一种基于Web的实验波形反演方法技术

本发明专利技术公开了一种基于Web的实验波形反演方法，属于web平台教学技术领域，目的在于解决Web端对波形数据进行反演的方式在线上实验教学中教学作用不佳的问题。其通过模拟采集实验波形数据，反演实验波形的绘制过程。同时Canvas上只绘制可视区域的实验波形，降低Web端渲染压力。实验波形曲线在同一条垂直方向的像素线上有多个实验波形数据点时，只绘制最大、最小值，既降低Web端渲染压力，又保证实验波形的形状不变。通过实验波形测量工具对实验波形区间进行时间和幅度测量，实验波形绘制过程中触发交互事件和考题，方便知识点插入及考核。反演过程结合实验视频、动画进行教学和演示并记录学生数据，方便教学统计。本发明专利技术适用于基于Web的实验波形反演方法。于基于Web的实验波形反演方法。

【技术实现步骤摘要】
一种基于Web的实验波形反演方法


[0001]本专利技术属于web平台教学
，具体涉及一种基于Web的实验波形反演方法。

技术介绍

[0002]随着网络时代的发展，极大的促进了教育信息化。许多学校已经建立了信息化的教学系统。线上实验教学作为一种新兴教学模式，成为传统线下教学的有益补充。教师将实验视频和实验波形文件上传至线上实验课程。学生在线上学习实验课程，训练思维能力，掌握实验相关知识，提高实验操作水平。
[0003]目前Web端对波形数据进行反演的主要手段是基于HTML5的Canvas API实现。从服务器请求获取波形配置和数据，根据波形配置在Canvas上绘制时间和幅度标尺，根据波形当前可视区域计算得到波形数据点并连接成曲线绘制到Canvas上。通过波形控制区域操作波形的平移和缩放。目前Web端对波形数据进行反演的方式无法在线上实验教学中起到很好的教学作用。具体表现如下：
[0004]1、无法反演实验波形的绘制过程。如同折线图一般直接将所有实验波形数据点展示出来，学生无法身临其境的感受波形实时变化，代入感不强。
[0005]2、无法加入交互事件和考题，学生没有参与感，教学达不到训练的目的。
[0006]3、实验波形与实验视频、动画需要单独打开，学生学习过程中需要在视频、动画、波形之间来回切换，学习起来极不方便。
[0007]4、没有实验波形测量工具，不方便学生对波形进行测量操作。
[0008]5、没有统计学生每次的学习记录，教师无法得知学生学习情况。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于克服现有技术在线上实验教学的不足，提供一种基于Web的实验波形反演方法。
[0010]本专利技术采用的技术方案如下：
[0011]一种基于Web的实验波形反演方法，包括以下步骤
[0012](1)在Web端导入实验波形文件，通过JavaScript解析文件中包含的波形通道、波形采样率、波形数据点、波形标签数据；根据波形采样率计算得到波形数据点的间隔采样时间，获取波形原始采样速度；
[0013](2)按照波形通道数量在Canvas上生成相同的波形绘制区域，垂直分布在Canvas上；波形绘制区域包括但不限于标尺、波形曲线、波形标签；
[0014](3)通过配置波形参数，自定义修改标尺、波形曲线、波形标签的样式以及内容的显示；根据波形原始采样速度和采样速度倍率值，计算得到波形实际采样速度；通过修改采样速度倍率值，控制波形的绘制速度；
[0015](4)根据时间标尺与幅度标尺的配置参数，计算得到Canvas上的像素与标尺刻度值的映射关系，实现波形数据点坐标转换为Canvas上的像素坐标；
[0016](5)通过requestAnimationFrame将当前时间的增长用来驱动波形数据的模拟采集和波形的绘制更新，实现实验波形绘制过程的反演；
[0017](6)通过实验波形测量工具对实验波形区间进行时间和幅度的测量；通过横向平移垂直于时间标尺上的两条辅助线，自动计算出两条辅助线之间的时间差，实现对波形区间时间的测量；通过纵向平移垂直于幅度标尺上的两条辅助线，自动计算出两条辅助线之间的幅度差，实现对波形区间幅度的测量；
[0018](7)监听当前波形采集的进度，当波形采集进度到达预设的值时，则触发预设的事件；触发事件时暂停波形的采集与绘制，当事件结束后恢复波形的采集与绘制，在实验波形绘制过程中穿插交互事件和考题，实现知识点加入及考核；
[0019](8)在Web端导入实验视频、动画资源，通过预设视频、动画的播放事件，在波形采集进度到达预设值，或者由其它事件触发实验视频、动画的播放；监听视频、动画播放结束事件，当播放结束后可以触发预设的事件；
[0020](9)实验波形绘制结束后，通过点击提交按钮，将本次学习实验波形的开始时间、结束时间、事件记录、考题成绩的数据处理成JSON格式，通过AJAX回传给平台生成学习记录，实现教学统计。
[0021]进一步地，所述步骤(5)中还包括：
[0022](5.1)模拟采样：按照波形实际采样速度，从波形数据的第一个点开始依次向后定时进行采集，每次采集后更新最近一次采集点的位置，即波形采集进度，根据波形采集进度获取到已经采集到的波形数据；
[0023](5.2)波形绘制：为了降低波形在Web端的渲染压力，只绘制当前可视区域范围的波形，通过采样率和可视区域的时间范围计算得到当前可视区域需要的波形数据点的数量，从已经采集的波形数据中，按照采样时间由近到远的顺序获取所需的波形数据点，并转换为在Canvas上的坐标点，通过Canvas绘制线段的方式将这些点按顺序依次连接形成一条连续的曲线；在同一条垂直方向的像素线上只绘制幅度最大、最小的两个波形数据点，既降低了Web端的渲染压力，又保证波形的形状不变；
[0024](5.3)波形标签：波形标签对波形曲线进行标记，记录当前标记的时间和标签的内容，根据波形标签标记的时间值，将波形标签与其对应时间值相同的波形数据点关联在一起，当绘制到关联的波形数据点的时候，会在当前时间值上绘制一条垂直于时间标尺的虚线，在虚线旁边通过Canvas绘制文本的方式绘制出标签内容；
[0025](5.4)波形控制：通过控制波形数据模拟采样的开始、暂停、继续、重置，实现对波形绘制的控制，通过调整波形标尺的范围，控制波形的平移与缩放。
[0026]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0027]1、本专利技术中，通过模拟采集实验波形数据，反演实验波形的绘制过程。同时Canvas上只绘制可视区域的实验波形，有效降低Web端的渲染压力。实验波形曲线在同一条垂直方向的像素线上有多个实验波形数据点时，只绘制最大、最小值，既降低了Web端的渲染压力，又保证了实验波形的形状不变。通过实验波形测量工具对实验波形区间进行时间和幅度的测量，实验波形绘制过程中可以触发交互事件和考题，方便知识点的插入及考核。在实验波形反演过程的同时结合实验视频、动画对学生进行教学和演示，并记录学生每次学习的开始时间、结束时间、操作步骤、成绩等数据，方便教学统计。
具体实施方式
[0028]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0029]一种基于Web的实验波形反演方法，包括以下步骤
[0030](1)在Web端导入实验波形文件，通过JavaScript解析文件中包含的波形通道、波形采样率、波形数据点、波形标签数据；根据波形采样率计算得到波形数据点的间隔采样时间，获取波形原始采样速度；
[0031](2)按照波形通道数量在Canvas上生成相同的波形绘制区域，垂直分布在Canvas上；波形绘制区域包括但不限于标尺、波形曲线、波形标签；
[0032](3)通过配置波形参数，自定义修本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Web的实验波形反演方法，其特征在于，包括以下步骤(1)在Web端导入实验波形文件，通过JavaScript解析文件中包含的波形通道、波形采样率、波形数据点、波形标签数据；根据波形采样率计算得到波形数据点的间隔采样时间，获取波形原始采样速度；(2)按照波形通道数量在Canvas上生成相同的波形绘制区域，垂直分布在Canvas上；波形绘制区域包括但不限于标尺、波形曲线、波形标签；(3)通过配置波形参数，自定义修改标尺、波形曲线、波形标签的样式以及内容的显示；根据波形原始采样速度和采样速度倍率值，计算得到波形实际采样速度；通过修改采样速度倍率值，控制波形的绘制速度；(4)根据时间标尺与幅度标尺的配置参数，计算得到Canvas上的像素与标尺刻度值的映射关系，实现波形数据点坐标转换为Canvas上的像素坐标；(5)通过requestAnimationFrame将当前时间的增长用来驱动波形数据的模拟采集和波形的绘制更新，实现实验波形绘制过程的反演；(6)通过实验波形测量工具对实验波形区间进行时间和幅度的测量；通过横向平移垂直于时间标尺上的两条辅助线，自动计算出两条辅助线之间的时间差，实现对波形区间时间的测量；通过纵向平移垂直于幅度标尺上的两条辅助线，自动计算出两条辅助线之间的幅度差，实现对波形区间幅度的测量；(7)监听当前波形采集的进度，当波形采集进度到达预设的值时，则触发预设的事件；触发事件时暂停波形的采集与绘制，当事件结束后恢复波形的采集与绘制，在实验波形绘制过程中穿插交互事件和考题，实现知识点加入及考核；(8)在Web端导入实验视频、动画资源，通过预设视频、动画的播放事件，在波形采集进度到达预设值，或者由其它事件触...

【专利技术属性】
技术研发人员：张中雷，徐国标，
申请(专利权)人：成都泰盟软件有限公司，
类型：发明
国别省市：