MATLAB - 动态更新线句柄的 XData 和 YData 的最佳方法？

Question

我正在收集数据并实时绘制数据。数据由动作捕捉系统产生。我有一个类DynamicDataset，它只是一个围绕 2 列矩阵的包装器（尽管它比那更细微），并添加了一个用于添加新数据的事件通知器；另一个类DynamicPlotter 监听数据添加事件并动态更新绘图。对应代码sn-ps：

classdef DynamicDataset < handle
    properties
        newestData = [];
        data = []
    end
    events
        DataAdded
    end
    methods
        function append(obj, val)
            obj.data(end+1,:) = val;
            obj.newestData = val;
            notify(obj, 'DataAdded');
        end
    end
end

classdef DynamicPlotter < dynamicprops
    properties
        FH %# figure handle
        AH %# axes handle
        LH %# array of line handles - may have multiple lines on the plot

        dynProps = {} %# cell array of dynamic property names - 
                      %# use to access individual datasets
    end
    methods
        function obj = DynamicPlotter(props) %# props is a cell array of dynamic 
                                             %# properties to store information
            for i = 1:length(props) 
                addprop(obj, props{i});
                obj.(props{i}) = DynamicDataset;
                obj.dynProps = [obj.dynProps props{i}];

                addlistener(obj.(props{i}), 'DataAdded', @obj.updatePlot(i));
            end
            obj.createBlankPlot();
        end

        function createBlankPlot(obj)
            obj.FH = figure;
            obj.AH = axes;

            hold all;

            for i = 1:length(obj.dynProps)
                obj.LH(i) = plot(nan); %# only used to produce a line handle
                    set(obj.LH(i), 'XData', [], 'YData', []);
            end
        end

        function updatePlot(obj, propNum)
            X = get(obj.LH(propNum), 'XData');
            Y = get(obj.LH(propNum), 'YData');

            X(end+1) = obj.(dynProps{propNum}).newestData(1);
            Y(end+1) = obj.(dynProps{propNum}).newestData(2);

            set(obj.LH(propNum), 'XData', X, 'YData', Y);
        end
    end
end

基于 MATLAB Code Profile，updatePlot() 中的 set 命令相当昂贵。我想知道是否有更好的方法来绘制各个点？理想情况下，我会将单点推入 XData 和 YData 并仅绘制该点，但我不知道这是否可能。

请注意，可能有多个线序列对象（即，同一图上的多个图形）； plot() 将轴句柄作为参数，因此它不会考虑先前绘制的线句柄的属性（或者有没有办法让它这样做？）；我想只做plot(x,y);hold all;，但这每次都会给我单独的线句柄，每个句柄对应一个点。

可能没有办法更快地绘制传入点，但我想我会问。

编辑：使用我正在使用的实际代码更新 OP，而不是使用容易引起误解的通用示例。

Answer 1

您在每次更新中处理的数据量很大（尽管实际上只有一个点在变化），使您的代码 O(N^2)。

通过使用第二个线系列来构建一大组数据，您可以在将每个点添加到短的“活动”线和不经常将大块添加到主线系列之间进行交替。虽然这并不能完全避免 O(N^2)，但它可以让您显着减少常数。

如果您这样做，请记住将“旧”线系列和“活动”线系列重叠一点，以便它们连接。

基本上：

    function updatePlot(obj, propNum)
        X = get(obj.LHactive(propNum), 'XData');
        Y = get(obj.LHactive(propNum), 'YData');

        X(end+1) = obj.(dynProps{propNum}).newestData(1);
        Y(end+1) = obj.(dynProps{propNum}).newestData(2);

        if numel(X) > 100
            Xold = [get(obj.LH(propNum), 'XData'); X(2:end)];
            Yold = [get(obj.LH(propNum), 'YData'); Y(2:end)];
            set(obj.LH(propNum), 'XData', Xold, 'YData', Yold);

            X = X(end);
            Y = Y(end);
        end

        set(obj.LHactive(propNum), 'XData', X, 'YData', Y);
    end

Answer 2

您的代码可能需要很长时间才能运行的部分原因是您正在使用 for 循环来分配变量。根据您使用的 Matlab 版本，这将显着减慢您的进程。我建议使用矢量化来为您的 x 和 y 分配值，如下所示：

x = 1:1000;
y = cosd(x);

然后您可以分配数据中的第一个点。

xi = x(1);
yi = y(1);

绘制时，分配 XDataSource 和 YDataSource。

h = plot(xi, yi, 'YDataSource', 'yi', 'XDataSource', 'xi');

现在，当您循环更改值时，使用 refreshdata 更新 Xdata 和 Ydata 值。使用drawow函数更新图形窗口。

for k = 2:1000,
xi = x(1:k);
yi = y(1:k);
refreshdata(h, 'caller')
drawnow;
end

Answer 3

您的代码很慢，因为您每次调用 updatePlot 时都会重新绘制所有值。因此，我只会在 updatePlot 中绘制最新点（这也是您所说的问题：理想情况下，我会将单点推入 XData 和 YData 并仅绘制该点，但是我不知道这是否可能。)

1. 添加属性LH_point_counter

   classdef DynamicPlotter < dynamicprops
      properties
         FH %# figure handle
         AH %# axes handle
         LH %# cell array of line handles - may have multiple lines on the plot
   
         % counter that counts home many points we have for each dynProps
         LH_point_counter = [];
   
         dynProps = {} %# cell array of dynamic property names - 
                 %# use to access individual datasets
      end
   

2. 修改updatePlot

   function updatePlot(obj, propNum)
       % plot new point
       new_x = obj.(dynProps{propNum}).newestData(1);
       new_y = obj.(dynProps{propNum}).newestData(2);
       new_handle = plot(new_x, new_y);
   
       % add new handle to list of handles of this property
       counter_this_prop = obj.LH_point_counter(propNum);
       counter_this_prop = counter_this_prop + 1;
       obj.LH{propNum}(counter_this_prop) = new_handle;
   
       % save new counter value
       obj.LH_point_counter(propNum) = counter_this_prop;
   end