四、虛擬儀器相關技術

　　1、數值計算

　　在虛擬儀器中，需要提供靈活的數據處理方法，這些方法可根據實際需要由用戶通過編程來實現，為了簡化編程的復雜程度和節省大量的開發時間，在虛擬儀器中應當盡可能多的提供各種數值計算程序，這些數值計算主要有以下幾大方面：

　　※矩陣運算（加、減、乘、逆、轉置)

　　※特征值與特征向量計算

　　※矩陣分解

　　※一元、二元插值

　　※數值積分和微分

　　※線性代數方程求解

　　※非線性方程求解

　　※擬合與逼近

　　※特殊函數

　　※回歸與統計

　　2、數字信號處理

　　在復雜的儀器中，數字信號處理占有重要的地位，因而在虛擬儀器中集成各種數字信號處理方法十分必要，數字信號處理方法可分為幾大類：

　　※信號預處理

　　※濾波器設計與濾波

　　※經典譜估計

　　※現代譜估計

　　※相關與卷積

　　※離散變換

　　※數字特征計算

　　※常用信號發生

　　※信號建模

　　※數據壓縮

　　3、計算機圖形、圖象學

　　圖形和圖象是復雜儀器中大量數據的直觀表示，例如靜態和動態腦電地形圖，物體表面溫度分布圖，電磁場分布圖等，它可把原本十分抽象的數據轉換成人們易于理解的直觀表示；另外，數據及其分析結果人們也習慣于用曲線、直方圖、三維圖形、等高線圖等來表示。所以在虛擬儀器中，建立這些數據的圖形、圖象表示模塊是十分必要的。

　　4、科學計算可視化

　　前面提到，復雜大量數據的圖形、圖象表示在虛擬儀器中十分重要，然而由數據到圖形的映射并不是簡單的事情，這就是近年來發展起來的科學計算可視化的研究課題。

　　科學計算可視化的根本目的是把由實驗或數值計算獲得的大量數據轉換成人的視覺可以感受到的計算機圖象。利用圖象把大量抽象的數據有機的組織到一起，從而形象、生動地展示數據所表示的內容以及它們之間的相互關系，幫助人們直接把握復雜的全局，更好地發現和認識規律，擺脫復雜大量抽象數據的困惑。虛擬儀器中科學計算可視化的引入，將給人們展示出儀器的無限魅力，使儀器具備處理和分析大量復雜數據的能力。

　　5、面向對象的可視化編程

　　虛擬儀器是一個集成編程環境，用它人們可以很快地生成自己所需要的復雜儀器。所以虛擬儀器既要可編程又要操作簡單，因而人們把面向對象的可視化圖形編程技術引入到虛擬儀器中來。在虛擬儀器中集成了許多功能強大的部件，這些部件用直觀的計算機圖形表示，每個部件都有相應的可控屬性、操作和函數，人們只需把這些部件在計算機屏幕上布置好，設置好相應的屬性，以及它與其他部件的連接關系，即可生成構成相應功能的儀器。

　　五、小結

　　虛擬儀器是當前國內外剛剛起步的研究領域，許多高技術公司和研究所都看好這一市場應用前景，紛紛投入大量的人力、物力和財力，加緊開發與研究。虛擬儀器是多媒體計算機的一個重要應用領域，是多學科交叉、滲透的產物，其中濃縮了許多高、精、尖的科學技術。虛擬儀器不是儀器卻高于儀器，它大大縮短了新型儀器的開發周期，節省了儀器開發的費用，它不僅是開發儀器的工具，而且也是進行科學研究的有力手段。虛擬儀器是儀器計算機化的產物，是集成化儀器的基礎，是儀器行業的一場革命，它的研制與開發具有深遠的意義。