[发明专利]一种基于坐标旋转的直线绘制方法及飞机座舱显示系统

说明书

提出一种基于坐标旋转的直线绘制方法及飞机座舱显示系统，对直线各点的计算没有先后关联，可以充分利用多核处理器和FPGA并行计算的优势提高直线绘制速度，同时不需要对直线的端点进行特殊处理。通过坐标旋转将需要绘制的任意角度直线变换为水平的参考直线，从而得到相应位置的颜色值。通过初始计算得到待绘制直线L的长度l、线宽W、旋转矩阵R和参考直线L′，并预估待绘制直线坐标范围X；利用旋转矩阵R，逐个计算X范围内点P旋转后的参考点P′位置，并通过参考点P′与参考直线L′的位置关系计算点P的颜色值C；在计算过程中通过P′与参考直线L′的距离，增加步进跳过X内一定不在直线L内部的点。

技术领域

本发明可能涉及飞机座舱显示系统、图形处理等技术领域，特别涉及一种基于坐标旋转的直线绘制方法及飞机座舱显示系统。

背景技术

传统计算机图形学中通常采用数字微分分析仪(digital differentialanalyzer，DDA)算法和Bresenham算法绘制直线。DDA算法是一种线段扫描转换算法，通过在一个坐标轴上以单位间隔对线段取样或，利用直线的笛卡尔截距方程得到沿另一个坐标轴方向的增量或，从而沿直线路径逐步递推确定直线各点的坐标。最后依据坐标与邻近像素点的距离和选择最近的像素点填充。采用DDA方法绘制直线时，由于增量或为小数，因此在递推计算时需要耗费大量时间进行浮点型加法和取整。Bresenham直线绘制算法对DDA算法进行改进，消除了浮点型运算，仅仅使用增量整数计算，提高了绘制效率。

对于具有线宽的直线，在绘制时需要将线宽转换为水平或垂直方向的线宽，然后在直线参考点的上下方向各填充的像素点，同时需要对直线端点进行特殊填充处理。

传统计算机图形学使用的DDA算法和Bresenham算法主要针对单处理器绘图，采用逐点递推扫描的方式绘制直线，且需要对直线端点进行特殊处理。这种逐点递推扫描的直线绘制方式由于绘制的各点存在严格的先后关系不能实现并行运算，因此目前多核处理器和FPGA的并行计算能力的大幅提高，并不能有效提高绘制速度。

发明内容

本发明解决的技术问题：提出一种基于坐标旋转的直线绘制方法及飞机座舱显示系统，对直线各点的计算没有先后关联，可以充分利用多核处理器和FPGA并行计算的优势提高直线绘制速度，同时不需要对直线的端点进行特殊处理。

本发明的技术方案：一种基于坐标旋转的直线绘制方法，通过坐标旋转将需要绘制的任意角度直线变换为水平的参考直线，从而得到相应位置的颜色值。

优选地，所述的方法包括如下步骤:

通过初始计算得到待绘制直线L的长度l、线宽W、旋转矩阵R和参考直线L′，并预估待绘制直线坐标范围X；

利用旋转矩阵R，逐个计算X范围内点P旋转后的参考点P′位置，并通过参考点P′与参考直线L′的位置关系计算点P的颜色值C；

在计算过程中通过P′与参考直线L′的距离，增加步进跳过X内一定不在直线L内部的点。

优选地，所述旋转矩阵R由待绘制直线L与x轴夹角θ的三角函数组成，具体如下：

优选地，所述参考直线L′取的矩形。

优选地，所述通过根据点经坐标旋转后的点参考直线L′的距离，判定下一点坐标具体方法如下：

当y′W+1时，下一点的

当-W≤y′≤W+1时，下一点的x_next＝x+1；

当y′＜-W时，本行内的直线绘制结束。

优选地，所述预估待绘制直线坐标范围X取X(up down left right)＝(dy+W -W -W dx+W)的矩形区域。