[發明專利]一種層次數據的可視化方法和設備

有效

• 申請號: 201310017150.9
• 申請日: 2013-01-17
• 公開（公告）號: CN103049580A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 陳誼;鞏麗偉;張鑫躍;孫悅紅
• 申請（專利權）人: 北京工商大學
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11360
• 代理人: 蘇愛華

技術領域

本發明屬于信息可視化領域，具體涉及一種對大規模層次數據進行可視化的方法和設備。

背景技術

信息可視化旨在通過圖形圖像的方式，研究大規模非數值型信息資源的視覺呈現。層次信息可視化是信息可視化中重要的組成部分，在信息技術領域和社會經濟的各個方面，大量的信息集合都具有嚴格的層次結構，例如：商品分類、企業員工的組織、磁盤文件結構等。隨著Internet進一步發展，大量層次數據如何可視化已經成為可視化領域一個重要議題。在中國授權專利200710160532.1中，國際商業機器公司提出了一種層次化圖結構數據可視化方法、裝置，它在焦點區域呈現所述層次化圖結構數據的細化到一個指定層級的多個節點及其之間的關系，以及在子圖區域呈現所述層次化圖結構數據的所述指定層級以下的節點及其關系。

層次數據可視化的主要方法包括節點鏈接式和空間填充式。具有層次結構的數據一般以節點的形式存儲在樹形結構中，節點鏈接式是指采用節點表示樹形結構中的信息單元，用連線表示樹形結構中的父子關系。空間填充式是指通過對矩形、正方形、扇形或是多邊形等的填充來描述層次結構，常見的有兩種：樹圖和放射環。樹圖采用矩形塊來描述樹形結構中的信息單元，用矩形嵌套的方式描述層次結構之間的父子關系。放射環采用扇形塊來表達樹形結構中的信息單元，采用扇形之間徑向放射的關系表達樹形結構中的父子關系，采用圓環之間的嵌套來表達層次與層次之間的關系。放射環一直被用來表述層次信息，2008年，Xinghua?Lou，Shixia?Liu和Tianshu?Wang提出了一種動態的可視化方法：FanLens，通過動態展開收縮節點，方便用戶探究層次關系和屬性值的大小。2008年Tatiana?Tekusova和obias?Schreck提出一種三維的放射環，即在二維的基礎上增加高度維，為用戶提供另一屬性的查詢。2012年Ho-Ching?Lam和Ivo?D.Dinov提出了一種基于放射環的Hyperbolic?Wheel來展示層次數據，并根據扇形塊面積大小確定標簽字體的大小。

放射環雖然解決了樹圖無法展示層次關系的問題，但是卻衍生出了新的問題：空間利用率低和邊緣數據無法清晰查看。在放射環中，扇形塊的面積大小是由圓心角和圓環半徑共同決定的，當圓環寬度較大而該層節點數較少的時候，整個圓環所占面積基本是浪費的，扇形塊的面積也是白白浪費的。另外，當數據量增大時，由于展示屏幕空間的限制，外圈圓環經扇形分割后已經模糊一片，無法供用戶查看。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種大量層次數據可視化的方法，將具有層次關系的數據用放射環的方式展示在二維平面中，放射環寬度和層數采用自適應的方式以增加空間利用率，再通過相關的交互技術，逐步展開底層節點，以項鏈環的形式繪制在中心放射環的周圍，使得用戶更加清晰直觀地瀏覽數據全貌和探究數據細節。

本發明的另一個目的是提供一種采用上述方法對層次數據進行可視化的設備。

在敘述本發明的原理和步驟前，首先對本發明中待可視化的層次數據集HD做如下說明：

HD是一個具有層次結構的數據集，以多叉樹的方式進行存儲，假設該數據集有n個數據點，則多叉樹上共有n個節點。用t_ij表示數據集中每一個數據點在多叉樹上的節點表示，其中i表示節點所在樹中的層數，j表示節點在該層所在的位置。比如t₂₃表示第2層第3個節點。根據數據集本身的層次關系，將數據集按照層次關系表示出來：HD={C₁，C₂，…，C_i，…，C_n}，0<i<=n，n表示數據集中層次數量，即分多少層，C_i表示第i層的分類集合，其中C_i={t_i1，t_i2，…，t_ik}，t_1k，t_2k，t_ik均不相等。