计算机图形技术在数据计算方面的应用

李震

摘要：本文探讨了交互式计算机图形技术，分析了可视化技术在数据挖掘中的应用，研究了可视化数据挖掘模型的构建，希望能够为相关工作者带来一定的参考，打造更加安全可靠的网络环境。

关键词：计算机图形;数据挖掘;可视化

中图分类号：TP391.4 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）11-0069-02

0 引言

数据可视化技术（Data Visualization）是指借助计算机图形技术与图像处理技术，将数据转换为图形或图像且直观呈现在屏幕的技术，可见该技术具备一定的交互性。由此可见，该项技术融合了计算机图形学、图像处理、辅助设计、人机交互等众多技术。数据可视化的概念衍生于科学计算可视化，而随着互联网技术与电子商务的高速发展，信息可视化（Information Visualization）的诞生也逐渐成为目前数据可视化的焦点[1]。所以，数据挖掘更多时候会被视作为可视化的一种，也就是借助可视化技术去实现知识发现、信息传输与数據挖掘的功能，为决策制定提供支持。基于这一观点，不难发现数据挖掘与数据可视化密切相关，两者存在大范围重叠。

1 交互式计算机图形技术

在现如今的计算机图形处理当中，交互式计算机图形处理技术属于常见且使用的一项技术，在整个计算机图形技术领域有着不可小觑的地位。文章将主要对该项技术展开分析。

1.1 图形技术含义

计算机图形技术属于计算机研究领域中的重点，对于图形技术的准确定义基本上为利用计算机进行数据与图形转换的技术。而交互式计算机图形技术则依托其独有优势在计算机图形处理当中使用最为频繁，所以很多时候计算机图形技术被称作为交互式计算机技术。顾名思义，交互式也即是相互之间的沟通交流，而交互式的计算机图形技术在使用中需要交互软件的辅助才能让用户与计算机展开顺畅的交流，同时还要用到交互式的绘图设备去辅助完成。

1.2 交互式图形技术的软件支持

绘制交互式图形一定要结合计算机的软件与硬件去协调完成，而并不是单独技术便能实现的。具体来讲，要用的硬件设备为主机与输入、输出设备等，而软件则包含图形系统、应用模型与程序。下文将主要针对交互式图形技术的软件技术进行分析：

（1）图形系统：作为系统的关键组成，主要包含图形子程序，能够提供大量的图形功能，同时对输出设备毕竟你选哪个驱动，从而得出对应的图形;（2）应用模型：该部分的主要作用在于为显示的图形带来数据支持，并且对具体对象的详细信息进行描述，因此该部分能够对图形当中的众多对象展开描述，发挥着原始数据文件保存作用;（3）应用程序：该部分属于图形系统的基础，能够基于应用模型去得到具体对象的数据信息，同时会对数据展开处理且在图形系统当中产生对象数据信息的图形，最终将图形呈现在输出设备上，被用户识别与应用。上述的三个部分为交互式图形处理技术的主要软件支持。

1.3 计算机图形处理语言

计算机图形处理语言类型众多，如DirectX、OpenGL、Java3D等等，当前大多数专业工作人员进行三维程序的编写会用到OpenGL，原因在于能够更好地去现实图形与图像，而对于大量非专业人员来讲，该项技术的应用在许多方面都存在一定的困难[2]。

相对来讲，Java3D在进行计算机图形处理时尤其是3D图形处理，有着强大的性能，而且Java在计算机软件与互联网的设计当中经常见到，该项技术主要是基于OpenGL开发与完善的，在针对三维的图形处理上有着一定的优势[3]。同时Java3D也是更高层次面向对象技术的拓展，能够对3D图形数据进行高效处理，在进行图形局部或是某个图形的增减、旋转、平移等操作当中有着更高的便捷性，而且还能够对更多元、丰富的三维图形进行处理。当然，在图形处理当中应用Java语言还有一个很重要的原因在于其平台无关性，因为在不同的操作平台当中的问题处理存在差异，因此各个平台的JVM不同，而使用Java语言设计出来的3D图形能够在浏览器中直接显示出来，所以Java3D能够实现随处运行的优势，在各平台中均可运行，从而更方便使用最新的立体图形加速技术。

Java3D采用的是树形场景图结构，这一结构的优势便在于能够对特殊3D效果显示进行实时处理，其中Java3D API的低层图形结构集成了许多不同类型低层API的优势点，而高层结构则综合了场景图模型，开发人员只需要对其中的各个对象及组成元素集中精力，而不需要过多地去设计几何形体与描绘代码[4]。

2 数据挖掘与可视化技术

数据挖掘也即是从海量数据中进行知识提取，基于广义角度来看，数据挖掘过程属于从数据库中进行有意义知识的挖掘过程，该过程也被视作为数据管理与分析技术的延伸。而可视化在数据挖掘中能够让用户基于视觉去直观理解复杂数据，通过对多重维数和多重图形窗体的存在形态进行直接观察，能够快速找到数据发展趋势，进而对数据挖掘模型可信度进行验证。现阶段，在数据挖掘中应用可视化技术，通常会将其用作为技术手段，比如生成视图、解析复杂数据结构以及显示数据分析结果，而其中的分析方法并不属于可视化范畴。可视化的核心思想在于利用图形与图像去表达数据，从而将数据中的隐藏信息直观地以图形的方式进行表现，大大提高信息获取速度。而可视化与图形密切相关，计算机图形技术同样是数据挖掘可视化的关键手段。数据可视化作为数据分析中的关键环节，是对数据库中数据的可视化，目前的研究重点将数据按照不同的抽象层次进行融合，为用户展现出多样化的表现形式，被称作为“前端展示”。通过将数据的不同属性利用多维数据的方式去表达，能够让用户通过不同维度去观察数据，更有助于决策制定。

2.1 数据挖掘中可视化技术的提出

随着数据库的不断扩张以及计算机性能快速提升，用户需要存储与表现的信息也逐渐增长。但摆在现实前的最主要问题是不管数据库如何扩张或是计算机处理能力多强，人脑对新信息的吸收与处理能力在速度方面存在一定瓶颈。数据的急剧增大，而人类的视觉与大脑则难以支撑以数据形式开展的工作要求，所以一定要有可视化工具予以辅助。在强大的计算机处理能力与可视化技术加持下，人脑对信息的吸收与处理难度得到简化，而且可视化技术的应用还会找到用其他手段难以察觉的规律。

从大量数据挖掘算法生成模式来看，仅有很少一部分信息可以利用文字形态进行评断，所以应用可视化技术能够成为用户与计算机之间进行交互的桥梁，能够给用户带来更多与数据和知识相关的信息，并且这类信息以直观形式呈现。尽管这在数据挖掘系统当中并不是不可缺失的组成部分，但是能够发挥重要作用，同时过去传统的数据挖掘过程无法可见且抽象，用户也不能对挖掘过程中有干预，换句话讲更像是“暗箱操作”，所以用户会对系统给出的结论有所怀疑。而在可视化技术的加持下，用户对整个数据挖掘过程进行密切观察，有效改善了众多数据挖掘系统当中的不足。

2.2 可视化技术在数据挖掘中的作用体现

过去传统的数据挖掘主要核心在于机器，而加入了可视化技术的数据挖掘则将核心放在人本身。以人为主核心的数据挖掘能够实现可视化与数据挖掘的有效融合，大大提高数据挖掘过程的效率。具体来讲，可视化技术在数据挖掘中所体现出的作用有几点：

（1）实现数据与知识的可视化，能夠充分借鉴人类模式识别能力进行评估，也能提高数据挖掘结果模式的有效性;（2）基于可视化技术构建起的用户与数据挖掘系统的交互“桥梁”更有助于双方沟通，促使用户可以立足自己的专业领域去调整数据挖掘过程，对挖掘结果进行优化;（3）可视化聚焦在数据挖掘当中的应用不仅能够环节计算机与用户的压力，也能为今后的数据库发展打好基础。

3 数据挖掘可视化模型

为了保证可视化图形的多样显示与数据集的完全独立，则需要应用面向对象技术，目的在于为可视化图形及数据集去构建对象，并且确保两者的差异性。其中数据集对象主要功能在于从数据源中获得数据，再对可视化对象进行驱动，进而得到显示;而可视化图形对象主要功能在于向用户带来显示与查询的交互方法，用户则能够采取其中的方法去实现对可视化数据集的选择与改变操作。如此一来，能够形成全新的可视化图形数据机制，按照此机制便能构建数据挖掘可视化（DVM）模型[5]。

在这一模型当中，用户能够借助交互式的显示与查询手段去获悉想要的信息，换句话说终端用户能够在可视化类中对查询语句进行定义，借助查询处理器去获得数据且形成数据对象，然后在数据驱动以及可视化技术的支持下，查询结构最终会以可视化的方式呈现出来。同时，用户也能够对直接进行语句查询去获得想要的结果。

4 结语

综上所述，计算机图形技术中的核心在于可视化技术，随着可视化技术在数据挖掘的融合逐渐深入，在发展中也早已形成可视化数据挖掘，而可视化分析在大量复杂数据面前能够提供极大帮助，大大提高了决策速度与合理性。目前，交互式计算机图形学为可视化技术发展带来巨大提升，特别是JAVA3D所具备的可移植性，能够在多种平台中运用，大大改善了过去可视化程序的局限，在计算机数据处理中对该项技术的应用也愈发广泛。

参考文献

[1] 胡垂立.基于GIS模型的计算机图形处理技术研究[J].北京印刷学院学报，2018（03）：75-78.

[2] 肖光宇.计算机图形技术在数据计算方面的应用[J].信息与电脑（理论版），2017（13）：124-125.

[3] 褚含冰.云计算访问控制技术研究综述[J].赤峰学院学报（自然科学版），2019（10）：38-40.

[4] 黄今慧，石海超，林佳男.计算机图形技术在数据计算领域的应用[J].电子世界，2016（22）：155-156.

[5] 唐云，罗俊松.计算机图形技术在数据计算方面的应用[J].制造业自动化，2010（12）：198-200.