[发明专利]一种基于库仑力模型的图形节点遮挡消除方法

说明书

技术领域

本发明属于图形学中图形布局技术领域，特别涉及一种基于库仑力模型的图形节点遮挡消除方法。

背景技术

随着图形学的快速发展，使得图形中的布局算法也逐渐成为一个研究热点。在对图形布局方法研究中，节点代表有标签的实体或对象，但很多算法在布局中将其当作一个点，忽略了它们的尺寸。因此，当使用传统算法放置这些节点时，将产生节点遮挡的问题。这种问题隐藏了图形中节点之间的信息关系，使用户无法从遮挡的图形中观察到有用的信息。为了解决以上问题，很多研究者对其进行了研究，进而提出了相应的节点遮挡消除算法对初始的图形布局进行调整，解决了由于遮挡而造成无法对图形中节点进行研究的问题。但是，这些算法具有以下的不足：在水平方向或垂直方向上节点移动的距离较大、布局调整之后面积的扩展值较大、算法的时间复杂度较高、无法保持和初始化布局的相似性等，因此，找到一个高效的算法来解决上述问题，是图形布局算法领域中亟待解决的一个问题。

Dwyer T等人针对图形布局中节点遮挡的问题，提出了基于VPSC(Variable Placement With Separation Constraints)的消除图形中节点遮挡的算法，该算法包括两个部分：非遮挡节点约束条件的生成和消除这些遮挡节点的方案。第一部分是使用扫描线算法和节点遮挡检测方法生成消除节点遮挡的约束条件，第二部分是根据遮挡节点的约束条件，计算每个节点的期望权重值来达到调整节点位置的目的，从而消除图形中遮挡的问题。但是这个算法和初始节点的选取顺序有关，而且是在一个固定的方向上扫描的，最终使得节点在调整之后的图形在一个方向上拉伸较大，整个图形的移动距离和面积扩张都会比较大。

Huang X等人提出了一个力转换FT(Force-Transfer)算法，此方法根据图形中的节点坐标值计算出了一个虚拟节点，以此虚拟节点为起始点，扫描图形中的节点。扫描策略分为：向上扫描、向下扫描、向左扫描和向右扫描这四个次序，根据扫描顺序得到遮挡节点之后，求出其遮挡节点的邻居节点。然后，选择遮挡量较小的值和给出的使两节点消除遮挡并达到分离状态的常量m，利用力模型将遮挡的节点分开，并更新其邻居节点。当四次扫描全部结束之后，即可达到消除图形中遮挡节点的目标。但是，利用此算法调整之后的节点不能保持和初始布局的相似性，且其效率与虚拟节点的选择策略有关。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于库仑力模型的图形节点遮挡消除方法。

本发明的目的是这样实现的：

基于库仑力模型的图形节点遮挡消除方法，包括：

(1)移动遮挡节点：

1.1)在图形中按照从左下方向右上方的顺序对节点进行扫描，若两节点的水平坐标值相同，则垂直坐标值更小的节点优先扫描；若两节点垂直坐标值相同，则水平坐标的值更小的节点优先扫描；

1.2)在消除遮挡的过程中固定坐标更小的节点，移动坐标更大的节点；

(2)消除遮挡节点：

2.1)对图形中所有的节点进行扫描，找到有边相连的相互遮挡的节点，并把这些节点进行存储；

2.2)对于相互遮挡的节点，计算两节点刚刚达到分离状态时的遮挡节点距离L，并在其中心点处各放置一个适量的同种等量的点电荷；

2.3)在遮挡节点距离L的基础上又增加了一个常量n(n>0)，使得消除遮挡后两节点之间的距离达到L+n；

2.4)对遮挡的节点进行移动，从而将遮挡的节点分离。

本发明的有益效果是：

方法中给出的节点移动策略，使得节点在水平和垂直方向的移动距离、图形的总体面积值和运行时间都比较小；将库仑力模型应用在节点遮挡消除的方法中，达到了消除遮挡的同时也保持了节点的初始化顺序；在利用库仑力模型消除遮挡的过程中，在两节点达到分离时距离的基础上增加了一个常量，确保了两个节点达到完全分离的状态，从而得出一个合理的布局图形。

附图说明

图1是遮挡节点的示意图；

图2是使遮挡节点达到刚分离状态时的示意图；

图3是库仑力模型中斥力的示意图；

图4是含有遮挡节点的初始化图形；

图5是使用本发明中的方法消除遮挡节点后的图形；

图6是节点遮挡消除方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

本发明针对VPSC算法中只在一个方向上扫描，使得节点移动距离和面积扩展值较大的问题；FT算法中不能保持与初始布局相似性的问题，提出了一种基于库仑力模型的节点遮挡消除方法。