GDI+测井曲线绘图中效率提升的研究
作者：王宇飞赵正文李瑶
来源：《数字技术与应用》2013年第03期
摘要：GDI+提供了快速、简单、有效的程序开发方式。
大量测井原始数据生成测井曲线时，绘制对象的增加严重制约了GDI+的绘图效率。
双缓冲技术的使用，可以有效避免图形的闪烁；使用内存中已有图形，可以减少测井曲线的绘制过程，显著提高图形绘制效率。
关键词：测井曲线双缓冲内存图形绘图效率
中图分类号：P631.84 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）03-0083-02
1 前言
GDI（Graphics Device Interface，图形设备接口）的主要任务是负责系统与绘图程序之间的信息交换，处理所有Windows程序的图形输出。
通过GDI众多函数，软件开发人员不需要关心设备驱动及具体硬件设备，就可以将应用程序的输出转化为硬件设备上的输出，实现程序与硬件设备的隔离，方便开发工作。
GDI+是GDI的升级版本，在GDI的基础上进行了了大量的优化和改进工作，使得它的易用性更好。
GDI其中的一个好处就是用户不必知道任何关于数据怎样在设备上绘制图像的细节，GDI+更好地拓展了这一优点，GDI是一个中低层API，用户必须需要知道设备情况，而GDI+是一个高层的API，用户可以不必知道设备情况，GDI+的体系结构如图1。
此外，GDI+不但在功能上比GDI强大很多，而且在代码编写方面也要显得更加简单方便，这将使得其很快成为Windows图形图像程序开发的首选。
2 测井曲线绘制中存在问题
测井是油田勘探与开发过程中确定和评价油、气层的重要方法之一，是解决地质问题的重要手段。
通过测井能直接为石油地质和工程技术人员提供各项资料和数据，以指导油田生产。
然而，通过测井设备测量出的大多是一系列离散或连续的数值型数据，同时这也是它们在数据库中的存储形式，即使经验丰富的测井解释人员要想在几百甚至几千米井深的海量测井数据中获得解释结论也是相当困难的，不利于测井数据发挥其功用。
将各类测井数据以图像的形式直观的展示在测井解释人员面前，更方便于测井数据的解释与分析。
由于油田勘探与开发过程中，井深一般都在几百米甚至几千米。
以一米八个采样点，井深1000米就有8000个采样点。
按照1280×800的分辨率进行绘制，也需要10个屏幕长度的界面来绘制。
同时，测井曲线图中的对象需要进行、调整显示顺序等操作。
如果在绘制过程中，将所有对象进行绘制，图形会出现严重闪烁和操作延迟现象。
因此，有效提升绘图效率的方法是必需的，以此达到测井解释人员的使用要求。
3 双缓冲技术
在测井曲线对象绘制过程中，绘制函数将测井曲线中的所有图形元素一个接一个地在目标设备上进行绘制。
在测井对象移动过程中，每移动一个像素测井曲线图就需要重新绘制。
闪烁现象就是因为屏幕上的图像前后反差太大而造成的。
其实每次要在界面上绘制的整个图像与前面的图像相差都很小。
但是由于绘图过程有时间延迟，使得整个图像被分成一个个反差很大图像。
如果将所有异步输出的图像同步显示出来，那么问题就解决了。
“双缓冲”技术就是为了解决界面闪烁而采用的一项技术。
它并不是直接绘到界面上，而是先将图形元素绘制在内存中一个虚拟的、与界面同样大小的区域上，界面变化时将这个内存中的图像一次性绘制到屏幕上，原理如图2所示。
双缓冲技术的绘图操作大部分需要在内存中完成，因此不会对绘图速度有很大制约。
当绘制复杂图图形时，使用双缓冲技术，能有效地防止画面的闪烁。
在引入GDI+的.Net环境下，实现双缓冲很简单。
只需以下两个步骤：1、建立缓冲区位图，通过缓冲位图生成Graphics对象，使用该Graphics对象进行测井曲线绘制；2、将已绘制好的缓冲图像拷贝到界面上显示。
双缓存实现代码如下：
protected void OnPaint（object sender， PaintEventArgs e）
{
//建立缓冲区位图，生成Graphics对象
Bitmap bitmapBuffer = new Bitmap（this.Width， this.Height）；
Graphics bg = Graphics.FromImage（bitmapBuffer）；
//图形绘制函数
plot.Draw （）；
//将绘制好的图像拷贝到界面上
e.Graphics.DrawImage（bitmapBuffer， new Point（0， 0））；
}
4 内存已绘制图形
在实际测井过程，油井深度可能达到几百米或者几千米。
根据测井常用的比例尺1：200进行换算，最少需要几十、几百个屏幕的图形。
因此，在系统内存中开辟如此巨大的内存空间
是不可能的，也不是必需的。
最好的解决方法是每个改变图形的事件发生之后，只绘制一个屏幕区域内的测井曲线图形，然后将该测井曲线图形显示到界面上。
4.1 测井曲线对象拖动
测井对象（道和曲线）在移动过程中，会出现移动的红色虚线边框。
如果在移动过程将所有对象全部绘制，必定出现严重的闪烁现象。
同时，绘制全部深度的图形，更会影响图形绘制速度，产生操作延迟。
使用内存已有图形，可以有效地解决该问题。
利用内存中已经存在的测井曲线图形，可以快速、有效地解决此问题。
移动对象过程中，背景测井曲线图形是不改变的，只是在背景图上绘制移动的红色虚线边框。
步骤如下：1、将内存中的测井图形绘制到界面上，然后再绘制移动中的红色虚线边框；
2、绘制移动过程中的红色虚线边框。
protected void panel_MouseMove（object sender， MouseEventArgs e）
{
//根据panel对象生成Graphics对象
Graphics gPanel = panel.CreateGraphics（）；
//绘制测井图形至界面
gPanel.DrawImage（this.bmpBackground）；
//根据鼠标位置，绘制红色虚线边框
this.redFrame.Draw（e.X， e.Y）；
}
4.2 测井图形滚动
通过滚动条或鼠标滚轮向下滚动时，测井曲线图形会随着事件的发生而改变。
每当发生滚动事件时，一般都会该界面区域的对象全部绘制显示到界面上。
但是这里可以使用内存中存在的图形来提高绘图效率。
大多数情况下，滚动条的滚动幅度都不会很大，这时新绘制图形与旧图形会有重叠部分。
将新图形与旧图形的重叠图形重复利用，不是将新图形全部绘制，会极大提高绘图效率。
步骤如下：
（1）在内存中分配新图形的位图对象bitmapNew，通过该位图生成Graphics对象；
（2）记录滚动条的新位置值newPosition和旧位置值oldPosition；
（3）计算滚动条偏移值（offset，即滚动条拖动距离oldPosition–newPostion）；
（4）根据偏移值offset，使用Graphics对象的DrawImage（Image img， Point pt）方法将图形重叠部分绘制到位图bitmapNew的指定位置；
（5）绘制新图形与旧图形未重叠的图形；
（6）将得到的新图形输出到界面上。
5 结语
测井曲线对象的操作过程中，需要频繁刷新显示图形，使用双缓冲技术可以有效地提高图形显示性能。
利用内存中已经存在图像技术，可以有效提高曲线对象拖动和整体图形滚动的显示效率，避免操作延迟、图形绘制缓慢的缺点。
通过使用以上两项技术，可以有效地提高测井曲线绘图效率，达到测井公司应用的标准。
参考文献
[1]李漾.基于数据库的成像测井图像解释系统的研究与开发.哈尔滨商业大学学报，2002年6月，第3期，第18卷：311-314.
[2]王磊.基于GDI+的图形图像处理[J].苏州市职业大学学报，2008.19（4）：7-9.
[3]Chand M.GDI+图形程序设计[M].北京：电子工业出版社，2005.
[4]Christian Nagel，Bill Evjen.C#高级编程（第6版）[M].北京：清华大学出版社，2009.。
