[發明專利]兼顧信息全局特征和局部層次結構的可視化方法和系統

有效

• 申請號: 201910800966.6
• 申請日: 2019-08-28
• 公開（公告）號: CN110516004B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 呂欣;黃格
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G06F16/26
• 分類號: G06F16/26;G06F16/22
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 杜陽陽

本發明公開了一種兼顧信息全局特征和局部層次結構的可視化方法和系統。所述方法包括：定義數據集的無向圖；在無向圖中選取根節點；以根節點為坐標原點，構建二維的笛卡爾坐標系；采用寬度優先搜索算法，從根節點開始，搜索數據集，獲得父節點；確定父節點在笛卡爾坐標系的位置；采用寬度優先搜索算法，從父節點開始，搜索數據集，獲得子節點；以父節點為極點，構建極坐標系；計算得到子節點在極坐標系的位置；將子節點在極坐標系中的位置轉換為在笛卡爾坐標系中的位置后，用直線將子節點與其父節點進行連接；對數據集各層次結構中的節點和連線進行可視化處理，得到可視化結果。本發明提供的方法和系統具有使數據分布更均勻的特點。

技術領域

本發明涉及數據處理技術領域，特別是涉及一種兼顧信息全局特征和局部層次結構的可視化方法和系統。

背景技術

信息可視化將數據以圖形化方式展示出來，讓用戶直觀地對數據進行觀察和瀏覽，幫助用戶更好地理解復雜的信息或系統，發現數據中隱藏的特征、關系和模式。

針對不同的數據類型，有不同的可視化方法。層次數據可視化可用于描述具有級別屬性的對象，如計算機文件存儲系統，物種的進化等。其可視化方法包括空間填充式布局、樹形布局和樹+鏈接布局。

空間填充式布局包括樹圖布局，如專利CN102629271B，和放射環布局，如專利CN103049580B?？臻g填充式布局充分利用了布局空間，并且不會由于節點數量較多而導致重疊。但是，由于非葉節點通過在其父節點中嵌套子節點來隱式表示，因此用戶很難直觀地識別出網絡的層次結構。

網絡可視化的另一種方法是使用樹形布局。傳統的樹形布局算法通常將節點自上而下或者自左向右放置節點，這樣固然實現簡單、應用廣泛,但空間利用不夠合理，因而在此基礎上，學者們引入了徑向樹。徑向樹是一種環狀樹，相比傳統的樹，徑向樹可利用范圍更大，更符合美學標準。

在現有的徑向布局算法研究中，大多數將根節點放在坐標系的中心，其他節點以同心環的方式均勻地向外擴展，非根節點與根節點的距離決定了非根節點所在的環，如專利CN101470711B。在這種布局中，雖然同一個父節點的下面的兄弟節點屬于同一個環，但兄弟節點與父節點的距離是不同的。Pavlo等人的工作擴展了傳統的徑向布局，每個節點都被放置在一個以自己的父節點為中心的楔環上。這種方法反映了樹枝的自相似結構，從視覺上更加的美觀。然而，隨著樹層數的遞增，后續節點的楔環迅速減小，遠程邊可能出現交叉或變得太短，父節點和子節點可能產生重疊。專利CN101593070B也是一種徑向布局，該專利將虛擬二維平面上的信息映射到一個虛擬球面上，再投影到一個顯示平面上，該方法能夠產生一個標準的圓形布局，但是由于非葉節點的底層節點數量不同，部分后代節點會折疊入圓內，造成邊交叉，并且在該算法中邊長將隨著層數的增加逐漸減少，較底層節點地展示不夠清晰。

使用樹布局來表示網絡的一個問題是它忽略了網絡中的其他邊，因此一種更常見網絡可視化方式是使用樹+鏈接布局。從網絡中提取生成樹之后，我們可以使用樹布局技術來展示生成樹，然后將添加網絡中的其他邊。該方法已應用一系列的網絡可視化工具中，如專利CN101470711B。

綜上，在現有技術公開的數據可視化處理技術中，存在數據記錄分布不均勻和數據層結構不明顯的技術問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種兼顧信息全局特征和局部層次結構的可視化方法和系統，能夠提高數據在二維空間中分布的均勻性。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

兼顧信息全局特征和局部層次結構的可視化方法，包括：

定義數據集的無向圖；所述無向圖中的節點用于表示所述數據集中數據記錄的特定屬性；

選取所述無向圖中節點重要性屬性最大的節點，將所述節點重要性屬性最大的節點作為根節點；

以所述根節點為坐標原點，構建二維的笛卡爾坐標系；