[發明專利]一種基于球極映射的非結構化數據可視化方法

有效

• 申請號: 201210102568.5
• 申請日: 2012-04-09
• 公開（公告）號: CN102663089A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 滕東興;閆奎名;樊銀亭;王宏安
• 申請（專利權）人: 中國科學院軟件研究所
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理事務所(普通合伙) 11200
• 代理人: 余長江

技術領域

本發明屬于計算機信息處理及可視化技術領域，具體涉及一種基于球極映射的非結構化數據可視化方法。

背景技術

信息可視化最早在2005年美國安全局建立的國家可視化及分析中心組織的研討會上提出，它主要研究如何通過交互式的可視界面輔助用戶進行分析推理，提供輔助用戶分析決策的工具和技術，使用戶能夠從海量、動態、模糊的數據中綜合分析信息并洞察隱藏的規律和模式等。目前，隨著計算機技術、存儲技術以及網絡技術的發展，按層次結構(通常也稱為樹形結構)組織數據并進行可視化是在有限空間內呈現海量信息的一種最佳方式，如XML數據、計算機文件系統、圖書目錄、物種分類等均采用此結構，層次信息可視化是信息可視化中的一個研究熱點領域。

目前已有一些層次化信息可視化技術。其中Walrus(參見D.Krioukov，F.Papadopoulos，M.Kitsak，A.Vahdat，and?M..Hyperbolic?geometry?of?complex?networks.Physical?Review?E.82(3)：36-45)采用一種三維雙曲樹的節點布局方法，被應用于大型網絡層次信息如網絡結構等的可視展示與分析。三維嵌套園(參見W.Wang，H.Wang，G.Dai?and?H.Wang.Visualization?of?large?hierarchical?data?by?circle?packing.Proceedings?of?the?SIGCHI?conference?on?Human?Factors?in?computing?systems.Montréal，Québec，Canada：ACM，2006.517-520)模擬了數學上韋恩圖的模型，采用一種嵌套結構來反映層次關系，被應用于大規模電腦文件系統的層次展示。但是這些已有的層次信息可視化技術不適用于影像等非結構化數據，表現在：1)這些方法采用帶有簡單標注信息、大小相同的圓點或者矩形來表示節點，不能直觀反映節點本身的數據細節。2)非結構化數據包含相互依賴、且具有內部層次關聯的元數據項，現有的層次信息可視化技術不能對這些元數據項及其相互關系進行呈現。

本發明面向非結構化數據，提供了一種兼顧可視節點細節和節點全局上下文語境的可視化方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于球極映射的非結構化數據可視化方法，是一種面向非結構化層次信息的可視組織與分析方法，可以對非結構化數據節點內容進行展示，并對節點所包含的元數據項及其依賴關系進行直觀呈現，從而幫助用戶發現海量的非結構化層次信息中隱藏的規律和模式，輔助用戶認知和決策。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于球極映射的非結構化數據可視化方法，其步驟包括：

1)提取非結構化數據的節點內容特征，基于內容相似度對所述非結構化數據進行物理組織和存儲，并構建相似度伸展樹；

2)對所述相似度伸展樹進行平面布局，得到樹節點的二維坐標；

3)基于球極投影對所述平面布局的相似度伸展樹進行復球面投影，得到相似度伸展樹的三維布局信息；

4)根據所述三維布局信息對所述非結構化數據分配三維的展示空間，進行可視化內容展示。

進一步地，步驟1)中，所述非結構化數據包括：文本、圖像、視頻和三維造型等，所述節點內容特征包括文本的基于分詞的詞頻特征、圖像的紋理和輪廓特征、視頻的關鍵幀特征和三維造型的投影輪廓特征等；通過所述節點內容特征的距離計算所述相似度，所述距離包括余弦距離、馬氏距離和歐氏距離。

進一步地，步驟2)中，采用改進的放射樹布局算法進行所述平面布局，所述改進的放射樹布局算法采用基于指數增長和減小的半徑分配策略，并為伸展樹節點設置標記位。

進一步地，步驟4)中，所述的展示空間為圓柱空間或立方體空間，所述展示的內容包括非結構數據的原始數據和元數據項，所述元數據項包括基本屬性、語義特征和應用場景；在進行可視化內容展示時提供四種節點交互功能：視圖概覽、移動變換、焦點變換和節點細節查詢，以支持用戶進行交互分析。

本發明的基于球極映射的非結構化數據可視化方法具有如下特性：支持非結構化數據節點內容的直觀呈現；支持非結構化數據元數據項如物理屬性、語義特征、應用場景的展示；支持數據節點之間基于內容的語義關聯分析；支持一種Focus+Context的展示方式；支持可視形態的焦點轉移、視圖旋轉縮放等交互操作。和現有技術相比，本發明的優點和積極效果如下：