[發(fā)明專利]一種面向?qū)哟位瘮?shù)據(jù)的交互可視方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310075226.3
• 申請日: 2013-03-08
• 公開（公告）號: CN103164520A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂琳;趙海森;楊承磊
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 王吉勇

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(diǎn)間關(guān)系包括上下層節(jié)點(diǎn)間的父子關(guān)系和同層節(jié)點(diǎn)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(diǎn)連接圖和區(qū)域填充方法。節(jié)點(diǎn)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(diǎn)，能夠簡明清晰的表示層次化數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)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(bǔ)節(jié)點(diǎn)連接圖方法這方面的缺點(diǎn)。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(gè)矩形區(qū)域進(jìn)行遞歸劃分，劃分后的每個(gè)矩形區(qū)域表示一個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，該區(qū)域包含的子區(qū)域?qū)?yīng)于當(dāng)前數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)。矩形樹圖方法具有空間利用率高、易于理解與實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)該方法也有以下三方面的缺點(diǎn)：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(diǎn)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(diǎn)，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[1]。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(qiáng)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(diǎn)。比如Voronoi樹圖依然有層次化結(jié)構(gòu)不明顯的缺點(diǎn)，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(gè)節(jié)點(diǎn)用圓表示，數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的值通過映射函數(shù)對應(yīng)于圓半徑大小，根節(jié)點(diǎn)作為整個(gè)圓空間，下層節(jié)點(diǎn)置于上層節(jié)點(diǎn)的圓內(nèi)。由于子層的圓布局不需要重新計(jì)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(diǎn)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(diǎn)是高效，易于理解與實(shí)現(xiàn)，缺點(diǎn)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(dòng)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(diǎn)間關(guān)系及層次結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。

為了實(shí)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(diǎn)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(dòng)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(diǎn)、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)；