一种沉浸式时空数据可视分析多视图布局方法和系统技术方案

本发明专利技术属于地理空间信息系统技术领域，提供了一种沉浸式时空数据可视分析多视图布局方法和系统，旨在解决现有技术存在的分析者在多个视图间认知的不连续性和低效性等问题。所述方法包括建立视图的可布局空间；计算可视分析任务当前阶段的各视图的被关注程度；计算可视分析任务当前阶段的各视图之间的关联程度；根据分析者对一个视图关于视图位置的注视变化信息，或者根据分析者对一个视图关于视图数据的分析变化信息，依据其他视图与该视图之间的关联程度和其他视图的被关注程度，从其他视图中确定相应视图并使之联动响应。所述方法动态优化多视图布局，实现可视分析任务相关的认知聚焦，以保持分析者在多个视图间认知的连续性和高效性。

A multi view layout method and system for immersive spatiotemporal data visualization analysis

The invention belongs to the technical field of geospatial information system, and provides a method and system for visual analysis of immersive spatiotemporal data and multi-view layout, aiming at solving the problems of cognitive discontinuity and low efficiency among multiple views of analysts in the existing technology. The method includes establishing the layout space of the view, calculating the attention level of the views in the current stage of visual analysis task, calculating the correlation degree between the views in the current stage of visual analysis task, according to the change information of the analyst's gaze on the position of a view, or according to the analyst's gaze on a view. According to the degree of association between other views and the view and the degree of attention of other views, the corresponding views are determined from other views and are linked to respond. The method dynamically optimizes the layout of multiple views and realizes cognitive focusing related to visual analysis tasks, so as to maintain the continuity and efficiency of cognitive among multiple views.

【技术实现步骤摘要】
一种沉浸式时空数据可视分析多视图布局方法和系统
本专利技术属于地理空间信息系统
，主要涉及一种沉浸式时空数据可视分析多视图布局方法和系统。
技术介绍
随着AR/VR技术的飞速发展，沉浸式体验被逐渐应用于数据分析领域，时空大数据沉浸式可视分析目前已成为学术界和工业界研究的热点前沿。传统多视图方法从不同侧面以不同形式表征信息，实现对数据多维特征的可视化，其布局设计标准主要考虑分析者对不同特征认知的连续性。而不同于传统可视分析多个视图主要布局于二维平面内，沉浸式可视分析的多视图布局空间是以分析者为中心、360度围绕分析者。由于布局空间从二维平面向360度环绕分析者立体空间的转变，分析任务从数据可视化向分析过程可视推理的发展，使得传统多视图布局方法已无法满足沉浸式可视分析的需要。同时，由于时空数据多源、多粒度、多模态和时空复杂关联的特点，既是“信息过载”问题，又是数据密集型科学的发展机遇。如何在提供“身临其境+全息感知”沉浸式体验的同时避免信息过载、保持分析者在多个视图间认知的连续性和高效性，是沉浸式时空大数据可视分析多视图布局的难点。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种沉浸式时空数据可视分析多视图布局方法和系统，所述方法通过将多层次视图组件进行沉浸式动态布局与优化，以保持分析者在多个视图间认知的连续性和高效性。为了实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：一方面，本专利技术实施例提供了一种沉浸式时空数据可视分析多视图动态布局方法，所述方法包括：S101.建立可布局空间，所述可布局空间作为若干视图的载体；S102.计算可视分析任务当前阶段的各视图的被关注程度；S103.根据可视分析任务当前阶段的任务需求，计算可视分析任务当前阶段的各视图之间的关联程度；S104.根据分析者对一个视图关于视图位置的注视变化信息，或者根据分析者对一个视图关于视图数据的分析变化信息，依据其他视图与该视图之间的关联程度和其他视图的被关注程度，从其他视图中确定相应视图并使之联动响应。进一步地，所述若干视图是由与分析任务相关的时空数据经可视化而得，所述若干视图包括时间序列视图、数据位置视图、可视描述性分析视图、可视解释性分析视图、多层关联网络视图和可视推理分析视图；所述方法在S101之前还可以包括S001.构建时空数据可视分析多层次视图组件，所述视图组件包括场景模块、分析模块和线索模块；其中，所述场景模块包括所述时间序列视图和数据位置视图，所述分析模块包括所述可视描述性分析视图和可视解释性分析视图，所述线索模块包括所述多层关联网络视图和可视推理分析视图。另一方面，本专利技术实施例还提供了一种沉浸式时空数据可视分析多视图动态布局系统，所述系统包括：布局空间建立单元，用于建立可布局空间，所述可布局空间作为若干视图的载体；计算单元，用于计算可视分析任务当前阶段的各视图的被关注程度，用于根据可视分析任务当前阶段的任务需求，计算可视分析任务当前阶段的各视图之间的关联程度，用于根据分析者对一个视图关于视图位置的注视变化信息，或者根据分析者对一个视图关于视图数据的分析变化信息，依据其他视图与该视图之间的关联程度和其他视图的被关注程度，从其他视图中确定相应视图，并向视图展示单元发送关于所述相应视图的视图联动信号或指令；以及所述视图展示单元，用于在所述可布局空间上展示所述若干视图，用于接受所述计算单元发送的关于所述相应视图的视图联动信号或指令，并根据所述信号或指令控制相应视图联动。进一步地，所述系统还包括数据存储单元，用于存储所述时空数据。与现有技术相比，本专利技术依据任务需求和待可视化信息的特点，选择适宜的可视化形式，构建时空数据可视分析多层次视图组件，基于语义级视觉变量对多个视图进行优化布局，进行沉浸式交互分析，动态优化多视图布局，实现可视分析任务相关的认知聚焦，以保持分析者在多个视图间认知的连续性和高效性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简要介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关附图。图1所示为实施例中提供的沉浸式时空数据可视分析多视图动态布局方法的流程示意图。图2所示为实施例中所述可布局空间中划分的聚焦区域和提示区域的示意图。图3所示为实施例中提供的又一种沉浸式时空数据可视分析多视图动态布局方法的流程示意图。图中标号说明：100-球面；110-聚焦区域；120-提示区域。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚完整的描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。请参阅图1所示，本专利技术实施例提供了一种沉浸式时空数据可视分析多视图动态布局方法，所述方法主要包括图1中所示的S101～S104这四步。其中，步骤S102和步骤S103之间的顺序不作限定。其中，所述若干视图可以是由与分析任务相关的时空数据经可视化而得，所述若干视图可以是根据不同类型的分析任务事先生成并存储的，在对某一类型的分析任务时，直接调用即可。例如所述所述若干视图可以包括时间序列视图、数据位置视图、可视描述性分析视图、可视解释性分析视图、多层关联网络视图、可视推理分析视图、空间拓扑关系视图、语义关联关系视图和多模态特征关联关系视图。其中，所述时间序列视图和数据位置视图构成场景模块，所述可视描述性分析视图和可视解释性分析视图构成分析模块，所述多层关联网络视图和可视推理分析视图构成线索模块，所述各模块之间具有相应的映射关系。其中，所述空间拓扑关系、语义关联关系和多模态特征关联关系构成所述多层关联网络。应当理解的，所述若干视图中包括的具体视图并不局限于上述举例。上述各视图中，其中所述时间序列是按照时间顺序的一系列观测值，例如所述时间序列视图可以是统计图表、树图、热力图、日历图、螺旋图等等；例如所述数据位置视图可以是三维场景或地图；所述描述性分析主要为数据驱动，通过不同类型时空数据(场景数据、时序数据、轨迹数据、多变元网络数据等)符号化或真实感的专题地图或逼真动态场景等形式表达，直观展现多模态时空数据的分布、异常、聚集、演化等多维动特征，所述可视描述性分析视图即为将所述描述性分析经过可视化后形成的视图；所述解释性分析是数据驱动与模型驱动结合，通过示意性与沉浸式协同的增强现实可视化表达，进行深度挖掘分析，以实现对数据蕴含的规律和模式的分析与解释，所述可视解释性分析视图即为将所述解释性分析可视化后形成的附图；所述多层关联网络视图由多层关联关系网络经过可视化后形成；所述可视推理分析视图由可视推理分析过程经可视化后形成。本专利技术实施例对上述S101～S104四步作详细说明：S101.建立可布局空间，所述可布局空间作为若干视图的载体。不同于传统可视分析中多个视图主要布局于二维平面内，本专利技术实施例为了为分析者提供了“身临其境+全息感知”的沉浸式体验，将可布局空间设定为以分析者为中心、360度围绕分析者的球面。S101具体包括：S101-1.获取分析者的双本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种沉浸式时空数据可视分析多视图动态布局方法，其特征在于，包括：S101.建立可布局空间，所述可布局空间作为若干视图的载体；S102.计算可视分析任务当前阶段的各视图的被关注程度；S103.根据可视分析任务当前阶段的任务需求，计算可视分析任务当前阶段的各视图之间的关联程度；S104.根据分析者对一个视图关于视图位置的注视变化信息，或者根据分析者对一个视图关于视图数据的分析变化信息，依据其他视图与该视图之间的关联程度和其他视图的被关注程度，从其他视图中确定相应视图并使之联动响应。

【技术特征摘要】
1.一种沉浸式时空数据可视分析多视图动态布局方法，其特征在于，包括：S101.建立可布局空间，所述可布局空间作为若干视图的载体；S102.计算可视分析任务当前阶段的各视图的被关注程度；S103.根据可视分析任务当前阶段的任务需求，计算可视分析任务当前阶段的各视图之间的关联程度；S104.根据分析者对一个视图关于视图位置的注视变化信息，或者根据分析者对一个视图关于视图数据的分析变化信息，依据其他视图与该视图之间的关联程度和其他视图的被关注程度，从其他视图中确定相应视图并使之联动响应。2.根据权利要求1所述的沉浸式时空数据可视分析多视图动态布局方法，其特征在于，所述S101包括：S101-1.获取分析者的双目位置信息并以所述双目位置为球心，获取分析者的有效认知距离信息并以所述有效认知距离为半径，建立球面，所述球面作为所述可布局空间；S101-2.从所述球面上划分出聚焦区域和提示区域。3.根据权利要求2所述的沉浸式时空数据可视分析多视图动态布局方法，其特征在于，所述S101-2具体为：获取分析者的视线方向，以所述视线方向的35～50°夹角方向为母线所形成的圆锥在所述球面上截取的弧面作为所述聚焦区域；将以所述视线方向的60～80°夹角方向为母线所形成的圆锥在所述球面上截取的弧面与所述聚焦区域的差集作为所述提示区域。4.根据权利要求1所述的沉浸式时空数据可视分析多视图动态布局方法，其特征在于，所述若干视图是由与分析任务相关的时空数据经可视化而得，所述若干视图包括时间序列视图、数据位置视图、可视描述性分析视图、可视解释性分析视图、多层关联网络视图、可视推理分析视图、空间拓扑关系视图、语义关联关系视图和多模态特征关联关系视图；其中，所述时间序列视图和数据位置视图构成场景模块，所述可视描述性分析视图和可视解释性分析视图构成分析模块，所述多层关联网络视图和可视推理分析视图构成线索模块，所述各模块之间具有相应的映射关系；其中，所述空间拓扑关系、语义关联关系和多模态特征关联关系构成所述多层关联网络。5.根据权利要求4所述的沉浸式时空数据可视分析多视图动态布局方法，其特征在于，所述S102包括：S102-1.建立关于所述场景模块的树形结构TREE1，所述时间序列视图和数据位置视图作为所述TREE1中同一阶度的两个节点；建立关于所述分析模块的树形结构TREE2，所述可视描述性分析视图和可视解释性分析视图作为所述TREE2中同一阶度的两个节点；建立关于所述线索模块的树形结构TREE3，所述多层关联网络视图和可视推理分析视图作为所述TREE3中同一阶度的两个节点，所述空间拓扑关系视图、语义关联关系视图和多模态特征关联关系视图作为所述多层关联网络视图的三个子节点；S102-2.遍历TREE1、TREE2和TREE3中的各个节点，计算并存储各个节点对应视图的关注度因子值；S102-3.构建各树形结构与对应模块间的映射关系，映射TREE1中计算的各节点关注度因子值到场景模块的对应视图中，映射TREE2中计算的各节点关...

【专利技术属性】
技术研发人员：付萧，朱庆，李赟，杨卫军，郭永欣，
申请(专利权)人：西南交通大学，广州市城市规划勘测设计研究院，
类型：发明
国别省市：四川,51