流数据的交互式实时可视化制造技术

技术编号:21041073 阅读:31 留言:0更新日期:2019-05-04 09:46
本公开的多个方面涉及一种包括存储至少一个程序的计算机可读存储介质的系统和用于渲染大量流数据的交互式可视化的方法。描述多个事件的流数据被加载到存储器中。流数据包括地理空间数据,其指定每个事件的源位置和目标位置。使用可视化数学模型来渲染表示事件的视觉隐喻,该可视化数学模型针对每个视觉隐喻在整个滑动时间窗上定义沿着该视觉隐喻的每个点的空间位置和不透明度。

Interactive Real-time Visualization of Streaming Data

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】流数据的交互式实时可视化优先权要求本申请要求于2017年9月18日递交的、标题为“INTERACTIVEREAL-TIMEVISUALIZATIONSYSTEMFORLARGE-SCALESTREAMINGDATA”的美国专利申请序号15/707,529的优先权(本申请为其连续申请),并且该美国专利申请要求于2016年9月19日递交的、标题为“INTERACTIVEREAL-TIMEVISUALIZATIONSYSTEMFORLARGE-SCALESTREAMINGDATA”的美国临时申请序号62/396,632的优先权,通过引用的方式将这两者的全文并入本文。
本公开一般地涉及被配置到专用机器
的机器,包括这种专用机器的计算机化变型以及对这些变型的改进,并涉及多种技术,通过这些技术这种专用机器比生成和渲染可视化的其他专用机器有所改进。特别地,本公开解决了用于大规模流数据的交互式实时可视化系统和方法。
技术介绍
目前,在计算资源方面,分析高容量实况数据流并在终端用户设备上以交互速率对其进行可视化是非常昂贵的。在大数据时代尤其如此,因为许多决策都依赖于复杂数据的有效分析和可视化。实际上,对实时且大规模的数据进行处理和可视化是有难度的。用于可视化大量数据的常规的预加载-存储-绘图方法存在大量数据I/O滞后的缺点,并且在最佳情况下,这些方法也仅提供接近实时的性能。此外,当数据点的数量增长过大时,可视化的前端方法可能很容易崩溃。例如,如今的许多可视化库(例如,D3.js)易于编程且富有表现力;但是,它们无法扩展到数万个元素(以及更多元素)。诸如细节级别缩放(Level-Of-Detailscaling)的解决方案已经存在了一段时间,但这几乎没有减轻用户能够显示多个链接视图时所遇到的性能问题。附图说明各个所附附图仅示出了本公开的示例实施例,并且不可以被认为限制其范围。图1是示出了根据示例实施例的可视化系统的系统图。图2是示出了根据示例实施例的作为可视化系统的一部分提供的渲染引擎的功能组件的框图。图3是示出了根据示例实施例的在弧线上插入点。图4是示出了根据示例实施例的在弧线上插入第i个点。图5A和5B是示出了根据示例实施例的沿曲线参数化弧线高亮动画的图。图6至8是示出了根据示例实施例的可视化系统在执行用于渲染视觉隐喻的方法时的示例操作的流程图。图9至15示出了根据示例实施例的由可视化系统提供的用户界面的各方面。图16是示出了根据示例实施例的其中可以部署可视化系统的网络环境的框图。图17是示出代表性软件架构的框图,该代表性软件架构可以结合本文的各种硬件架构一起使用。图18是示出了根据一些示例实施例的机器的组件的框图,所述机器能够从机器可读介质中读取指令并且执行本文讨论的方法中的任何一个。具体实施方式现在将具体参照用于执行本专利技术主题的具体示例实施例。在附图中示出了这些具体实施例的示例。将会理解,这些示例不旨在将权利要求的范围限制为所示实施例。相反,它们旨在涵盖本公开的范围内可能包括的备选方案、修改和等同物。在以下描述中,阐述了具体细节,以提供对本主题的透彻理解。在没有这些具体细节中的一部分或全部的情况下,实施例也可以被实现。本公开的各方面涉及一种可视化系统,其允许用户以交互方式评估多维空间中的带地理标记的事件数据(例如,交易数据),理解事件数据的空间和时间分布,以及理解各种规模级别(例如,区域、国家或全球)下的行为。这种可视化系统可以找到具体应用,以帮助生成关于大规模数据的公共关系、品牌和协作通信的故事讲述,例如,用于社交网络公布。作为示例,为了提供更好的理解,可视化系统可以被配置为提供多个链接视图,以在多屏幕显示系统中显示。例如,多屏幕显示系统可以被配置为使得中央大屏幕可以被配置为显示旋转的三维(3D)虚拟地球体的概览,并且侧屏幕可以被配置为显示全球不同地区的放大视图以及平面世界地图。作为替代示例,可视化系统可以与诸如VR头戴式设备的虚拟现实(VR)系统集成,VR系统允许用户查看VR空间中的可视化并与之交互。除了多屏幕显示和VR系统之外,可视化系统还可以与运动输入设备集成,运动输入设备允许用户用他们的手势直接导航3D虚拟地球体或3D平面世界地图。参考图1,示出了根据示例实施例的可视化系统100。如图所示,可视化系统100包括后端数据处理组件102、前端可视化组件104、交互组件106和分析组件108。如计算机相关领域的本领域技术人员所理解的,图1中所示的这些功能组件表示一组可执行软件指令和用于执行该指令的相应硬件(例如,存储器和处理器)。此外,图1中描绘的各种功能组件可以驻留在单个机器(例如,服务器或笔记本计算机)上,或者可以以各种布置(例如基于云的架构)分布在若干计算机上。另外还应理解,虽然在单数的情况下讨论了图1的功能组件,但是在其他实施例中可采用其中一个或多个功能组件的复数情形。后端数据处理组件102负责处理来自输入数据源110的实况流数据。后端数据处理组件102在实况流数据生成之时对其进行处理。前端可视化组件104基于例如用户指定的约束来显示来自后端数据处理组件102的数据的子集。交互组件106处理与前端可视化组件104的用户交互。分析组件108确定用户的选择和过滤,然后应用相应的规则来控制来自前端可视化组件104的输出。作为过滤的示例,分析组件108可以向用户提供基于类别过滤信息的能力,使得仅可以可视化特定类别(例如,产品类别)的交易。为了有效地处理大量实况数据流,可视化系统100采用分布式消息传递系统112作为数据存储库,并利用分布式实时计算组件114来可靠地处理无限数据流。此外,为了扩大前端可视化组件104绘制海量信息的能力,前端可视化组件104包括渲染引擎116,渲染引擎116在客户端118的显示设备上渲染可视化。例如,渲染可视化的客户端118可以对应于执行网络浏览器的计算机器(例如,个人计算机或笔记本计算机)、执行被配置为与可视化系统100通信的应用的移动设备(例如,智能电话)、VR头戴显示器、或其任何组合。渲染引擎116采用灵活的时间和地理空间可视化框架,通过利用本地图形处理单元(GPU)120(例如,客户端118的GPU)的计算资源来改进和增强可视化能力。以这种方式,渲染引擎116可以比诸如基于本机文档对象模型(DOM)渲染的典型方法快若干数量级来绘制数据。可视化系统100包括事件驱动的非阻塞I/O运行时间模型,该模型包括一个或多个数据综合处理服务器122,以在前端可视化组件104和实时计算组件114之间提供服务,从而向前端可视化组件104提供综合管理数据,并向后端数据处理组件102提供额外的保护层。负载平衡器124在一个或多个数据综合处理服务器122和包括可视化组件104的多个可视化组件之间分配连接。渲染引擎如上所述,渲染引擎116利用本地GPU120来加速渲染速度以容易地绘制大量(例如,数百万)几何图元(例如,每秒60帧)。在显示器上渲染之前,使用DOM和基于可缩放矢量图形(SVG)的技术的传统方法首先生成中间HTML。这些方法不能很好地扩展到大量几何图元(如点或线),并且可能增大HTML文件的大小,从而导致客户端浏览器的性能显著下降。相反,渲染引擎116使用很少开销本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系统,包括:机器的一个或多个处理器;以及存储指令的机器可读存储介质,所述指令在由所述一个或多个处理器执行时使所述机器执行包括以下的操作:在存储器中加载描述多个事件的流数据,所述流数据包括识别与多个事件中的每个事件相对应的源位置和目标位置的地理空间数据;以及使用可视化数学模型在显示器上渲染地图上的多个视觉隐喻,每个视觉隐喻表示所述多个事件中的事件,所述可视化数学模型针对每个视觉隐喻定义在整个滑动时间窗上所述视觉隐喻上的每个点的空间位置和不透明度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.19 US 62/396,632;2017.09.18 US 15/707,5291.一种系统,包括:机器的一个或多个处理器;以及存储指令的机器可读存储介质,所述指令在由所述一个或多个处理器执行时使所述机器执行包括以下的操作:在存储器中加载描述多个事件的流数据,所述流数据包括识别与多个事件中的每个事件相对应的源位置和目标位置的地理空间数据;以及使用可视化数学模型在显示器上渲染地图上的多个视觉隐喻,每个视觉隐喻表示所述多个事件中的事件,所述可视化数学模型针对每个视觉隐喻定义在整个滑动时间窗上所述视觉隐喻上的每个点的空间位置和不透明度。2.根据权利要求1所述的系统,其中,渲染所述多个视觉隐喻中的至少一个包括:在所述地图上插入连接所述源位置和所述目标位置的弧线的点;以及基于所述源位置和所述目标位置之间的距离,对所述弧线应用曲率控制。3.根据权利要求2所述的系统,其中,渲染所述多个视觉隐喻中的至少一个还包括:通过改变所述弧线的多个部分的不透明度,产生所述弧线从所述源位置到所述目标位置的移动的动画。4.根据权利要求1所述的系统,其中每个事件与时间戳相关联;所述滑动时间窗的时间范围包括下限和上限;以及所述操作还包括:基于最近时间戳与所述滑动时间窗的上限的比较来调整所述滑动时间窗。5.根据权利要求4所述的系统,其中,调整所述滑动时间窗包括:基于所述滑动时间窗的上限比所述时间戳更早,增加所述滑动时间窗的变化率。6.根据权利要求1所述的系统,还包括:随所述滑动时间窗逐渐降低所述多个视觉隐喻中的视觉隐喻的不透明度。7.根据权利要求6所述的系统,还包括:响应于降低所述视觉隐喻的不透明度而使得所述视觉隐喻变透明,从所述存储器中清除与所述视觉隐喻相对应的数据。8.根据权利要求1所述的系统,其中所述系统还包括:图形处理单元GPU高速缓存,所述GPU高速缓存对应于所述存储器;以及中央处理单元CPU高速缓存;以及其中所述操作还包括:从数据源获得所述流数据;将所述流数据加载到所述CPU高速缓存中;以及响应从所述GPU高速缓存中清除数据,从所述CPU高速缓存获取所述流数据。9.根据权利要求1所述的系统,其中,所述可视化数学模型包括第一元素,所述第一元素在所述源位置和所述目标位置之间的弧线上插入点。10.根据权利要求9所述的系统,其中,所述可视化数学模型包括第二元素,所述第二元素基于所述源位置和所述目标位置之间的距离对所述弧线应用曲率控制。11.根据权利要求10所述的系统,其中,所述可视化数学模型包括第三元素,所述第三元素通过随所述滑动时间窗改变所述弧线上的所述点的不透明度,将动画引入所...

【专利技术属性】
技术研发人员:谢金融帕特里克·纳尔森邵斌彬沈则潜索埃尔·卡鲁
申请(专利权)人:电子湾有限公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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