型观看距离来选择不同的宽度；例如，在典型的观看距离更远离屏幕的地方，可能期望使用更大的宽度作为评估的基础。可替代地，当使用更大的样本标记(例如，“x”或“o”)时，可能期望使用更大的宽度。图7图示了基于更大的考虑的时间窗口来生成直方图的显示700。明显的是，使用较大的时间窗口会引起更加平滑的直方图。

在另一替代实施例中，不是在期望替代显示时针对标绘图的区域使用直方图，而是可以使用更高级的分布估计器。这可以是例如分布函数的核密度估计结果或参数估计结果。可替代地，对于近似周期信号(例如，心电图信号或光体积描记信号)，能够使用每个周期的平均信号的标绘图来总结样本的密集区，其也可以包括信号变化的指示。可以要求密集数据(例如，针对其期望替代显示的数据)的更大的时间区间来允许这样的2d总结标绘图。

在另外的示例性实施例中，替代显示可以用于显示2d散点图。在该范例中，每个像素可以是直方图或单个像素。不同的颜色能够被用于直方图符号来区分两个表示。例如，如果像素表示数据点的直方图，则像素可以以蓝色显示，而如果像素表示散点图中的单个数据点，则像素可以以红色显示。

上述示例性实施例已经具体参考了时间系列的显示，其中，标绘图包括沿着x轴的时间值处沿着y轴标绘的样本值。然而，对于本领域技术人员明显的是，时间系列仅是一种数据类型，并且示例性实施例等同地适用于以(x，y)格式显示任何类型的数据样本。

上述示例性实施例可以改善包含密集打包的数据样本的标绘图的可读性和实用性。因为如以上参考图1所描述的那样，对于这种密集打包的样本，使用标准线性插值的标绘图变得难以读取，如图4所示，直方图的选择性使用使得观看者能够获得比这样的标准标绘图更多的信息。另外，直方图的选择性使用相对于对于所有数据排他性地使用直方图的标绘图显示出优点，这是因为对于稀疏数据样本，线性插值向观察者提供了视觉辅助以正确解读信号。

本领域技术人员将理解，上述示例性实施例可以以包括作为软件模块、硬件和软件的组合等的任何数量的项目来实施。例如，示例性方法300可以被实施在存储于非瞬态存储介质中并且包含当被编译时可由处理器运行时的代码行的程序中。

对于本领域技术人员明显的是，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对示例性实施例进行各种修改。因此，本发明旨在覆盖对本发明的修改和变化，只要它们在权利要求及其等价方案的范围内。