一种交互式的主题河流可视化方法技术

本发明专利技术公开了一种交互式的主题河流可视化方法，包括如下步骤：1)对给定的主题，计算每个主题时间序列数据的离散系数，并根据离散系数对主题进行初始排序；2)计算主题河流的所有极值点；3)对每个极值点计算波动强度与贡献度；4)得到用户选择的波动强度筛选比例与贡献度筛选比例，对极值点进行筛选得到歧义点；5)对歧义点进行可视化设计，并在界面中展示；6)在用户获得歧义点的标识信息后，通过交互对河流进行个性化重排序。本发明专利技术有效地解决了信息可视化中主题河流在展示河流波动时，下层河流波动对上层河流的干扰，从而导致用户观察局部数据时产生的歧义，为用户提供个性化的读图功能。

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.

【技术实现步骤摘要】
一种交互式的主题河流可视化方法
本专利技术涉及信息可视化领域，尤指一种交互式的主题河流可视化方法。
技术介绍
在互联网时代，人们的工作生活每时每刻都飞速产生着数据。人们产生数据能力的发展速度已经远远高于人们分析数据能力的发展速度。如何处理、分析这些数据，从而在数据中发现有价值的信息，为人们提供决策支持，是当下重要的课题。可视化是一种分析数据的技术，它包括数据的处理、分析与呈现，但它不只是简单地将数据展现为图表，而是结合人机交互，将用户从图像中通过自己的专业分析做出的理解作为反馈，从而帮助用户在数据中发现知识。近年来随着数据分析的重要性不断增长，可视化在物理、生物、医学等许多领域都受到了广泛的应用。时序数据是一种常见的数据形式，其特点是数据具有时间维度的属性，对时序数据可视化的关键是展示出数据随着时间变化的趋势。主题河流是一种广泛应用于时序数据的可视化方式。它于2000年由SusanHavre,BethHetzler等提出，是一种将一组主题展示为一条条河流的抽象方式，主题河流之间相互堆叠，每条河流都沿着时间轴放置，宽度随着时间变化。一条主题河流在一个时刻的宽度表示该主题当前的值。河流宽度的变化就是这个主题在时间维度上的变化模式。主题河流是一种高效的可视化形式，其展示了整体与局部的主题随着时间的变化模式，同时给用户展现了某时刻主题的数值大小。虽然主题河流能够展示所有主题的变化趋势，却无法直观地展示单个主题随着时间的变化趋势，因为本质上主题河流是一种堆叠图，所有主题按一定顺序依次堆叠形成总体的视图。由于主题河流之间相互堆叠，那么单个主题河流的形状和波动走向必然会受到其下方主题河流的干扰。事实上，在主题河流模型中，每条河流的波动趋势都是其自身波动与位于其下方的所有河流波动的总和，若想得到单条河流的值用户需要进行一次减法运算，增加了读图的复杂性，容易将会产生信息误读。现有的优化方法只对河流排列顺序优化，或采用“inside-out”的方式由中间向外扩展布局的方式，以减小整体波动，但当数据量较大时，这种方式仍无法解决河流的局部波动使用户产生的读图误解。为此，本专利技术对传统的主题河流模型提出以下改进：1.采用离散系数评价河流波动程度，将波动小的河流置于在下层，减少对上层河流的影响；2.提出歧义点的概念，为用户提供波动度和贡献度作为参数，用户根据需求在交互接口中设置参数，筛选出可能造成歧义的点作为歧义点并在图中动态地进行标识；3.设计歧义点标识，标识内容包括：该点的峰谷信息；贡献度最高的主题信息；4.个性化主题河流重排序：用户根据歧义点信息，可通过拖拽的交互操作改变主题河流的排列顺序，在局部达到个性化最优排序。
技术实现思路
鉴于现有的主题河流存在的问题，本专利技术的目的是提供一种可交互的主题河流可视化方法，使用户能够根据需要，对主题河流进行重排序，实现个性化读图。具体实施步骤如下所示：一种交互式主题河流可视化方法，对给定的主题，计算每个主题时间序列数据的离散系数，并根据离散系数对主题进行初始排序；计算主题河流的所有极值点；对每个极值点计算波动强度与贡献度；得到用户选择的波动强度筛选比例与贡献度筛选比例，对极值点进行筛选得到歧义点；对歧义点进行可视化设计，并在界面中展示；在用户获得歧义点的标识信息后，最后通过交互对河流进行个性化重排序；以此优化主题河流的排序方式并为用户提供河流重新排序的交互方式，包括如下主要步骤：步骤1：读入主题topici(i＝1,2,...,n)，yit(t＝1,2,...,m)其中，topici表示第i个主题，n是主题的总数，yit表示topici在时刻t的值，m是时刻t的个数；步骤2：对主题进行优化排序；步骤2.1：分别对每个主题topici的所有数值yit计算离散系数CVi；步骤2.2：根据离散系数对主题进行排序，CVi越小，topici排列在越底层越靠近时间轴的位置；步骤3：获取极值点集合；步骤3.1：计算Total在各个时刻t的值wyt，其中Total表示集合中所有主题在相应时刻高度的叠加，从可视化图形上可以认为是主题河流最顶层的轮廓，wyt的计算公式如下：步骤3.2：在wyt的集合wy_Set中搜索极值点，当wyt＞wyt+1andwyt＞wyt-1，或wyt＜wyt+1andwyt＜wyt-1，t为极值点，并令极值点的集合为wExt_Set；步骤4：计算极值点的局部波动强度，Total的局部波动强度fluctuation为两个相邻的极值点间的坡度；步骤5：计算极值点的最大贡献度；步骤5.1：计算topici在时刻wExt_tk的贡献度cki，其中cki为topici在时刻wExt_tk的波动强度fluctuationik与Total在时刻wExt_tk的波动强度fluctuationk的比值；步骤5.2：将所有主题在时刻wExt_tk的贡献度排序，贡献度最高的主题记为topicmaxk，其贡献度为该极值点的最大贡献度，记为cmaxk；步骤6：歧义点筛选；步骤6.1：对集合wExt_Set中所有极值点的波动强度和最大贡献度进行排序；步骤6.2：设计交互方式，为用户提供交互接口，用户设置波动强度选择比例p1％与最大贡献度选择比例p2％，从wExt_Set筛选出歧义点；步骤7：歧义点可视化设计，歧义点标识包括以下信息：1.该歧义点属于波峰或波谷；2.该歧义点贡献度最高的topicmaxk；步骤8：交互设计；步骤8.1：设计弹框显示主题河流详情；步骤8.2：歧义点筛选，为用户提供设置波动强度选择比例与最大贡献度选择比例的交互界面；步骤8.3：河流重排序，提供拖拽的交互功能，用户根据歧义点提供的信息，对具有歧义的河流在局部进行重排序，减小下层河流的波动对上层河流的影响，实现个性化读图。步骤8.4：设计缩放交互。采用这样的处理，本专利技术对主题河流的初始排序优化能够一定程度上降低总体下层河流波动对上层河流波动的影响。本专利技术提出的歧义点概念与对歧义点的可视化设计，能够有效为用户标识出主题河流中容易产生歧义的点，并结合交互，用户能够根据实际需要设置对歧义点的筛选比例。根据歧义点显示的信息，用户能够通过拖拽的交互操作对歧义点处的河流进行重排序，结合弹框详情、缩放等交互功能，实现了灵活的个性化读图操作。与现有技术相比，本专利技术的积极效果是：一、目前对主题河流的排序方式一般为根据主题的重要性排序或根据主题的标准差排序。根据主题重要性排序具有严重的不可靠性的特点，没有考虑可视化结果的可读性，下层河流动对上层河流的影响没有被消除；根据标准差排序虽然考虑了可视化结果的可读性，但是通过标准差衡量河流的波动程度的方法将在各个河流的数据大小差距较大时失去可靠性。而本专利技术采用离散系数衡量河流的波动性，保证了在河流数据大小差距较大时依然能够有效衡量河流的波动程度，对河流的初始排序优化依然可靠。二、区别于传统的主题河流，本专利技术给出了对主题河流进行重排序的交互方法。目前所有的主题河流在解决用户局部读图歧义问题时，都只采用了对主题河流排序进行优化的方法，这种方法虽然总体上能改善河流的波动，但是却无法消除局部读图歧义的问题。而本专利技术提出了在优化主题河流初始排序的基础上，设计交互式主题河流，为用户标识出歧义点，用户可根据需要通过拖拽对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交互式的主题河流可视化方法，对给定的主题，计算每个主题时间序列数据的离散系数，并根据离散系数对主题进行初始排序；计算主题河流的所有极值点；对每个极值点计算波动强度与贡献度；得到用户选择的波动强度筛选比例与贡献度筛选比例，对极值点进行筛选得到歧义点；对歧义点进行可视化设计，并在界面中展示；在用户获得歧义点的标识信息后，最后通过交互对河流进行个性化重排序；以此优化主题河流的排序方式并为用户提供河流重新排序的交互方式，包括如下主要步骤：步骤1：读入主题topic

【技术特征摘要】
1.一种交互式的主题河流可视化方法，对给定的主题，计算每个主题时间序列数据的离散系数，并根据离散系数对主题进行初始排序；计算主题河流的所有极值点；对每个极值点计算波动强度与贡献度；得到用户选择的波动强度筛选比例与贡献度筛选比例，对极值点进行筛选得到歧义点；对歧义点进行可视化设计，并在界面中展示；在用户获得歧义点的标识信息后，最后通过交互对河流进行个性化重排序；以此优化主题河流的排序方式并为用户提供河流重新排序的交互方式，包括如下主要步骤：步骤1：读入主题topici(i＝1,2,...,n)，yit(t＝1,2,...,m)，其中，topici表示第i个主题，n是主题的总数，yit表示topici在时刻t的值，m是时刻t的个数；步骤2：对主题进行优化排序；步骤2.1：分别对每个主题topici的所有数值yit计算离散系数CVi；步骤2.2：根据离散系数对主题进行排序，CVi越小，topici排列在越底层越靠近时间轴的位置；步骤3：获取极值点集合；步骤3.1：计算Total在各个时刻t的值wyt，其中Total表示集合中所有主题在相应时刻高度的叠加，从可视化图形上可以认为是主题河流最顶层的轮廓，wyt的计算公式如下：步骤3.2：在wyt的集合wy_Set中搜索极值点，当wyt＞wyt+1andwyt＞wyt-1，或wyt＜wyt+1andwyt＜wyt-...

【专利技术属性】
技术研发人员：李天瑞，陈馨菂，杨欢欢，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51