計算機圖形技術在數據計算方面的應用

李震

摘要：本文探討了交互式計算機圖形技術，分析了可視化技術在數據挖掘中的應用，研究了可視化數據挖掘模型的構建，希望能夠為相關工作者帶來一定的參考，打造更加安全可靠的網絡環境。

關鍵詞：計算機圖形;數據挖掘;可視化

中圖分類號：TP391.4 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）11-0069-02

0 引言

數據可視化技術（Data Visualization）是指借助計算機圖形技術與圖像處理技術，將數據轉換為圖形或圖像且直觀呈現在屏幕的技術，可見該技術具備一定的交互性。由此可見，該項技術融合了計算機圖形學、圖像處理、輔助設計、人機交互等眾多技術。數據可視化的概念衍生于科學計算可視化，而隨著互聯網技術與電子商務的高速發展，信息可視化（Information Visualization）的誕生也逐漸成為目前數據可視化的焦點[1]。所以，數據挖掘更多時候會被視作為可視化的一種，也就是借助可視化技術去實現知識發現、信息傳輸與數據挖掘的功能，為決策制定提供支持。基于這一觀點，不難發現數據挖掘與數據可視化密切相關，兩者存在大范圍重疊。

1 交互式計算機圖形技術

在現如今的計算機圖形處理當中，交互式計算機圖形處理技術屬于常見且使用的一項技術，在整個計算機圖形技術領域有著不可小覷的地位。文章將主要對該項技術展開分析。

1.1 圖形技術含義

計算機圖形技術屬于計算機研究領域中的重點，對于圖形技術的準確定義基本上為利用計算機進行數據與圖形轉換的技術。而交互式計算機圖形技術則依托其獨有優勢在計算機圖形處理當中使用最為頻繁，所以很多時候計算機圖形技術被稱作為交互式計算機技術。顧名思義，交互式也即是相互之間的溝通交流，而交互式的計算機圖形技術在使用中需要交互軟件的輔助才能讓用戶與計算機展開順暢的交流，同時還要用到交互式的繪圖設備去輔助完成。

1.2 交互式圖形技術的軟件支持

繪制交互式圖形一定要結合計算機的軟件與硬件去協調完成，而并不是單獨技術便能實現的。具體來講，要用的硬件設備為主機與輸入、輸出設備等，而軟件則包含圖形系統、應用模型與程序。下文將主要針對交互式圖形技術的軟件技術進行分析：

（1）圖形系統：作為系統的關鍵組成，主要包含圖形子程序，能夠提供大量的圖形功能，同時對輸出設備畢竟你選哪個驅動，從而得出對應的圖形;（2）應用模型：該部分的主要作用在于為顯示的圖形帶來數據支持，并且對具體對象的詳細信息進行描述，因此該部分能夠對圖形當中的眾多對象展開描述，發揮著原始數據文件保存作用;（3）應用程序：該部分屬于圖形系統的基礎，能夠基于應用模型去得到具體對象的數據信息，同時會對數據展開處理且在圖形系統當中產生對象數據信息的圖形，最終將圖形呈現在輸出設備上，被用戶識別與應用。上述的三個部分為交互式圖形處理技術的主要軟件支持。

1.3 計算機圖形處理語言

計算機圖形處理語言類型眾多，如DirectX、OpenGL、Java3D等等，當前大多數專業工作人員進行三維程序的編寫會用到OpenGL，原因在于能夠更好地去現實圖形與圖像，而對于大量非專業人員來講，該項技術的應用在許多方面都存在一定的困難[2]。

相對來講，Java3D在進行計算機圖形處理時尤其是3D圖形處理，有著強大的性能，而且Java在計算機軟件與互聯網的設計當中經常見到，該項技術主要是基于OpenGL開發與完善的，在針對三維的圖形處理上有著一定的優勢[3]。同時Java3D也是更高層次面向對象技術的拓展，能夠對3D圖形數據進行高效處理，在進行圖形局部或是某個圖形的增減、旋轉、平移等操作當中有著更高的便捷性，而且還能夠對更多元、豐富的三維圖形進行處理。當然，在圖形處理當中應用Java語言還有一個很重要的原因在于其平臺無關性，因為在不同的操作平臺當中的問題處理存在差異，因此各個平臺的JVM不同，而使用Java語言設計出來的3D圖形能夠在瀏覽器中直接顯示出來，所以Java3D能夠實現隨處運行的優勢，在各平臺中均可運行，從而更方便使用最新的立體圖形加速技術。

Java3D采用的是樹形場景圖結構，這一結構的優勢便在于能夠對特殊3D效果顯示進行實時處理，其中Java3D API的低層圖形結構集成了許多不同類型低層API的優勢點，而高層結構則綜合了場景圖模型，開發人員只需要對其中的各個對象及組成元素集中精力，而不需要過多地去設計幾何形體與描繪代碼[4]。

2 數據挖掘與可視化技術

數據挖掘也即是從海量數據中進行知識提取，基于廣義角度來看，數據挖掘過程屬于從數據庫中進行有意義知識的挖掘過程，該過程也被視作為數據管理與分析技術的延伸。而可視化在數據挖掘中能夠讓用戶基于視覺去直觀理解復雜數據，通過對多重維數和多重圖形窗體的存在形態進行直接觀察，能夠快速找到數據發展趨勢，進而對數據挖掘模型可信度進行驗證。現階段，在數據挖掘中應用可視化技術，通常會將其用作為技術手段，比如生成視圖、解析復雜數據結構以及顯示數據分析結果，而其中的分析方法并不屬于可視化范疇。可視化的核心思想在于利用圖形與圖像去表達數據，從而將數據中的隱藏信息直觀地以圖形的方式進行表現，大大提高信息獲取速度。而可視化與圖形密切相關，計算機圖形技術同樣是數據挖掘可視化的關鍵手段。數據可視化作為數據分析中的關鍵環節，是對數據庫中數據的可視化，目前的研究重點將數據按照不同的抽象層次進行融合，為用戶展現出多樣化的表現形式，被稱作為“前端展示”。通過將數據的不同屬性利用多維數據的方式去表達，能夠讓用戶通過不同維度去觀察數據，更有助于決策制定。

2.1 數據挖掘中可視化技術的提出

隨著數據庫的不斷擴張以及計算機性能快速提升，用戶需要存儲與表現的信息也逐漸增長。但擺在現實前的最主要問題是不管數據庫如何擴張或是計算機處理能力多強，人腦對新信息的吸收與處理能力在速度方面存在一定瓶頸。數據的急劇增大，而人類的視覺與大腦則難以支撐以數據形式開展的工作要求，所以一定要有可視化工具予以輔助。在強大的計算機處理能力與可視化技術加持下，人腦對信息的吸收與處理難度得到簡化，而且可視化技術的應用還會找到用其他手段難以察覺的規律。

從大量數據挖掘算法生成模式來看，僅有很少一部分信息可以利用文字形態進行評斷，所以應用可視化技術能夠成為用戶與計算機之間進行交互的橋梁，能夠給用戶帶來更多與數據和知識相關的信息，并且這類信息以直觀形式呈現。盡管這在數據挖掘系統當中并不是不可缺失的組成部分，但是能夠發揮重要作用，同時過去傳統的數據挖掘過程無法可見且抽象，用戶也不能對挖掘過程中有干預，換句話講更像是“暗箱操作”，所以用戶會對系統給出的結論有所懷疑。而在可視化技術的加持下，用戶對整個數據挖掘過程進行密切觀察，有效改善了眾多數據挖掘系統當中的不足。

2.2 可視化技術在數據挖掘中的作用體現

過去傳統的數據挖掘主要核心在于機器，而加入了可視化技術的數據挖掘則將核心放在人本身。以人為主核心的數據挖掘能夠實現可視化與數據挖掘的有效融合，大大提高數據挖掘過程的效率。具體來講，可視化技術在數據挖掘中所體現出的作用有幾點：

（1）實現數據與知識的可視化，能夠充分借鑒人類模式識別能力進行評估，也能提高數據挖掘結果模式的有效性;（2）基于可視化技術構建起的用戶與數據挖掘系統的交互“橋梁”更有助于雙方溝通，促使用戶可以立足自己的專業領域去調整數據挖掘過程，對挖掘結果進行優化;（3）可視化聚焦在數據挖掘當中的應用不僅能夠環節計算機與用戶的壓力，也能為今后的數據庫發展打好基礎。

3 數據挖掘可視化模型

為了保證可視化圖形的多樣顯示與數據集的完全獨立，則需要應用面向對象技術，目的在于為可視化圖形及數據集去構建對象，并且確保兩者的差異性。其中數據集對象主要功能在于從數據源中獲得數據，再對可視化對象進行驅動，進而得到顯示;而可視化圖形對象主要功能在于向用戶帶來顯示與查詢的交互方法，用戶則能夠采取其中的方法去實現對可視化數據集的選擇與改變操作。如此一來，能夠形成全新的可視化圖形數據機制，按照此機制便能構建數據挖掘可視化（DVM）模型[5]。

在這一模型當中，用戶能夠借助交互式的顯示與查詢手段去獲悉想要的信息，換句話說終端用戶能夠在可視化類中對查詢語句進行定義，借助查詢處理器去獲得數據且形成數據對象，然后在數據驅動以及可視化技術的支持下，查詢結構最終會以可視化的方式呈現出來。同時，用戶也能夠對直接進行語句查詢去獲得想要的結果。

4 結語

綜上所述，計算機圖形技術中的核心在于可視化技術，隨著可視化技術在數據挖掘的融合逐漸深入，在發展中也早已形成可視化數據挖掘，而可視化分析在大量復雜數據面前能夠提供極大幫助，大大提高了決策速度與合理性。目前，交互式計算機圖形學為可視化技術發展帶來巨大提升，特別是JAVA3D所具備的可移植性，能夠在多種平臺中運用，大大改善了過去可視化程序的局限，在計算機數據處理中對該項技術的應用也愈發廣泛。

參考文獻

[1] 胡垂立.基于GIS模型的計算機圖形處理技術研究[J].北京印刷學院學報，2018（03）：75-78.

[2] 肖光宇.計算機圖形技術在數據計算方面的應用[J].信息與電腦（理論版），2017（13）：124-125.

[3] 褚含冰.云計算訪問控制技術研究綜述[J].赤峰學院學報（自然科學版），2019（10）：38-40.

[4] 黃今慧，石海超，林佳男.計算機圖形技術在數據計算領域的應用[J].電子世界，2016（22）：155-156.

[5] 唐云，羅俊松.計算機圖形技術在數據計算方面的應用[J].制造業自動化，2010（12）：198-200.