計算機圖形技術在數(shù)據(jù)計算領域的應用

北京工商大學計算機與信息工程學院 黃今慧 石海超 林佳男

計算機圖形技術在數(shù)據(jù)計算領域的應用

北京工商大學計算機與信息工程學院 黃今慧 石海超 林佳男

將知識從大量的數(shù)據(jù)中提取出來即為數(shù)據(jù)挖掘技術。在用戶和計算機之間需要一定的紐帶進行連接，這時，數(shù)據(jù)挖掘可視化在其中就發(fā)揮了重要的作用，可視化是將有關知識和數(shù)據(jù)的直觀信息為用戶們提供出來，并且計算機圖形學是可視化方法得以應用的前提。對此，文章通過下文提出應用交互式計算機圖形技術，引出可視化技術在數(shù)據(jù)挖掘中的應用，根據(jù)可視化數(shù)據(jù)的對策構建可視化數(shù)據(jù)挖掘模型，從而為有關單位及工作人員在實際工作中提供一定的幫助作用，將更加安全、可靠的網(wǎng)絡環(huán)境為人們打造出來。

圖形技術；數(shù)據(jù)計算；可視化

數(shù)據(jù)可視化技術是指通過圖像處理技術與計算機圖形學的結合，用圖像或者圖形將數(shù)據(jù)在屏幕上展現(xiàn)出來，然后完成交互處理的技術與方法。科學計算化是數(shù)據(jù)可視化概念產(chǎn)生的源泉。近些年，隨著電子商務和網(wǎng)絡技術的發(fā)展，信息可視化也在不斷的發(fā)展，在數(shù)據(jù)可視化中，它也逐漸的成為了其中的重點。尤其是計算機圖形技術在數(shù)據(jù)計算中的應用發(fā)揮著更加重要的作用。所以，有關這方面的內容我們必須要高度的重視起來。

1.應用交互式計算機圖形技術

在計算機應用領域中，計算機圖形學是其中一個重要的發(fā)展方向。對于計算機圖形學，國際標準化組織ISO給予了全新的定義：在轉化圖形和數(shù)據(jù)時,積極的應用計算機技術。在計算機圖形學中，因為交互技術的重要性，所以，我們可以用交互式計算機圖形學來闡述記手機圖形學。

在交互軟件的支持下，交互式圖形系統(tǒng)通過計算機和交互式圖形設備進行合作。并且需要通過相應的硬件和軟件才能夠完成交互式繪圖，由輸入設備、輸出設備和主機一同構成了其中的硬件；由應用程序、圖形系統(tǒng)和應用模型一同構成了軟件。

VRML、Java3D、DirectX、OpenGL為現(xiàn)階段應用較為普遍的計算機圖形處理語言。跨平臺性是OPENGL的一大特點，很多人通過它將三維應用程序編寫出來。 但是，就一個局外人來講，在編寫三維應用程序時，應用它也會遇到一定的困難；在OPENGL三維圖形庫的基礎上又出現(xiàn)了Java3D，更高層次的與對象相接觸是Java3D API的一大特征，這種類型的變成接口是在場景圖的基礎上發(fā)展起來的，可以高性能的處理3D圖形數(shù)據(jù)，可以有效的優(yōu)化處理圖形的旋轉、拾取、刪除和平移等操作，對復雜的圖形模型可以利用它進行處理。在互聯(lián)網(wǎng)上隨處可見Java，并且，在3D圖形上，它也具有更大的威懾力。平臺無關性是應用Java的主要原因，它不用過多的編譯是其平臺無關性的主要來源。

1.1圖形與圖像的區(qū)別與聯(lián)系

首先，我們理解的圖像數(shù)據(jù)是從客觀世界引進來的，而圖形數(shù)據(jù)是從主觀世界引進的，以圖形為對象形式的表示，這就從他們的來源方面進行了區(qū)分。

其次，圖像處理是基于數(shù)字信號處理、模糊數(shù)學和概率與統(tǒng)計等理論，采用圖像變換、圖像增強、幾何修正、圖像識別、圖像分割等方法對圖像進行處理，然而計算機圖形學則是基于計算幾何、分形、仿射與透視變換等理論，采用幾何變換，隱藏線和隱藏面消除、紋理產(chǎn)生、明暗處理等方法應用在計算機模擬、動畫等方面。

盡管圖像和圖形存在著區(qū)別，但在實際應用中，兩者又是相互關聯(lián)的，將圖像處理和圖形技術相結合，在一定程度上會讓視覺效果更加完善。

近年來，隨著圖形圖像技術的發(fā)展，兩者之間相互滲透，相互交叉，界線也越來越模糊，圖1所示即是計算機圖形和圖像處理之間的聯(lián)系與轉換。

圖1　圖像處理與圖形之間的聯(lián)系與轉換

2.可視化技術和數(shù)據(jù)挖掘

將知識從大量的數(shù)據(jù)中挖掘或者提取出來即我們所說的數(shù)據(jù)挖掘。從廣義上可以理解為：將有意義的知識從數(shù)據(jù)倉庫、信息庫和數(shù)據(jù)庫中將其挖掘出來。分析和管理自然進化的產(chǎn)物即為數(shù)據(jù)挖掘。在數(shù)據(jù)的挖掘當中，可視化發(fā)揮著多樣性的功能。在視覺上，可以令人對多維數(shù)據(jù)里面的復雜模式進行理解，通過在多重圖形窗體和多重維數(shù)中觀察數(shù)據(jù)的存在形態(tài)，能夠快速、直接的將數(shù)據(jù)的發(fā)展趨勢揭示出來。間數(shù)據(jù)挖掘模型的信任度挖掘出來。現(xiàn)階段，在數(shù)據(jù)挖掘中應用可視化技術，通常是當做表達的工具，例如將最基本的視圖生成出來，顯示分析結果與分析多樣的結構數(shù)據(jù)，但是，可視化在分析方法自身中并不存在。將分析過程和可視化充分的結合起來才能夠構建起一個更加合理的可視化數(shù)據(jù)挖掘策，將一個強大的、統(tǒng)一的可視化數(shù)據(jù)挖掘工具構建起來。在分析過程中，人類可視的加入進去，然后完成相應的決策。將一個分析過程中的一些數(shù)學步驟通過可視化的人類決策來代替，當不能夠自動生成決策時，這樣人類在可視化的基礎上可以進行相應的決策。

通過圖像與圖形將數(shù)據(jù)表征出來是可視化的基本思想。通過易于領會、直觀的圖像將隱藏在數(shù)據(jù)中的信息表示出來，從而確保能夠更加迅速的獲取有關信息。圖形是可視化得以進行的基礎，在數(shù)據(jù)挖掘可視化中，計算機圖形學為其中一個非常重要的工具。在數(shù)據(jù)倉庫中，數(shù)據(jù)可視化技術通過對數(shù)據(jù)的處理，從而將更加準確的數(shù)據(jù)信息獲取出來，如圖2，可以說，它是數(shù)據(jù)分析與處理中最為重要的一個環(huán)節(jié)，所以，必須要高度的重視起來。

圖2　可視化分析技術形成的網(wǎng)絡

2.1可視化技術在數(shù)據(jù)挖掘中的應用

因為計算機硬件處理能力的發(fā)展與數(shù)據(jù)庫的不斷龐大，所以大大的增加了需要存儲的數(shù)據(jù)。但是，不管有多么大的數(shù)據(jù)庫，或是速度多快的計算機，最后，一定會向著一個最緊的瓶頸中流入信息。龐大的數(shù)據(jù)能夠將一切壓倒，對于數(shù)據(jù)本身的工作要求，人的大腦和視覺系統(tǒng)是很難給予滿足的，所以，將可視化的工具提供出來是非常必要的。通過新型計算機的處理能力和可視化技術，令人腦吸收與處理信息更加快速、便捷，進而將這個問題解決掉。而且，對可視化技術進行應用，對于別的方式都很難發(fā)現(xiàn)的模式和規(guī)律都能夠利用可視化技術來完成。比如，通過一個等待開采的數(shù)據(jù)山來比喻一個數(shù)據(jù)倉庫，這樣，將其真正的看做一個山，這樣獲取知識就會變得更加容易。

有很多的模式都可以通過數(shù)據(jù)挖掘算法生成出來，并且，能夠通過文字進行評估和解釋的信息又非常的少。所以，作為用戶之間和計算機之間的紐帶，可視化技術在其中發(fā)揮著重要的作用。將有關知識和數(shù)據(jù)的直觀信息為用戶們提供出來。在數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)中這些盡管不是最重要的，但是，也是不可缺少的。而且，傳統(tǒng)的方法不直觀、不可見，對于其中的挖掘過程用戶沒有辦法去干預，就如同將一個黑色的匣子為用戶呈現(xiàn)了出來，這樣用戶就很容易懷疑系統(tǒng)所給出的結論。對合理的可視化技術進行應用，確保整個挖掘過程同用戶能夠緊密的結合到一起，將挖掘系統(tǒng)內部可能存在的問題解決掉。

2.2可視化數(shù)據(jù)對策

有效的通過人類對可視化模式下的結構和模型的獲取能力，并且，有效的分析與解釋這個結果，這是可視化的主要目的。現(xiàn)階段，有著種類多樣的數(shù)據(jù)可視化，例如面向像素的方法、等級方法、圖表方法和幾何方法等。其中折線圖、立方體、柱形圖、面積圖、散點圖等為幾種常見的可視化圖表。

2.3分析具體的應用意義

機器是過去數(shù)據(jù)挖掘的核心，而全新的技術方式中將可視化技術的數(shù)據(jù)挖掘過程有效的融入了進去。數(shù)據(jù)挖掘過程中，一旦將人作為其中的中心，有效的結合起了可視化技術和數(shù)據(jù)挖掘，將與用戶的交互性、數(shù)據(jù)挖掘過程的有效性和靈活性都有效的提升了上來。在數(shù)據(jù)的挖掘中，可視化技術在其中主要發(fā)揮著這樣的作用：

首先，利用將知識與數(shù)據(jù)的可視化提供出來，可以將所挖掘出結果模式的有效性提升，評估人類的模式識別。

其次，對可視化進行應用，將數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)和用戶交互的有效溝通渠可以有效的構建起來。確保用戶可以通過自身多樣化的知識來約束和調整挖掘過程，提升挖掘結果的質量。

3.構建可視化數(shù)據(jù)挖掘模型

為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)的獨立性采集和可視化圖形的多樣性，可以對面向對象的技術進行應用，將兩種不同的對象為數(shù)據(jù)集與可視化圖形構建起來。將數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)源中獲取出來是數(shù)據(jù)集的主要作用，之后將可視化對象調動起來再顯示。查詢交互與顯示交互的方法是由可視化圖形對象為用戶們提供出來。對于可視化的數(shù)據(jù)集，用戶能夠通過這些方法進行改變與選擇。因此，一種全新的可視化圖形數(shù)據(jù)就形成于其中，在這種機制的基礎上，能夠將DVM模型構建起來。

圖3　DVM模型

在模型里面，用戶能夠利用交互式查詢方法與交互式顯示將有關的結果獲取出來。這樣有關的查詢語句終端用戶能夠在可視化定義中進行獲取，而且利用數(shù)據(jù)的驅動，對有關的可視化技術進行應用，可是化所要查詢的結果。同時，通過對于語句的查詢，終端用戶就可以得到相應的結果。

4.結語

綜上所述，在數(shù)據(jù)挖掘中，廣泛的應用了可視化技術，并且，隨著技術的發(fā)展與進步，在可視化數(shù)據(jù)挖掘中，它已經(jīng)成為了其中非常重要的一種技術方式。對于會將什么樣的結果挖掘出來，數(shù)據(jù)挖掘事先并知曉，并且，對于挖掘模型會將什么樣的挖掘結果得出來也并了解，在對復雜數(shù)據(jù)進行分析的時候，可視化在其中發(fā)揮著重要的作用，可視化與數(shù)據(jù)挖掘的結合將決策的效率和速度能夠有效的提升上來。并且，交互式計算機圖形學為可視化技術的發(fā)展與應用提供了巨大的幫助，尤其是JAVA3D由于其較強可移動植性，因此在很多的平臺中都可以被應用，將過去可視化程序的局限性能夠有效的打破。所以，近幾年在計算機數(shù)據(jù)處理中廣泛的應用了此項技術，那么，通過文章上述內容的闡述，從而為有關單位及工作人員在實際工作中提供一定理論支撐，滿足社會不斷發(fā)展的需要。

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Computer Graphics Technology In Data Computing

Huang Jinhui , Shi Haichao , Lin Jianan
（Beijing Technology and Business University ,College Of Compter and Information Engineering , Beijing 100048）

Data mining is to extract knowledge from large amounts of data. Between the user and the computer, there requires a certain bond to connect. Then, data mining visualization which played an important role in the visual information about the knowledge and data to provide users with computer graphics and visualization method can be premise applications. In this regard, the article proposes the application of interactive computer graphics technology by the following, leads to visualization technology in data mining, building visual data mining model based on visualization data mining model, so as to provide a helpful role in practical work to relevant units and staff. It will build out a safer and more reliable network environment.

graphics technology; data calculation; visualization