1、厦门大学软件学院毕业设计（论文）开题报告 学生姓名 班级 学号 指导教师姓 名 职称 所在单位 厦门大学软件学院 毕业设计（论文）题 目 NMR（核磁共振）仪器控制软件开发 基于 DRAW2D 的 FID 图和 Spectrum 图处理 1、毕业设计（论文）的 目标： 1.1 项目背景 为贯彻落实国家中长期科学和技术发展规划纲要（ 2006-2020 年），提升国产科学仪器设备的市场竞争力，增强科研自主装备能力，有效支撑我国科技自主创新和经济社会发展， 2006 年初科学技 术部向全国各界征集“十一五”科学仪器研究开发项目建议。科技部共收到 842 份建议，经充分凝练，召开 20 多次会议征求
2、 300 多位专家意见，历时十个月，最后确定“十一五”前三年精选 13 个课题为重点攻关内容，“ 300MHZ500MHZ 核磁共振波谱仪的研制”为其中之一。 该课题目标是：“从自主创新研究核磁共振波谱仪核心技术入手，发展核磁共振应用软件，系统集成核磁共振波谱仪，建立国家核磁共振波谱仪研制平台，提高和增强核磁共振及相关领域的持续创新能力和国际竞争力。” 目前，国家在该领域的研究仍然属于空白，国内核磁共振领域 的研究都是依赖国外几家大厂商生产的核磁共振设备。 尽管我国已进口 350 多台谱仪，总价值超过一亿美元，却依旧远远无法满足科研需求，这种局面显然已成为自主创新的桎梏，迫切需要在国家中长期科
3、学和技术规划纲要指引下探询一条实现核磁共振谱仪研 -学 -产相结合的道路，实现核磁共振谱仪自主创新与集成。 本论文将以该课题为背景，重点研究在 NMR 控制软件系统中，如何处理 FID 图和Spectrum 图；应用软件工程技术，开发出高可重用性，高维护性的图形处理模块。 1.2 软件整体目标 （ 1） 实时准确灵活控制谱仪硬件 （ 2） 丰富易用 的实验设计（图形化脉冲序列设计） （ 3） 强大易用的数据处理（达到现有的商业化 NMR 数据处理软件水平） （ 4） 跨平台（ Windows、 Linux 和 Unix） （ 5） 人性化的用户界面 1.3 基于 DRAW2D 的 FID 图和
4、 Spectrum 图处理的目标 （ 1） 学习和掌握 DRAW2D 技术 （ 2） 图形显示设计 （ 3） 图形放大、缩小设计 （ 4） 图形移动设计 （ 5） 图形排列设计 （ 6） 图形积分设计 （ 7） 图形寻峰设计 （ 8） 坐标轴绘制设计 （ 9） 图形结构层次的设计 （ 10） 曲线矢量数据算法的研究 （ 11） 用户坐标系与设备坐 标系的转换 2、实现方法 ： 2.1 基本环境 开发工具： eclipse 3.3 开发语言： Java jdk1.6.0 开发平台： Windows XP； Linux 开发使用的插件： GEF-ALL-3.3RC, Subclipse-1.2.4
5、 软件建模： EclipseUML2007 软件管理： IBM Rational ClearCase 性能测试： IBM Rational Quantify 2.2 模块关系 ： 系统根据功能划分不同的模块，图形模块与其他模块之间的关系如下 : 图 1 NMR 仪器控制软件模块划分 2.3 图形模块的实现 （ 1） DRAW2D 技术介绍 DRAW2D 是 SWT 平台上的图形库，可以用它定制属于自己的、不依赖于特定操 作系统本地组件的上层组件；也可以用它开发基于图形的应用程序。 DRAW2D 库依赖于 SWT（不依赖 JFACE），提供了完整的图形应用程序开发包，使用它几乎可以作出任意的图形
6、，但是除了简单的几何图形以外，任何图形都需要自己手绘、或者用已有的图形进行组合； 另外 DRAW2D 不支持对各种事件的响应 ，所以如果要让图形能够处理事件，必须自己添加代码，这样虽然麻烦一点，但增加了图形处理的灵活性。 DRAW2D 基础架构如图 2。 LWS 是 DRAW2D 的核心部件，它包含三个主要组成部分：RootFigure 是 LWS 中所有图形的根，也就是说其他图形都是直接或间接放在 RootFigure 里的； EventDispatcher 把 Canvas 上的各种事件分派给 RootFigure，这些事件最终会被分派给适当的图形 ； UpdateManager 用来重绘
7、图形，当 Canvas 被要求重绘时， LWS 会调用它的 performUpdate()方法。 LWS 是连接 SWT 和 DRAW2D 的桥梁，利用它，不仅可以轻松创建任意形状的图形（不仅仅限于矩形），同时能够节省系统资源（因为是轻量级组件）。 Figure数据池 界面 框架模块 通讯模块 远程仪器 模块 NMR模拟 模块 图形模块 数据输出 模块 软件控制 模块 基本数据 处理模块 扩展数据 处理模块 数据池访问模块 是要显示的图形，在它的上面可以包含其他的子图形 (Figure),图形的内容都要自己设计。这里使用 Figure.paintFigure(Graphics graphics
8、)来定制自己的图形。 图 2 DRAW2D 的基本架构 （ 2） 图形模块的关键就是利用 DRAW2D 技术，弄清楚 FID和 Spectrum 各自图形之间的层次关系，显示和绘制 FID和 Spectrum 图形。另外，因为 Figure 本身没有现成的事件操作，因此必须自己为图形添加各种事件 (鼠标操作、键盘操作等 )，来处理用户的操作。 （ 3） 实验中采集到的 FID 的数据量在 104-106 之间，如果之间在屏幕上绘制这些数据，图形处理的效率将会非常低，这要求尽可能的 去掉对最后结果影响不大的点，从而提高用户和图形的交互能力。这就涉及到了矢量数据压缩的问题，因此需要运用现有的或者自
9、己设计矢量数据压缩算法来解决这个问题。 3、时间进度安排 ： 2008 年 2 月 22 日 -2008 年 3月 22日 详细阅读各类文档，包括系统需求分析文档，系统开发设计文档，系统菜单功能说明文档等等；总体上理解项目要实现的目标和项目的基本框架；运行现有的程序了解系统的功能。 2008 年 3 月 23 日 -2008 年 3月 31日 提交毕业设计开题报告，并在导师的指导下对开题报告作进一步的改进。 2008 年 4 月 1 日 -2008 年 5月 10日 具体深入的学习和研究图形模块的设计框架和实现方法；学习 SWT、 JFACE 的事件处理；学习 RCP 插件开发技术；学习 DR
10、AW2D 的基本架构和实例；学习和研究矢量数据压缩算法；学习和研究用户坐标系与设备坐标系之间的转换。 2008 年 5 月 11 日 -2008 年 5月 25日 协助学长完成图形设计模块 2008 年 5 月 26 日 -2008 年 5月 31日 对图形模块进行白盒测试和黑盒测试。 确认软件功能，由开发人员确认所需要的功能匀已经完成，实验操作人员完成具体功能检查。 2008 年 6 月 1 日 -2008 年 6月 11 日 整理项目过程中的文档，提交毕业论文，准备毕业答辩。 指导教师审核意见： 指导教师签名： 2008 年 3 月 31 日 毕业论文任务书 题 目： NMR（核磁共振）仪
11、器控制软件开发 基于 DRAW2D 的 FID 图和 Spectrum 图处理 目标要求： 如何有效的显示和处理 FID 图和 Spectrum 图，一直是核磁共振谱仪研制中的一个难题，因为 FID 图和 Spectrum 图的结构非常复杂，它们又 包含了坐标轴和网格等子图。另外为了提高用户与图形之间的交互性，又需要 FID 图和Spectrum 图具有高效的处理用户事件的能力。 本文的主要目的就是为了解决如何高效的显示和处理 FID图和 Spectrum图。为了实现这一目标，本文对 FID 图和 Spectrum 图做了详细的需求分析。在此基础上，本文运用 java 的最新技术 DRAW2D
12、，架构了 FID 图和 Spectrum 图的层次结构，并且用 DRAW2D 技术设计了 FID 图和 Spectrum 图处理过程中的类，这为显示和处理 FID 图和 Spectrum 图提供了基础。另外，为了高 效的显示和处理 FID图和 Spectrum 图，提高用户和图形之间的交互性，本文分析了几种矢量数据压缩算法，并且设计和实现了一种新的矢量数据压缩算法。为了能够使 FID 图和Spectrum 图能够显示在屏幕上，本文设计了用户坐标系到设备坐标系的转换。 具体的目标可以分为以下 6 点： （ 1） 学习和掌握 java 的最新技术： SWT， JFACE,RCP,DRAW2D， S
13、VN （ 2） 分析 FID 图和 Spectrum 图需求 （ 3） 分析 FID 图和 Spectrum 图的功能要求 （ 4） 用 DRAW2D 技术设计 FID 图和 Spectrum 图的 结构层次 （ 5） 用 DRAW2D 技术设计 FID 图和 Spectrum 图的类 （ 6） 设计并实现基于特值的矢量数据压缩算法 （ 7） 实现用户坐标系和设备坐标系的转换 支持条件： 开发工具： eclipse 3.3 开发语言： Java jdk1.6.0 开发平台： Windows XP； Linux 开发使用的插件： GEF-ALL-3.3RC, Subclipse-1.2.4 软件
14、建模： EclipseUML2007 软件管理： IBM Rational ClearCase 性能测试： IBM Rational Quantify 指导教师（签名） 职称 学生（签名） 分阶段进度安排 阶段 起讫时间 计划完成内容 1 2008 年 2 月 26 日 -3 月 22日 详细阅读各类文档，包括系统需求分析文档，系统开发设计文档，系统菜单功能说明文档等等；总体上理解项目要实现的目标和项目的基本框架；运行现有的程序了解系统的功能。 2 2008 年 3 月 23 日 -3 月 31日 提交毕业设计开题报告，并在导师的指导下对开题报告作进一步的改进。 3 2008 年 4 月 1
15、日 -5 月 10 日 具体深入的学习和研究图 形模块的设计框架和实现方法；学习 SWT、 JFACE 的事件处理；学习 RCP 插件开发技术；学习 DRAW2D 的基本架构和实例；学习和研究矢量数据压缩算法；学习和研究用户坐标系与设备坐标系之间的转换。 4 2008 年 5 月 11 日 -5 月 25日 协助学长完成图形设计模块 5 2008 年 5 月 26 日 - 5 月 31日 对图形模块进行白盒测试和黑盒测试。确认软件功能，由开发人员确认所需要的功能匀已经完成，实验操作人员完成具体功能检查。 6 2008 年 6 月 1 日 -6 月 11 日 整理项目过程中的文档，提交毕业论文，
16、准备毕业答辩。 注：一般可分为资料文献搜索、拟定方案（提纲）、试验或初稿、定稿等阶段 教师分阶段指导记录 第一阶段： 指导了解项目的背景和使用价值，项目的需求分析和详细设计，指派研究生作为项目的领路人。指导确定个人的项目目标 ，确定目标的实现进度，和需要准备的技术。 第二阶段： 指导完成毕业设计的开题报告。 第三阶段： 指导学习新技术和新方法，鼓励学生不怕困难，勇于进取。 管理整个团队，使团队一直保持积极向上的态度。在学生遇到困难时，指派经验丰富的研究生 帮忙解决问题。 第四阶段： 指导进行 集成测试， 系统测试， 确认 软件功能。 第五阶段： 指导 完成项目文档终稿 ， 提交毕业论文 ， 准备毕业答辩。 论文评语 拟评成绩 指导教师（签名） 职称 2008 年 月 日 论文评阅 评阅成绩 评阅教师（签名） 职称 2008 年 月 日 答辩记录 演示成绩 答辩成绩 答辩小组组长（签名） 职务（称） 2008 年 月 日 总评 成绩 学院负责人（签盖） 2008 年 月 日
