專利名稱：一種面向?qū)哟位瘮?shù)據(jù)的交互可視方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)的交互可視方法及裝置，尤其涉及一種面向?qū)哟位瘮?shù)據(jù)的交互可視方法及裝置。
背景技術(shù)：
如

圖1所示，層次化數(shù)據(jù)，即俗稱的樹形結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)節(jié)點間關(guān)系包括上下層節(jié)點間的父子關(guān)系和同層節(jié)點間的兄弟關(guān)系兩種關(guān)系。層次化數(shù)據(jù)的交互可視化目的即是對這兩類關(guān)系進(jìn)行可視化，并為用戶從不同深度視圖查看數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行自由操作提供多種自然方便的交互方式。層次化數(shù)據(jù)的可視化技術(shù)主要分為兩類:節(jié)點連接圖和區(qū)域填充方法。節(jié)點連接圖在歐拉空間或雙曲空間用直線或曲線段連接數(shù)據(jù)節(jié)點，能夠簡明清晰的表示層次化數(shù)據(jù)的節(jié)點間關(guān)系。然而，該方法空間利用率極低，不適用于對大規(guī)模層次化數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化。區(qū)域填充方法能夠有效的彌補節(jié)點連接圖方法這方面的缺點。目前，矩形區(qū)域填充是一種主要的區(qū)域填充方法。其中，矩形樹圖方法尤為典型，矩形樹圖以矩形嵌套的形式對一個矩形區(qū)域進(jìn)行遞歸劃分，劃分后的每個矩形區(qū)域表示一個數(shù)據(jù)節(jié)點，該區(qū)域包含的子區(qū)域?qū)?yīng)于當(dāng)前數(shù)據(jù)節(jié)點的子節(jié)點。矩形樹圖方法具有空間利用率高、易于理解與實現(xiàn)等優(yōu)點。同時該方法也有以下三方面的缺點:首先，很容易產(chǎn)生狹長矩形，導(dǎo)致劃分區(qū)域長寬比不一，影響交互操作；其次，該方法只能對矩形區(qū)域進(jìn)行劃分，不適用于任意形狀區(qū)域，應(yīng)用范圍受到限制；第三，由于葉節(jié)點的顯示占用了大部分的空間，導(dǎo)致該方法對層次化數(shù)據(jù)的層次結(jié)構(gòu)表現(xiàn)不很清晰。針對矩形樹圖上述缺點，很多方法提出了對應(yīng)的改進(jìn)策略。Berderson等人對矩形樹圖的劃分方法進(jìn)行了改進(jìn)，提出用接近正方形的矩形代替狹長矩形的方法改進(jìn)劃分區(qū)域長寬比不一的狀況[I]。Balzer等人引入Voronoi圖,提出一種稱為Voronoi樹圖的層次化數(shù)據(jù)可視化方法[2]。Voronoi樹圖能夠?qū)θ我庑螤顓^(qū)域進(jìn)行劃分，有很高的空間利用率和較統(tǒng)一的劃分區(qū)域長寬比。Jarke等人提出的Cushion樹圖，通過對劃分區(qū)域設(shè)置陰影明暗變化的方法，在一定程度上強化了對層次結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)。這些方案都在某一方面對矩形樹圖方法進(jìn)行了改進(jìn)，但都無法從整體上克服矩形樹圖的缺點。比如Voronoi樹圖依然有層次化結(jié)構(gòu)不明顯的缺點，Cushion樹圖仍舊只能對矩形區(qū)域進(jìn)行劃分。如圖2所示,Kai Wetzel提出了 Circular樹圖可視化方法,該方法將層次化數(shù)據(jù)中各個節(jié)點用圓表示，數(shù)據(jù)節(jié)點的值通過映射函數(shù)對應(yīng)于圓半徑大小，根節(jié)點作為整個圓空間，下層節(jié)點置于上層節(jié)點的圓內(nèi)。由于子層的圓布局不需要重新計算，Circular樹圖能夠支持快速的放縮操作(Zoom in and out),并且劃分區(qū)域有一致的長寬比，能夠清晰的表現(xiàn)層次結(jié)構(gòu)。該方法的缺點在于使用的圓布局算法效率低下，且只能對圓空間進(jìn)行劃分，不支持對任意形狀區(qū)域的劃分，空間利用率不高，無法有效的找到最優(yōu)邊界圓。王威信等人提出一種非常類似于Circular樹圖的可視化方法。他們采用一種啟發(fā)式的圓布局方法，該方法的優(yōu)點是高效，易于理解與實現(xiàn)，缺點在于缺乏理論意義，無法從理論上證明其合理性，并且該方法對動態(tài)數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)的局部更新不敏感，不便于交互操作。綜上，可以發(fā)現(xiàn)若改進(jìn)Circular樹圖的圓布局方法，其將成為一種比較完善的層次化數(shù)據(jù)可視化方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供一種面向?qū)哟位瘮?shù)據(jù)的交互可視方法及裝置，它具有多種可視化編碼形式、清楚顯示層次化數(shù)據(jù)節(jié)點間關(guān)系及層次結(jié)構(gòu)的優(yōu)點。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種面向?qū)哟位瘮?shù)據(jù)的交互可視裝置，它包括主區(qū)域呈現(xiàn)單元、視圖層次深度調(diào)節(jié)單元、縮略圖呈現(xiàn)單元、可視化編碼形式切換單元和魚眼功能選擇單元；所述主區(qū)域呈現(xiàn)單元用于在主區(qū)域呈現(xiàn)層次化數(shù)據(jù)的節(jié)點間關(guān)系及其層次結(jié)構(gòu)；所述視圖層次深度調(diào)節(jié)單元用于對當(dāng)前視圖顯示的層次深度進(jìn)行調(diào)節(jié)；所述縮略圖呈現(xiàn)單元用于以縮略圖的形式呈現(xiàn)當(dāng)前深度視圖在上一層視圖中的位置概況；所述可視化編碼形式切換單元，用于動態(tài)的在三種可視化編碼形式之間自由選擇；所述魚眼功能選擇單元，用于魚眼查看功能的開啟和關(guān)閉；所述可視化編碼形式切換單元包括層次圓布局編碼形式切換單元、Voronoi樹圖編碼形式切換單元、層次圓布局和Voronoi樹圖的嵌套形式編碼形式切換單元；基于面向?qū)哟位瘮?shù)據(jù)的交互可視裝置的面向?qū)哟位瘮?shù)據(jù)的交互可視方法，具體步驟為:步驟一:獲取層次化數(shù)據(jù)對象，根據(jù)層次化數(shù)據(jù)特點、應(yīng)用場景特征和用戶特定需求設(shè)定適當(dāng)?shù)臋?quán)值映射函數(shù)；步驟二:通過權(quán)值映射函數(shù)定義層次化數(shù)據(jù)各節(jié)點權(quán)值；步驟三:選擇圓空間或任意多邊形空間表示層次化數(shù)據(jù)的根節(jié)點；步驟四:根據(jù)層次化數(shù)據(jù)各節(jié)點的權(quán)值將其它節(jié)點表示為特定半徑的圓，圓形區(qū)域的面積用于表示該節(jié)點的權(quán)值；步驟五:利用圓布局方法生產(chǎn)其層次圓排列； 步驟六:生成交互可視界面。所述步驟一的具體步驟為:(1-1)獲取當(dāng)前實施例的層次化數(shù)據(jù)對象；(1-2)在充分考慮層次化數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)特點、不同的應(yīng)用場景特征和用戶特定需求的前提下，分析當(dāng)前層次化數(shù)據(jù)對象，設(shè)計相應(yīng)的權(quán)值映射函數(shù)。所述步驟二的具體步驟為:(2-1)關(guān)注層次化數(shù)據(jù)中的任何一個屬性或其組合特征；(2-2)選擇步驟(2-1)關(guān)注的特征作為權(quán)值映射函數(shù)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，對于層次化數(shù)據(jù)的葉子節(jié)點，將該特征直接作為層次化數(shù)據(jù)葉子節(jié)點的權(quán)值；對于非葉子節(jié)點，則用其子節(jié)點的權(quán)值和作為該節(jié)點的權(quán)值。
所述步驟三選擇圓空間或任意多邊形空間表示層次化數(shù)據(jù)根節(jié)點，其中值得注意的是，用于表示層次化數(shù)據(jù)根節(jié)點的空間可以是圓形狀空間或任意形狀的多邊形空間；所選擇的空間區(qū)域大小也是任意的，因為本發(fā)明的交互可視方法關(guān)注的是表示節(jié)點在空間區(qū)域中所占的大小比例而非其絕對大小。所述步驟五的具體步驟為:(5-1)設(shè)定一個形狀和大小都確定的二維區(qū)域Q G R2，在這個區(qū)域中設(shè)有n個已知半徑為匕t的圓m,,各圓的圓心坐標(biāo)排列組成X = (X1, X2, , xn), Xi為圓Ci的圓心坐標(biāo)；(5-2)設(shè)定一個極小的初始縮放因子k G R，k > 0 ;(5-3)將圓Ci的半徑修改為Icri，i為正整數(shù)；(5-4)把X轉(zhuǎn)換為權(quán)值為Gcri)2的加權(quán)散點集P = {Pl，p2， , pj ;(5-5 )構(gòu)造Q中的P封閉能量圖Cm ；(5-6)計算 Qi 的最大內(nèi)接圓MICi,圓心為半徑為
權(quán)利要求
1.一種面向?qū)哟位瘮?shù)據(jù)的交互可視裝置，其特征是，它包括主區(qū)域呈現(xiàn)單元、視圖層次深度調(diào)節(jié)單元、縮略圖呈現(xiàn)單元、可視化編碼形式切換單元和魚眼功能選擇單元， 所述主區(qū)域呈現(xiàn)單元用于在主區(qū)域呈現(xiàn)層次化數(shù)據(jù)的節(jié)點間關(guān)系及其層次結(jié)構(gòu)； 所述視圖層次深度調(diào)節(jié)單元用于對當(dāng)前視圖顯示的層次深度進(jìn)行調(diào)節(jié)； 所述縮略圖呈現(xiàn)單元用于以縮略圖的形式呈現(xiàn)當(dāng)前深度視圖在上一層視圖中的位置概況； 所述可視化編碼形式切換單元，用于動態(tài)的在三種可視化編碼形式之間自由選擇； 所述魚眼功能選擇單元，用于魚眼查看功能的開啟和關(guān)閉； 所述可視化編碼形式切換單元包括層次圓布局編碼形式切換單元、Voronoi樹圖編碼形式切換單元、層次圓布局和Voronoi樹圖的嵌套形式編碼形式切換單元。
2.利用權(quán)利要求1所述的面向?qū)哟位瘮?shù)據(jù)的交互可視裝置的面向?qū)哟位瘮?shù)據(jù)的交互可視方法，其特征是，具體步驟為: 步驟一:獲取層次化數(shù)據(jù)對象，根據(jù)層次化數(shù)據(jù)特點、應(yīng)用場景特征和用戶特定需求設(shè)定適當(dāng)?shù)臋?quán)值映射函數(shù)； 步驟二:通過映射函數(shù)定義層次化數(shù)據(jù)各節(jié)點權(quán)值； 步驟三:選擇元空間或任意多邊形空間表示層次化數(shù)據(jù)的根節(jié)點； 步驟四:根據(jù)層次化數(shù)據(jù)各節(jié)點的權(quán)值將其它節(jié)點表示為特定半徑的圓，圓形區(qū)域的面積用于表示該節(jié)點的權(quán)值； 步驟五:利用圓布局方法生產(chǎn)其層次圓排列； 步驟六:生成交互可視界面。
3.如權(quán)利要求2所述的一種面向?qū)哟位瘮?shù)據(jù)的交互可視方法，其特征是，所述步驟一的具體步驟為: (1-1)獲取當(dāng)前實施例的層次化數(shù)據(jù)對象； (1-2)在充分考慮層次化數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)特點、不同的應(yīng)用場景特征和用戶特定需求的前提下，分析當(dāng)前層次化數(shù)據(jù)對象，設(shè)計相應(yīng)的權(quán)值映射函數(shù)。
4.如權(quán)利要求2所述的一種面向?qū)哟位瘮?shù)據(jù)的交互可視方法，其特征是，所述步驟二的具體步驟為: (2-1)關(guān)注層次化數(shù)據(jù)中的任何一個屬性或其組合特征； (2-2)選擇步驟(2-1)關(guān)注的特征作為權(quán)值映射函數(shù)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，對于層次化數(shù)據(jù)的葉子節(jié)點，將該特征直接作為層次化數(shù)據(jù)葉子節(jié)點的權(quán)值；對于非葉子節(jié)點，則用其子節(jié)點的權(quán)值和作為該節(jié)點的權(quán)值。
5.如權(quán)利要求2所述的一種面向?qū)哟位瘮?shù)據(jù)的交互可視方法，其特征是，所述步驟五的具體步驟為: (5-1)設(shè)定一個形狀和大小都確定的區(qū)域Q G R2，在這個區(qū)域中設(shè)有n個已知半徑為 YU的圓丨(:Cu各圓的圓心坐標(biāo)排列組成X = (X1, X2, , xn)，Xi為圓Ci的圓心坐標(biāo)； (5-2)設(shè)定一個極小的初始縮放因子k G R，k > 0; (5-3)將圓Ci的半徑修改為Icri，i為正整數(shù)； (5-4)把X轉(zhuǎn)換為權(quán)值為Gcri)2的加權(quán)散點集P = {Pl，p2， , pj ;(5-5 )構(gòu)造Q中的P封閉能量圖(Q1)U.(5-6)計算Qi的最大內(nèi)接圓MICi,圓心為；，半徑為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種面向?qū)哟位瘮?shù)據(jù)的交互可視方法，具體步驟步驟一獲取層次化數(shù)據(jù)對象，根據(jù)層次化數(shù)據(jù)特點、應(yīng)用場景特征和用戶特定需求設(shè)定適當(dāng)?shù)臋?quán)值映射函數(shù)；步驟二通過映射函數(shù)定義層次化數(shù)據(jù)各節(jié)點權(quán)值；步驟三選擇元空間或任意多邊形空間表示層次化數(shù)據(jù)根節(jié)點；步驟四根據(jù)層次化數(shù)據(jù)各節(jié)點的權(quán)值將其它節(jié)點表示為特定半徑的圓；步驟五利用圓布局方法生產(chǎn)其層次圓排列；步驟六生成交互可視界面。該方法生成的層次圓布局對應(yīng)于一個Voronoi樹圖布局，提供多種可視化編碼形式，實時對圓布局進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，提供多種交互方式，可應(yīng)用于多點觸控設(shè)備上。本方法及其裝置既可用于處理一般數(shù)據(jù)量的層次化數(shù)據(jù)，又可用于處理大規(guī)模數(shù)據(jù)集。
文檔編號G06F17/30GK103164520SQ20131007522
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月8日
發(fā)明者呂琳, 趙海森, 楊承磊 申請人:山東大學(xué)