[发明专利]动态图的动画规划方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及动态图可视化，具体涉及一种动态图的动画规划方法和装置。

背景技术

图绘制(graph drawing)，也称图可视化，是指应用拓扑学和几何学得出并呈现图的二维或三维表示，它广泛应用于VLSI电路设计、社会网络分析、地图学和生物信息学等领域。在图可视化中，使用点来表示图中的顶点，使用点之间的连线来表示顶点之间的边，并且可以使用箭头来表示有向边。对于同一个图来说，其顶点和边的不同可视排列将影响到图的易懂性、有用性、制造成本和美观等。图可视化的目的就是使用适当的布局算法获得并呈现具有较好的易懂性、美观等特点(例如，尽量减少边相交，不同边的长度大体相等，等等)的图的二维或三维表示。

动态图是指随着时间变化图，其元素(节点或边)被动态地添加和删除，它们的属性也可能动态地改变。动态图可视化的主要目的是揭示动态图在时间维度上的变化模式，暴露图或网络的进化过程。例如，动态图可视化可帮助社会学家发现社会网络进化的模式，或帮助商业智能(BI)分析者在不同公司中发现潜在客户，或帮助生物学家发现蛋白质的变异，等等。

在动态图可视化中存在着许多挑战。最重要的挑战之一是在不同的时间帧之间平滑地过渡图的变化，以保持用户的意象图(mental map)。动画技术被广泛地应用以解决该问题。动画能够地吸引人的注意力，有效地表现事物的变化的部分以及恒定的部分。图1示出了以动画演示社区的社会网络图的逐年变化的示例，其每一个帧示出了该社区在从2004年到2008年之间的某一年的社会网络图，该社会网络图中的节点表示组成该社区的个人，而节点之间的边表示这些个人之间的联系。通过连续播放这些帧，将能够显示社会网络图在各年之间的节点和边的增减变化，从而直观地揭示出该社区逐年的变化模式。

然而，动态图可视化领域中现有的动画技术存在着若干缺点。例如，对于增加或减少多个节点所带来的图的变化，现有的动画技术将同时增加或减少所有的节点。这样，虽然花费了最少的时间，但由于变化太多，无法突出动态图变迁时的重要的结构更新，使用户产生视觉混乱，降低了动画的可读性。另一方面，如果将变化分别、逐个地执行，则在存在很多变化时将花费过多的时间。因此，本领域中需要一种能够提供动画速度和可读性之间的良好平衡的动画规划方法。

另外，在动态社会网络等网络中，关系(在表示社会网络的动态图中表示为边)的变化是很常见的，这种关系的变化例如包括在个人之间添加或删除关联。由于关系变化有可能极大地改变社会网络图的拓扑结构，分析和完整地呈现关系的变化对于社会网络的影响是很困难的。在传统的动画技术中，通常使用两个步骤来演示关系的变化：以增加关系的情况为例，在第一个步骤中，边从其初始节点生长到目标节点，并连接这两个节点。该步骤用来显示图的拓扑的变化。换言之，该步骤显示了造成图的可视化变化的原因。在第二个步骤中，由新边所连接的所有节点及相关节点被一起拖到它们的新位置。该步骤显示了图可视化变化的现象或结果。在这种两步骤模型中，在变化原因和最终的变化结果之间存在着断裂。由于不同的节点运动通常是由不同的连接造成的，而最终的运动结果可能是由多个连接(原因)引起的，因此这种传统的动画技术无法发现和显示每个节点运动的主要原因。发现和显示节点运动的原因对于社会网络关系分析是非常重要的，因此，本领域中需要一种能够显示动态社会网络图等动态图的关系变化及节点运动之间的内在关系、具有更好的可读性的动画规划方法。

发明内容

根据本发明的一个方面，提出了一种动态图的动画规划方法，包括：响应于在动态图中应用节点变化，根据变化节点与现有节点之间的关系将所述变化节点划分为原子分区；根据所述原子分区之间的聚类距离将所述原子分区聚类，从而生成用于规划动态图节点变化的动画演示的运行列表，所述运行列表的元素包括原子分区的聚类和/或原子分区。

根据本发明的另一个方面，提出了一种动态图的动画规划装置，包括：原子分区划分模块，用于响应于在动态图中应用节点变化，根据变化节点与现有节点之间的关系将所述变化节点划分为原子分区；聚类模块，用于根据所述原子分区之间的聚类距离将所述原子分区聚类，从而生成用于规划动态图节点变化的动画演示的运行列表，所述运行列表的元素包括原子分区的聚类和/或原子分区。