专利名称：一种面向层次化数据的交互可视方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种数据的交互可视方法及装置，尤其涉及一种面向层次化数据的交互可视方法及装置。
背景技术：
如
图1所示，层次化数据，即俗称的树形结构数据，数据节点间关系包括上下层节点间的父子关系和同层节点间的兄弟关系两种关系。层次化数据的交互可视化目的即是对这两类关系进行可视化，并为用户从不同深度视图查看数据或对数据进行自由操作提供多种自然方便的交互方式。层次化数据的可视化技术主要分为两类:节点连接图和区域填充方法。节点连接图在欧拉空间或双曲空间用直线或曲线段连接数据节点，能够简明清晰的表示层次化数据的节点间关系。然而，该方法空间利用率极低，不适用于对大规模层次化数据进行可视化。区域填充方法能够有效的弥补节点连接图方法这方面的缺点。目前，矩形区域填充是一种主要的区域填充方法。其中，矩形树图方法尤为典型，矩形树图以矩形嵌套的形式对一个矩形区域进行递归划分，划分后的每个矩形区域表示一个数据节点，该区域包含的子区域对应于当前数据节点的子节点。矩形树图方法具有空间利用率高、易于理解与实现等优点。同时该方法也有以下三方面的缺点:首先，很容易产生狭长矩形，导致划分区域长宽比不一，影响交互操作；其次，该方法只能对矩形区域进行划分，不适用于任意形状区域，应用范围受到限制；第三，由于叶节点的显示占用了大部分的空间，导致该方法对层次化数据的层次结构表现不很清晰。针对矩形树图上述缺点，很多方法提出了对应的改进策略。Berderson等人对矩形树图的划分方法进行了改进，提出用接近正方形的矩形代替狭长矩形的方法改进划分区域长宽比不一的状况[I]。Balzer等人引入Voronoi图,提出一种称为Voronoi树图的层次化数据可视化方法[2]。Voronoi树图能够对任意形状区域进行划分，有很高的空间利用率和较统一的划分区域长宽比。Jarke等人提出的Cushion树图，通过对划分区域设置阴影明暗变化的方法，在一定程度上强化了对层次结构的表现。这些方案都在某一方面对矩形树图方法进行了改进，但都无法从整体上克服矩形树图的缺点。比如Voronoi树图依然有层次化结构不明显的缺点，Cushion树图仍旧只能对矩形区域进行划分。如图2所示,Kai Wetzel提出了 Circular树图可视化方法,该方法将层次化数据中各个节点用圆表示，数据节点的值通过映射函数对应于圆半径大小，根节点作为整个圆空间，下层节点置于上层节点的圆内。由于子层的圆布局不需要重新计算，Circular树图能够支持快速的放缩操作(Zoom in and out),并且划分区域有一致的长宽比，能够清晰的表现层次结构。该方法的缺点在于使用的圆布局算法效率低下，且只能对圆空间进行划分，不支持对任意形状区域的划分，空间利用率不高，无法有效的找到最优边界圆。王威信等人提出一种非常类似于Circular树图的可视化方法。他们采用一种启发式的圆布局方法，该方法的优点是高效，易于理解与实现，缺点在于缺乏理论意义，无法从理论上证明其合理性，并且该方法对动态数据或数据的局部更新不敏感，不便于交互操作。综上，可以发现若改进Circular树图的圆布局方法，其将成为一种比较完善的层次化数据可视化方法。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种面向层次化数据的交互可视方法及装置，它具有多种可视化编码形式、清楚显示层次化数据节点间关系及层次结构的优点。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:一种面向层次化数据的交互可视装置，它包括主区域呈现单元、视图层次深度调节单元、缩略图呈现单元、可视化编码形式切换单元和鱼眼功能选择单元；所述主区域呈现单元用于在主区域呈现层次化数据的节点间关系及其层次结构；所述视图层次深度调节单元用于对当前视图显示的层次深度进行调节；所述缩略图呈现单元用于以缩略图的形式呈现当前深度视图在上一层视图中的位置概况；所述可视化编码形式切换单元，用于动态的在三种可视化编码形式之间自由选择；所述鱼眼功能选择单元，用于鱼眼查看功能的开启和关闭；所述可视化编码形式切换单元包括层次圆布局编码形式切换单元、Voronoi树图编码形式切换单元、层次圆布局和Voronoi树图的嵌套形式编码形式切换单元；基于面向层次化数据的交互可视装置的面向层次化数据的交互可视方法，具体步骤为:步骤一:获取层次化数据对象，根据层次化数据特点、应用场景特征和用户特定需求设定适当的权值映射函数；步骤二:通过权值映射函数定义层次化数据各节点权值；步骤三:选择圆空间或任意多边形空间表示层次化数据的根节点；步骤四:根据层次化数据各节点的权值将其它节点表示为特定半径的圆，圆形区域的面积用于表示该节点的权值；步骤五:利用圆布局方法生产其层次圆排列； 步骤六:生成交互可视界面。所述步骤一的具体步骤为:(1-1)获取当前实施例的层次化数据对象；(1-2)在充分考虑层次化数据的数据特点、不同的应用场景特征和用户特定需求的前提下，分析当前层次化数据对象，设计相应的权值映射函数。所述步骤二的具体步骤为:(2-1)关注层次化数据中的任何一个属性或其组合特征；(2-2)选择步骤(2-1)关注的特征作为权值映射函数的设计标准，对于层次化数据的叶子节点，将该特征直接作为层次化数据叶子节点的权值；对于非叶子节点，则用其子节点的权值和作为该节点的权值。
所述步骤三选择圆空间或任意多边形空间表示层次化数据根节点，其中值得注意的是，用于表示层次化数据根节点的空间可以是圆形状空间或任意形状的多边形空间；所选择的空间区域大小也是任意的，因为本发明的交互可视方法关注的是表示节点在空间区域中所占的大小比例而非其绝对大小。所述步骤五的具体步骤为:(5-1)设定一个形状和大小都确定的二维区域Q G R2，在这个区域中设有n个已知半径为匕t的圆m,,各圆的圆心坐标排列组成X = (X1, X2, , xn), Xi为圆Ci的圆心坐标；(5-2)设定一个极小的初始缩放因子k G R，k > 0 ;(5-3)将圆Ci的半径修改为Icri，i为正整数；(5-4)把X转换为权值为Gcri)2的加权散点集P = {Pl，p2， , pj ;(5-5 )构造Q中的P封闭能量图Cm ；(5-6)计算 Qi 的最大内接圆MICi,圆心为半径为
权利要求
1.一种面向层次化数据的交互可视装置，其特征是，它包括主区域呈现单元、视图层次深度调节单元、缩略图呈现单元、可视化编码形式切换单元和鱼眼功能选择单元， 所述主区域呈现单元用于在主区域呈现层次化数据的节点间关系及其层次结构； 所述视图层次深度调节单元用于对当前视图显示的层次深度进行调节； 所述缩略图呈现单元用于以缩略图的形式呈现当前深度视图在上一层视图中的位置概况； 所述可视化编码形式切换单元，用于动态的在三种可视化编码形式之间自由选择； 所述鱼眼功能选择单元，用于鱼眼查看功能的开启和关闭； 所述可视化编码形式切换单元包括层次圆布局编码形式切换单元、Voronoi树图编码形式切换单元、层次圆布局和Voronoi树图的嵌套形式编码形式切换单元。
2.利用权利要求1所述的面向层次化数据的交互可视装置的面向层次化数据的交互可视方法，其特征是，具体步骤为: 步骤一:获取层次化数据对象，根据层次化数据特点、应用场景特征和用户特定需求设定适当的权值映射函数； 步骤二:通过映射函数定义层次化数据各节点权值； 步骤三:选择元空间或任意多边形空间表示层次化数据的根节点； 步骤四:根据层次化数据各节点的权值将其它节点表示为特定半径的圆，圆形区域的面积用于表示该节点的权值； 步骤五:利用圆布局方法生产其层次圆排列； 步骤六:生成交互可视界面。
3.如权利要求2所述的一种面向层次化数据的交互可视方法，其特征是，所述步骤一的具体步骤为: (1-1)获取当前实施例的层次化数据对象； (1-2)在充分考虑层次化数据的数据特点、不同的应用场景特征和用户特定需求的前提下，分析当前层次化数据对象，设计相应的权值映射函数。
4.如权利要求2所述的一种面向层次化数据的交互可视方法，其特征是，所述步骤二的具体步骤为: (2-1)关注层次化数据中的任何一个属性或其组合特征； (2-2)选择步骤(2-1)关注的特征作为权值映射函数的设计标准，对于层次化数据的叶子节点，将该特征直接作为层次化数据叶子节点的权值；对于非叶子节点，则用其子节点的权值和作为该节点的权值。
5.如权利要求2所述的一种面向层次化数据的交互可视方法，其特征是，所述步骤五的具体步骤为: (5-1)设定一个形状和大小都确定的区域Q G R2，在这个区域中设有n个已知半径为 YU的圆丨(:Cu各圆的圆心坐标排列组成X = (X1, X2, , xn)，Xi为圆Ci的圆心坐标； (5-2)设定一个极小的初始缩放因子k G R，k > 0; (5-3)将圆Ci的半径修改为Icri，i为正整数； (5-4)把X转换为权值为Gcri)2的加权散点集P = {Pl，p2， , pj ;(5-5 )构造Q中的P封闭能量图(Q1)U.(5-6)计算Qi的最大内接圆MICi,圆心为；，半径为
全文摘要
本发明公开了一种面向层次化数据的交互可视方法，具体步骤步骤一获取层次化数据对象，根据层次化数据特点、应用场景特征和用户特定需求设定适当的权值映射函数；步骤二通过映射函数定义层次化数据各节点权值；步骤三选择元空间或任意多边形空间表示层次化数据根节点；步骤四根据层次化数据各节点的权值将其它节点表示为特定半径的圆；步骤五利用圆布局方法生产其层次圆排列；步骤六生成交互可视界面。该方法生成的层次圆布局对应于一个Voronoi树图布局，提供多种可视化编码形式，实时对圆布局进行优化调整，提供多种交互方式，可应用于多点触控设备上。本方法及其装置既可用于处理一般数据量的层次化数据，又可用于处理大规模数据集。
文档编号G06F17/30GK103164520SQ20131007522
公开日2013年6月19日 申请日期2013年3月8日 优先权日2013年3月8日
发明者吕琳, 赵海森, 杨承磊 申请人:山东大学