基于QCustomPlot和Qt的曲線繪制及顯示技術

鐘權++沈靜波++路偉欣

【摘 要】為了能夠從多個角度更加直觀地顯示雷達探測目標的參數信息。提出一種在Qt平臺下開發的基于QcustomPlot的曲線繪制和顯示技術。該技術可以方便靈活的定制曲線窗和曲線外觀，簡化了曲線窗的繪制流程，降低了曲線窗繪制顯示技術的開發難度。在某型雷達顯控軟件中，使用該技術對雷達的參數進行曲線化顯示。結果表明，該技術可以清晰流暢且直觀地顯示雷達參數的變化情況。

【關鍵詞】曲線繪制；QCustomPlot；Qt平臺；雷達顯示

Display Technique of Curve Plotting based on QCustomPlot and Qt

ZHONA Quan1，2，3 SHEN Jing-bo1，2，3 LU Wei-xin1

（1.No.38 Research Institute， China Electronics Technology Group Corporation，Hefei Anhui 230088，China；

2.Key Laboratory of Aperture Array and Space Detection，Hefei Anhui 230088，China；

3.Key Laboratory of Intelligent Information Processing，Hefei Anhui 230088，China）

【Abstract】In order to display the information detected by radar more intuitionistic in many aspects.A method of curve plotting and display based on QCustomPlot working on the Qt platform was proposed.It can customize the appearance of windows and curves neatly，simplify the process flow of curve plotting， and make the development easier.The method had been used for displaying the information in some kind of radar.It indicated that the technique can display the change of radar parameters clearly and fluently.

【Key words】Curve plotting；QCustomPlot based；Qt Platform；Display of radar

隨著情報雷達探測手段和信號處理方式的不斷進步，呈現給操作人員的信息也在不斷增多。為了展示這些參數信息，傳統的情報雷達給出了包括P顯、B顯、E顯、A顯等多種二維顯示方式。這些顯示方式給雷達操作人員提供了極大的幫助，例如，A顯信息使他們能夠直觀感受目標強度信息在方位上隨距離變化的情況，從而做出更加精準的判斷和決策。這些信息往往是以二維曲線的方式展現的[1]。雷達顯示軟件為了繪制曲線信息，也采用了多種第三方庫和插件來解決這個問題。在工程實踐中較為常用的有TeeChart[2]、qwt[3-6]等，其中TeeChart表現形式豐富，但是并不開源，對于開發者而言，開發成本較高；qwt具有跨平臺的屬性，代碼開源，但是在實際應用過程中，在一些精細的顯示細節上不能滿足項目需要。本文提出一種在Qt平臺下開發的基于QCustomPlot的多曲線窗繪制及顯示方法，可以在一個界面同時顯示多個曲線窗，改善了傳統情報雷達只能顯示一個曲線窗體的弊端。在接收雷達探測和處理過的目標參數信息后，多曲線窗可以通過簡單配置來改變需要顯示的參數項，通過簡單操作來突出顯示效果。這些參數信息分布在各個子窗上，可以同步顯示，方便操作人員從多個角度直觀的觀察目標參數的變化情況，從而作出更精準的判斷。該方法配置簡單、使用方便，并且具有跨平臺屬性，可以很好的解決上述第三方庫和控件存在的問題，并將這些參數信息以更好的方式顯示給操作人員。

1 相關技術簡介（QCustomPlot介紹）

QCustomPlot是在Qt框架下實現的基于LGPL版權協議的開源項目。主要用來對二維曲線的繪制和數據的可視化。它不需要進一步的庫依賴，而且文檔豐富，使用方便，便于開發人員快速進入開發狀態。

2 曲線繪制及顯示技術的實現

2.1 曲線窗模塊數據處理流程

本文主要針對的是雷達顯示軟件上的曲線窗顯示模塊，所以在討論過程中，曲線窗中的數據均是與雷達顯示相關的航跡參數信息。基于QCustomPlot的曲線窗顯示和繪制模塊主要包括數據接收、數據管理、人機交互和顯示繪制等模塊，其結構組成如圖1所示。數據接收模塊從網絡中接收雷達的航跡參數信息；數據管理模塊包括對所有航跡批數據的管理、對當前需要顯示航跡批的批號管理、重點關注批的批號管理等；人機交互模塊負責曲線窗模塊的外部操作接口；顯示繪制模塊是指在Qt平臺下，使用QCustomPlot控件來繪制由數據管理模塊所管理的數據，并將繪制結果顯示出來。

2.2 曲線窗主界面設計

曲線窗主界面由多個子窗體組成，CzCurvesWindowBase類用來定義子窗體類。曲線窗的具體結構如下：

QList m_CurveCurrentIds； //當前顯示的航跡批號

QList m_CurveCurrentSelIds； //重點關注批的批號

QList m_pzTabWnd； //曲線窗子窗體鏈表

曲線窗主界面主要負責將接收到的航跡參數數據分發到各個子窗體結構中。并提供人機操作接口，將當前需要顯示的航跡批號和需要重點關注的批號信息分發到各個子窗體中。

2.3 子窗體數據管理設計

對于每個子窗體而言，需要繪制多條不同批號的曲線，由QList來表示。不同的曲線對應著不同的批號、亮度、點集數據集以及是否加載所有的數據信息，這些信息由結構CurveData表示。具體數據結構如下：

struct CurveData //曲線數據

{

unsigned long id； //批號

int nAlpha； //亮度

bool bIsAllData； //是否加載所有數據

QList points； //點集

}；

QList m_CurveData； //曲線數據

QList m_CurveCurrentIds； //當前顯示的航跡批號

QCustomPlot* m_Plot； //曲線顯示圖

其中，變量m_CurveCurrentIds保存了當前需要顯示的航跡批號。變量m_Plot是QCustomPlot類的對象，通過該變量，可以直接調用QCustomPlot的各種繪制方法。

2.4 子曲線窗的繪制和顯示技術

對子曲線窗的操作主要通過QCustomPlot類的對象來進行。

2.4.1 定義子曲線窗和曲線顯示的外觀

使用QCustomPlot類所派生的對象來定義子窗體外觀的代碼如下：

m_Plot->plot->xAxis->setBasePen（QPen（QColor（"#f0f0f0"）））；//設置x軸的顏色

m_Plot->plot->xAxis->setTickPen（QPen（QColor（"#f0f0f0"）））；//設置x軸主刻度的顏色

m_Plot->plot->xAxis->setSubTickPen（QPen（QColor（"#f0f0f0"）））；//設置x軸子刻度的顏色

m_Plot->plot->xAxis->setTickLabelFont（QFont（"微軟雅黑"， 10））；//設置x軸刻度標記的字體

m_Plot->plot->xAxis->setTickLabelColor（QColor（238， 238， 238））；//設置x軸刻度標記的顏色

m_Plot->plot->yAxis->setBasePen（QPen（QColor（"#f0f0f0"）））；//設置y軸的顏色

m_Plot->plot->yAxis->setTickPen（QPen（QColor（"#f0f0f0"）））；//設置y軸主刻度的顏色

m_Plot->plot->yAxis->setSubTickPen（QPen（QColor（"#f0f0f0"）））；//設置y軸子刻度的顏色

m_Plot->plot->yAxis->setTickLabelFont（QFont（"微軟雅黑"， 10））；//設置y軸刻度標記的字體

m_Plot->plot->yAxis->setTickLabelColor（QColor（238， 238， 238））；//設置y軸刻度標記的顏色

m_Plot->plot->setBackground（QBrush（Qt：：NoBrush））；//設置窗體背景的畫刷

使用QCustomPlot類所派生的對象來定義子窗體中曲線的顯示樣式的代碼如下：

m_Plot->plot->legend->setVisible（true）；//設置圖例說明是否可見

m_Plot->plot->graphs[id]->setScatterStyle（（QCPScatterStyle：：ScatterShape）uiselctScatterStyle）； //設置點的樣式

m_Plot->plot->graphs[id]->setLineStyle（（QCPGraph：：LineStyle）uilineStyle）；//設置線條的樣式

QCustomPlot類還給出了其它一些定義子曲線窗和曲線顯示外觀的函數

2.4.2 數據的更新

調用QCustomPlot：：addData（double x， double y）函數將實時的曲線點加入到曲線點集中，調用QCustomPlot：：replot（）函數重繪當前子窗體中的顯示。

2.4.3 數據的刪除

調用QCustomPlot：：removeGraph（graphs[id]）函數刪除給定批號的曲線，調用QCustomPlot：：replot（）函數重繪刪除某些曲線后的實時顯示。

3 應用實例

（b）

圖2 曲線窗的顯示效果

在某項目中采用Qt4.8.0進行曲線窗繪制和顯示的開發設計，顯示效果如圖2所示。實際應用表明，該曲線窗可以很好的滿足項目的實際需要，并且能夠方便的移植到新的項目中去，在不同的平臺上表現一致。

4 結論

本文提出一種在Qt平臺下開發的基于QcustomPlot的曲線繪制和顯示技術。該技術可以方便靈活地在一個界面同時顯示多個曲線子窗，豐富了雷達參數信息的顯示效果，簡化了曲線窗的繪制流程，降低了曲線窗繪制顯示技術的開發難度。該技術已經應用在多款雷達顯控軟件中。應用結果表明，該技術可以清晰流暢且直觀地顯示雷達參數的變化情況。

【參考文獻】

[1]丁鷺飛，耿富錄.雷達原理[M].4版.西安：西安電子科技大學出版社，2009：4.

[2]陳俊良，葉林，葛俊鋒，等.TeeChart控件在實時檢測系統上位機軟件中的應用[J].2015，28（6）：13-15.

[3]高菲，袁媛，林成地，等.Qwt類庫在二維云圖繪制中的應用[J].現代電子技術，2014，37（14）：100-102.

[4]XU H，SHAN P，CHEN K，et al.Design and implementation of limestone activity real-time detection system based on Qt/Qwt[C]//ICMMCCE 2015：1444-1448.

[5]許豪，張政，陳可.基于Qwt的實時波形繪制的實現[J].電子技術與軟件工程，2014（23）：70.

[6]沈靜波，鐘權，趙艷麗.基于QwtPlot3D的雷達三維回波顯示技術[J].空軍預警學院學報，2016，30（2）：86-88.

[責任編輯：田吉捷]