一種交互式的主題河流可視化方法技術

本發明專利技術公開了一種交互式的主題河流可視化方法，包括如下步驟：1)對給定的主題，計算每個主題時間序列數據的離散系數，并根據離散系數對主題進行初始排序；2)計算主題河流的所有極值點；3)對每個極值點計算波動強度與貢獻度；4)得到用戶選擇的波動強度篩選比例與貢獻度篩選比例，對極值點進行篩選得到歧義點；5)對歧義點進行可視化設計，并在界面中展示；6)在用戶獲得歧義點的標識信息后，通過交互對河流進行個性化重排序。本發明專利技術有效地解決了信息可視化中主題河流在展示河流波動時，下層河流波動對上層河流的干擾，從而導致用戶觀察局部數據時產生的歧義，為用戶提供個性化的讀圖功能。

Interactive method for visualizing subject rivers

The invention discloses an interactive theme River visualization method, which comprises the following steps: 1) on a given topic, calculation of dispersion coefficient of each subject of time series data, and according to the discrete coefficient of initial sort of theme; 2) all extreme points of calculating subject River; 3) calculate the fluctuation intensity and contribution of each extreme point; 4) to get the user to select the fluctuation intensity and the proportion of the contribution ratio of screening screening, screening by ambiguity of the extreme points; 5) for visual design of ambiguity, and displayed in the interface; 6) in obtaining identification information ambiguous point users, through the interaction of personalized re ranking on the river. The invention can effectively solve the theme of information visualization in river river shows fluctuation, the lower river on the upper river wave interference, which leads to ambiguity of user observation of local data, provide the function for users.

【技術實現步驟摘要】
一種交互式的主題河流可視化方法
本專利技術涉及信息可視化領域，尤指一種交互式的主題河流可視化方法。
技術介紹
在互聯網時代，人們的工作生活每時每刻都飛速產生著數據。人們產生數據能力的發展速度已經遠遠高于人們分析數據能力的發展速度。如何處理、分析這些數據，從而在數據中發現有價值的信息，為人們提供決策支持，是當下重要的課題。可視化是一種分析數據的技術，它包括數據的處理、分析與呈現，但它不只是簡單地將數據展現為圖表，而是結合人機交互，將用戶從圖像中通過自己的專業分析做出的理解作為反饋，從而幫助用戶在數據中發現知識。近年來隨著數據分析的重要性不斷增長，可視化在物理、生物、醫學等許多領域都受到了廣泛的應用。時序數據是一種常見的數據形式，其特點是數據具有時間維度的屬性，對時序數據可視化的關鍵是展示出數據隨著時間變化的趨勢。主題河流是一種廣泛應用于時序數據的可視化方式。它于2000年由SusanHavre,BethHetzler等提出，是一種將一組主題展示為一條條河流的抽象方式，主題河流之間相互堆疊，每條河流都沿著時間軸放置，寬度隨著時間變化。一條主題河流在一個時刻的寬度表示該主題當前的值。河流寬度的變化就是這個主題在時間維度上的變化模式。主題河流是一種高效的可視化形式，其展示了整體與局部的主題隨著時間的變化模式，同時給用戶展現了某時刻主題的數值大小。雖然主題河流能夠展示所有主題的變化趨勢，卻無法直觀地展示單個主題隨著時間的變化趨勢，因為本質上主題河流是一種堆疊圖，所有主題按一定順序依次堆疊形成總體的視圖。由于主題河流之間相互堆疊，那么單個主題河流的形狀和波動走向必然會受到其下方主題河流的干擾。事實上，在主題河流模型中，每條河流的波動趨勢都是其自身波動與位于其下方的所有河流波動的總和，若想得到單條河流的值用戶需要進行一次減法運算，增加了讀圖的復雜性，容易將會產生信息誤讀。現有的優化方法只對河流排列順序優化，或采用“inside-out”的方式由中間向外擴展布局的方式，以減小整體波動，但當數據量較大時，這種方式仍無法解決河流的局部波動使用戶產生的讀圖誤解。為此，本專利技術對傳統的主題河流模型提出以下改進：1.采用離散系數評價河流波動程度，將波動小的河流置于在下層，減少對上層河流的影響；2.提出歧義點的概念，為用戶提供波動度和貢獻度作為參數，用戶根據需求在交互接口中設置參數，篩選出可能造成歧義的點作為歧義點并在圖中動態地進行標識；3.設計歧義點標識，標識內容包括：該點的峰谷信息；貢獻度最高的主題信息；4.個性化主題河流重排序：用戶根據歧義點信息，可通過拖拽的交互操作改變主題河流的排列順序，在局部達到個性化最優排序。
技術實現思路
鑒于現有的主題河流存在的問題，本專利技術的目的是提供一種可交互的主題河流可視化方法，使用戶能夠根據需要，對主題河流進行重排序，實現個性化讀圖。具體實施步驟如下所示：一種交互式主題河流可視化方法，對給定的主題，計算每個主題時間序列數據的離散系數，并根據離散系數對主題進行初始排序；計算主題河流的所有極值點；對每個極值點計算波動強度與貢獻度；得到用戶選擇的波動強度篩選比例與貢獻度篩選比例，對極值點進行篩選得到歧義點；對歧義點進行可視化設計，并在界面中展示；在用戶獲得歧義點的標識信息后，最后通過交互對河流進行個性化重排序；以此優化主題河流的排序方式并為用戶提供河流重新排序的交互方式，包括如下主要步驟：步驟1：讀入主題topici(i＝1,2,...,n)，yit(t＝1,2,...,m)其中，topici表示第i個主題，n是主題的總數，yit表示topici在時刻t的值，m是時刻t的個數；步驟2：對主題進行優化排序；步驟2.1：分別對每個主題topici的所有數值yit計算離散系數CVi；步驟2.2：根據離散系數對主題進行排序，CVi越小，topici排列在越底層越靠近時間軸的位置；步驟3：獲取極值點集合；步驟3.1：計算Total在各個時刻t的值wyt，其中Total表示集合中所有主題在相應時刻高度的疊加，從可視化圖形上可以認為是主題河流最頂層的輪廓，wyt的計算公式如下：步驟3.2：在wyt的集合wy_Set中搜索極值點，當wyt＞wyt+1andwyt＞wyt-1，或wyt＜wyt+1andwyt＜wyt-1，t為極值點，并令極值點的集合為wExt_Set；步驟4：計算極值點的局部波動強度，Total的局部波動強度fluctuation為兩個相鄰的極值點間的坡度；步驟5：計算極值點的最大貢獻度；步驟5.1：計算topici在時刻wExt_tk的貢獻度cki，其中cki為topici在時刻wExt_tk的波動強度fluctuationik與Total在時刻wExt_tk的波動強度fluctuationk的比值；步驟5.2：將所有主題在時刻wExt_tk的貢獻度排序，貢獻度最高的主題記為topicmaxk，其貢獻度為該極值點的最大貢獻度，記為cmaxk；步驟6：歧義點篩選；步驟6.1：對集合wExt_Set中所有極值點的波動強度和最大貢獻度進行排序；步驟6.2：設計交互方式，為用戶提供交互接口，用戶設置波動強度選擇比例p1％與最大貢獻度選擇比例p2％，從wExt_Set篩選出歧義點；步驟7：歧義點可視化設計，歧義點標識包括以下信息：1.該歧義點屬于波峰或波谷；2.該歧義點貢獻度最高的topicmaxk；步驟8：交互設計；步驟8.1：設計彈框顯示主題河流詳情；步驟8.2：歧義點篩選，為用戶提供設置波動強度選擇比例與最大貢獻度選擇比例的交互界面；步驟8.3：河流重排序，提供拖拽的交互功能，用戶根據歧義點提供的信息，對具有歧義的河流在局部進行重排序，減小下層河流的波動對上層河流的影響，實現個性化讀圖。步驟8.4：設計縮放交互。采用這樣的處理，本專利技術對主題河流的初始排序優化能夠一定程度上降低總體下層河流波動對上層河流波動的影響。本專利技術提出的歧義點概念與對歧義點的可視化設計，能夠有效為用戶標識出主題河流中容易產生歧義的點，并結合交互，用戶能夠根據實際需要設置對歧義點的篩選比例。根據歧義點顯示的信息，用戶能夠通過拖拽的交互操作對歧義點處的河流進行重排序，結合彈框詳情、縮放等交互功能，實現了靈活的個性化讀圖操作。與現有技術相比，本專利技術的積極效果是：一、目前對主題河流的排序方式一般為根據主題的重要性排序或根據主題的標準差排序。根據主題重要性排序具有嚴重的不可靠性的特點，沒有考慮可視化結果的可讀性，下層河流動對上層河流的影響沒有被消除；根據標準差排序雖然考慮了可視化結果的可讀性，但是通過標準差衡量河流的波動程度的方法將在各個河流的數據大小差距較大時失去可靠性。而本專利技術采用離散系數衡量河流的波動性，保證了在河流數據大小差距較大時依然能夠有效衡量河流的波動程度，對河流的初始排序優化依然可靠。二、區別于傳統的主題河流，本專利技術給出了對主題河流進行重排序的交互方法。目前所有的主題河流在解決用戶局部讀圖歧義問題時，都只采用了對主題河流排序進行優化的方法，這種方法雖然總體上能改善河流的波動，但是卻無法消除局部讀圖歧義的問題。而本專利技術提出了在優化主題河流初始排序的基礎上，設計交互式主題河流，為用戶標識出歧義點，用戶可根據需要通過拖拽對本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種交互式的主題河流可視化方法，對給定的主題，計算每個主題時間序列數據的離散系數，并根據離散系數對主題進行初始排序；計算主題河流的所有極值點；對每個極值點計算波動強度與貢獻度；得到用戶選擇的波動強度篩選比例與貢獻度篩選比例，對極值點進行篩選得到歧義點；對歧義點進行可視化設計，并在界面中展示；在用戶獲得歧義點的標識信息后，最后通過交互對河流進行個性化重排序；以此優化主題河流的排序方式并為用戶提供河流重新排序的交互方式，包括如下主要步驟：步驟1：讀入主題topic

【技術特征摘要】
1.一種交互式的主題河流可視化方法，對給定的主題，計算每個主題時間序列數據的離散系數，并根據離散系數對主題進行初始排序；計算主題河流的所有極值點；對每個極值點計算波動強度與貢獻度；得到用戶選擇的波動強度篩選比例與貢獻度篩選比例，對極值點進行篩選得到歧義點；對歧義點進行可視化設計，并在界面中展示；在用戶獲得歧義點的標識信息后，最后通過交互對河流進行個性化重排序；以此優化主題河流的排序方式并為用戶提供河流重新排序的交互方式，包括如下主要步驟：步驟1：讀入主題topici(i＝1,2,...,n)，yit(t＝1,2,...,m)，其中，topici表示第i個主題，n是主題的總數，yit表示topici在時刻t的值，m是時刻t的個數；步驟2：對主題進行優化排序；步驟2.1：分別對每個主題topici的所有數值yit計算離散系數CVi；步驟2.2：根據離散系數對主題進行排序，CVi越小，topici排列在越底層越靠近時間軸的位置；步驟3：獲取極值點集合；步驟3.1：計算Total在各個時刻t的值wyt，其中Total表示集合中所有主題在相應時刻高度的疊加，從可視化圖形上可以認為是主題河流最頂層的輪廓，wyt的計算公式如下：步驟3.2：在wyt的集合wy_Set中搜索極值點，當wyt＞wyt+1andwyt＞wyt-1，或wyt＜wyt+1andwyt＜wyt-...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李天瑞，陳馨菂，楊歡歡，
申請(專利權)人：西南交通大學，
類型：發明
國別省市：四川,51