[发明专利]一种面向层次化数据的交互可视方法及装置

说明书

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[1]。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；