СПОСОБ ЦВЕТОКОДОВОГО ОТОБРАЖЕНИЯ ПЕРЕМЕННЫХ МНОГОПАРАМЕТРИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЙ СИСТЕМЫ ИЛИ ПРОЦЕССА Российский патент 2003 года по МПК G06T11/80 G06F19/00 

Область техники.

Изобретение относится к области обработки данных в цифровых вычислительных машинах и микропроцессорных системах, а именно генерации визуальных отображений данных в автоматизированных экспертных системах, и может быть использовано в системах визуального анализа и прогнозирования переменных многопараметрических состояний любых систем или процессов, в том числе индивидуальных состояний конкретного человека.

Уровень техники.

Известен способ отображения телеметрической информации (Патент РФ 2060465, G 01 D 7/02, 1996, Бюл. 14), заключающийся в одновременном выводе на экран одного многоцветного видеотерминала всего множества графиков информации, каждый из которых представляют в виде тонкой полосы цветового спектра, определенный цвет шкалы которого соответствует определенной амплитуде сигнала измеряемого значения параметра.

Ограничением данного способа является его недостаточная эргономичность (удобство зрительного восприятия, наглядность изображения) и низкая эффективность использования площади экрана видеотерминала, занимаемой полосами графиков информации о параметрах. Из-за отсутствия приемов предварительного интегрального уплотнения информации для уменьшения количества одновременно выводимых на экран полос становится невозможным отображение сотен, а тем более тысяч анализируемых параметров сложных систем или процессов (в описании Патента РФ 2060465 упоминается число до 120 параметров на экране одного видеотерминала типа SVGA). В итоге это приводит к существенным дополнительным затратам времени на анализ всей информации и принятие решений по ней.

Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого изобретения по набору одинаковых существенных признаков является способ цветокодового представления и анализа характеристик колебательных процессов (Патент РФ 2149455, G 06 T 11/00, G 06 F 19/00, 2000, Бюл. 14), заключающийся в том, что каждому допустимому значению выбранных параметров однозначно определяют цвет (возможно с оттенком) с соответствующим цветовым кодом для отображения на экране видеотерминала. При этом отсутствию значения или незначимому значению любого параметра в соответствие ставят цвет (возможно с оттенком) с кодом назначенного фона отображения (отсутствие процесса - см. фиг.2 чертежей к описанию патента РФ 2149455). Осуществляют отображение на экране видеотерминала значений параметров, образующих переменные состояния системы или процесса в выбранном интервале изменения общего аргумента (в частном случае времени), путем формирования соответствующих цветокодовых сигналов. Эти сигналы участвуют в образовании на экране диаграммы, состоящей из визуально различимых полос, расположенных относительно друг друга определенным геометрическим образом (например, линейно) в соответствии с изменением общего аргумента времени.

У способа-прототипа в целом недостатки те же, что и у первого аналога, а именно существенные затраты времени на анализ состояний объекта из-за ограниченной эргономичности их способа цветокодового отображения и низкой эффективности использования площади экрана видеотерминала.

Сущность изобретения.

Техническая задача, решаемая предлагаемым способом, заключается в существенном ускорении качественной интегральной оценки переменных многопараметрических состояний системы или процесса в ходе визуального экспертного анализа результатов компьютерной обработки этих параметров.

Технический результат достигается с помощью значительного улучшения эргономичности и ускорения зрительного восприятия на экране одного видеотерминала цветного изображения этих результатов за счет их представления в виде одной интегральной полосы и/или значительно уменьшенного количества полос при соответствующей компоновке значимых значений параметров.

Технический результат обеспечивается тем, что в общем случае по способу цветокодового отображения переменных многопараметрических состояний системы или процесса каждому допустимому для анализа значению выбранных параметров однозначно определяют цвет (возможно с оттенком) с соответствующим цветовым кодом для отображения на экране видеотерминала. При этом отсутствию значения или незначимому значению любого параметра в соответствие ставят цвет (возможно с оттенком) с кодом назначенного фона отображения. Далее осуществляют отображение на экране видеотерминала конкретных значений параметров, образующих переменные состояния системы или процесса в выбранном интервале изменения общего аргумента, путем формирования соответствующих цветокодовых сигналов. Эти сигналы участвуют в образовании на экране диаграммы, состоящей из визуально различимых полос, расположенных относительно друг друга определенным геометрическим образом в соответствии с изменением общего аргумента.

Предлагаемый способ отличается тем, что в составе диаграммы отображают выделенную интегральную полосу, которую образуют сигналы с кодами цветов, полученными посредством смешивания соответствующих по значениям общего аргумента кодов цветов значимых значений выбранных параметров и/или максимально уменьшают (минимизируют) количество полос диаграммы за счет замещения незначимых значений одних параметров значимыми значениями других параметров при условии одинаковых значений их общего аргумента и при условии неразрывности отображения на одной полосе участков постоянных значимых значений каждого параметра (по аналогии максимально плотной укладки падающих сверху геометрических фигур в горизонтальных полосах-слоях в известной компьютерной игре "Тетрис", где для исчезновения полосы-слоя необходимо 100%-ное заполнение полосы-слоя элементами фигур; в случае предлагаемого изобретения для исчезновения полосы необходим перевод всех значимых значений параметра полосы на замещение незначимых значений других параметров в других полосах).

Для дальнейшего улучшения эргономических свойств отображения предусмотрена возможность дополнительной символьной индикации на экране видеотерминала наименований и значимых значений параметров, а также соответствующего значения общего аргумента при помощи наведения указателя (в виде стрелки или линии среза) на соответствующий участок диаграммы.

Диаграмму формируют в традиционном виде: или линейчатую с расположением полос линейно друг под другом, или круговую с расположением полос по концентрическим кольцам. Выделенную интегральную полосу располагают линейно внизу или наверху в линейчатой диаграмме или внешним наружным кольцом в круговой диаграмме.

При анализе параметров динамических процессов в системах в качестве общего аргумента обычно используют переменную времени.

В качестве переменной времени можно использовать хронологическое время, и интервал хронологического времени можно выбирать, исходя из потребностей анализа переменных состояний системы или процесса в прогнозируемом будущем, настоящем или прошедшем времени. Это является необходимым условием тогда, когда в качестве многопараметрической системы рассматривают конкретного человека с его индивидуальными состояниями. Для подобного случая предусмотрена традиционная шкала изменения аргумента времени на диаграмме: 12 или 24 часа, для использования в часах, в первую очередь наручных, с видеотерминальным экраном, например жидкокристаллическим индикатором (ЖКИ), в том числе сенсорным, и с микропроцессорным управлением процессом подготовки и отображения диаграммы.

Перечень чертежей.

Фиг. 1 - линейчатая диаграмма цветокодового отображения переменных многопараметрических состояний системы или процесса:
а) - диаграмма до (без) уменьшения количества полос;
б) - диаграмма после уменьшения количества полос с а);
в) - интегральная полоса из полос с а) или б).

Фиг. 2 - электронно-механические часы с круговой диаграммой с интегральной полосой, стрелками для индикации текущего момента времени, часовыми цифрами и символьной индикацией анализируемого момента времени хронологического календаря.

Фиг.3 - электронные часы с линейчатой диаграммой с интегральной полосой, часовыми цифрами, символьной индикацией текущего момента времени и анализируемого момента времени хронологического календаря.

Возможность осуществления изобретения.

На фиг.1 буквами обозначены оси: А - общего аргумента; Р - полос параметров до уменьшения количества полос (в общем случае N полос); L - полос параметров после уменьшения количества полос (в общем случае К полос). В частном случае на фиг.1 конкретно показано, как 7 исходных полос на а) уменьшают за счет компоновки сжатием-уплотнением до 3 комбинированных полос на б).

Из-за требования черно-белых изображений фигур в описании изобретения многоцветность полос диаграмм на рисунках выражена различными оттенками светлых и темных тонов черно-белого цвета. Кстати, в предлагаемом способе видеотерминалу на практике необязательно быть многоцветным, но в таком случае он должен иметь свойство отображения оттенков черно-белого изображения для реализации различительной способности соответствия оттенков допустимому множеству значений параметров.

Тонкими прямыми линиями между полосами показаны соответствующие одинаковым значениям общего аргумента границы переходов участков диаграммы с постоянными значимыми значениями параметров при преобразованиях: на фиг.1: при уменьшении количества полос и далее при смешивании цветов в интегральной полосе; на фиг.2 и 3: при смешивании цветов в интегральной полосе.

На фиг. 1 б), в) дополнительно изображены указатели с символьной индикацией наименований (условно обозначены НП) и значимых значений (ЗП) параметров (Р с нижним индексом - номером параметра и его полосы на а) и соответствующих значений аргумента (ЗА) в так называемых "всплывающих" окнах-подсказках.

Реализация отображения возможна на любом современном типе видеотерминала (ЖКИ, ЭЛТ и т.п.), использующего цифровую компьютерную или микропроцессорную систему и диалоговые средства ввода/вывода информации пользователя в компьютерную систему.

Предлагаемый способ реализован в авторской компьютерной программе "Сталкер", работающей в ПЭВМ с ОС Windows-95/98/NT/2000/XP - программе визуального прогнозирования индивидуальных состояний объектов, в первую очередь, конкретного человека.

Количество учитываемых параметров, определяющих индивидуальные состояния отдельного человека, составляет несколько тысяч. Такое количество параметров практически невозможно зрительно различимо отобразить таким же количеством цветных полос в единой диаграмме на небольшой обозримой площади экрана реально существующих видеотерминалов.

Однако ввиду того, что многие из параметров достаточно часто являются незначимыми в одни и те же интервалы общего аргумента хронологического времени, можно очень существенно (в сотни раз) уменьшить количество отображаемых полос единой диаграммы за счет замещения незначимых значений одних параметров значимыми значениями других. Тогда каждая полоса диаграммы будет изображать значения больше, чем одного параметра. Однако и при этом каждый участок каждой полосы будет соответствовать либо незначимому значению (цвет общего фона), либо определенному значимому значению какого-то одного параметра. Иначе обстоит дело с интегральной полосой, где ее отдельные участки должны соответствовать смешанным комбинациям всех значимых для соответствующего момента времени значений всех выбранных для данного анализа параметров.

Для пользователя предпочтителен вариант, когда все выбранные с подсказкой программы параметры из их полного набора являются однородными, то есть имеют единую шкалу значимых значений-оценок. Тогда пользователь в ситуации нехватки времени для подробного анализа может легко, быстро и качественно оценить состояния анализируемого объекта, в первую очередь самого себя, всего лишь по одной интегральной полосе, а в значениях отдельных параметров разобраться при необходимости позже.

При выборе любых параметров полную информацию о них и их значениях можно при желании получить с помощью их дополнительной символьной индикации во "всплывающих" окнах-подсказках на экране при наведении указателя компьютерной "мыши" на соответствующий участок выбранной полосы диаграммы.

В перспективе планируется использовать предлагаемый способ в составе программы "Сталкер" в различного рода часах, в первую очередь наручных, с видеотерминальным экраном (см. фиг.2, 3) и микропроцессорным управлением. За счет этого новшества владельцы таких наручных часов получат возможность и преимущество оперативного и быстрого визуального прогнозирования своих ближайших и будущих индивидуальных состояний с целью более разумного и качественного планирования своих дел.

Изобретение относится к области обработки данных в цифровых вычислительных машинах и микропроцессорных системах для использования в системах визуального анализа и прогнозирования переменных многопараметрических состояний любых систем, включая индивидуальные состояния конкретного человека. Техническим результатом является ускорение качественной интегральной оценки переменных многопараметрических состояний системы или процесса в ходе визуального экспертного анализа результатов компьютерной обработки этих параметров. Технический результат достигается с помощью значительного улучшения эргономичности и ускорения зрительного восприятия на экране одного видеотерминала цветного изображения этих результатов за счет их представления в виде одной интегральной полосы или значительно уменьшенного количества полос при соответствующей компоновке значений параметров. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ цветокодового отображения переменных многопараметрических состояний системы или процесса, заключающийся в том, что каждому значению параметров однозначно определяют цвет, возможно с оттенком, с соответствующим цветовым кодом для отображения на экране видеотерминала, при этом отсутствию значения любого параметра в соответствии ставят цвет, возможно с оттенком, с кодом назначенного фона отображения, осуществляют отображение на экране видеотерминала значений параметров, образующих переменные состояния системы или процесса в интервале изменения общего аргумента, путем формирования соответствующих цветокодовых сигналов, которые участвуют в образовании на экране диаграммы, состоящей из визуально различимых полос, расположенных относительно друг друга определенным геометрическим образом в соответствии с изменением общего аргумента, отличающийся тем, что в составе диаграммы отображают выделенную интегральную полосу, которую образуют сигналы с кодами цветов, полученными посредством смешивания соответствующих по значениям общего аргумента кодов цветов значений параметров, и/или количество полос диаграммы уменьшают за счет замещения отсутствующих значений одних параметров значениями других параметров при условии одинаковых значений их общего аргумента и при условии неразрывности отображения на одной полосе участков постоянных значений каждого параметра.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в образованной на экране видеотерминала диаграмме предусмотрена возможность дополнительной символьной индикации наименований и значений параметров, а также соответствующего значения общего аргумента при помощи наведения указателя на соответствующий участок диаграммы.3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что формируют линейчатую диаграмму с расположением полос линейно друг под другом или круговую диаграмму с расположением полос по концентрическим кольцам, выделенную интегральную полосу располагают линейно внизу или наверху в линейчатой диаграмме или внешним наружным кольцом в круговой диаграмме.4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что в качестве общего аргумента используют переменную времени.5. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что в качестве общего аргумента используют хронологическое время и интервал хронологического времени выбирают исходя из потребностей анализа переменных состояний системы или процесса в прогнозируемом будущем, настоящем или прошедшем времени.6. Способ по п.5, отличающийся тем, что в качестве многопараметрической системы рассматривают конкретного человека с его индивидуальными состояниями.7. Способ по любому из пп.4-6, отличающийся тем, что изменение общего аргумента времени на диаграмме задают 12 или 24 часами, например, для использования в часах, в первую очередь наручных, с видеотерминальным экраном, например, жидкокристаллическим индикатором, в том числе сенсорным, и с микропроцессорным управлением.