一种知识图谱的可视化实现方法技术

本发明专利技术公开了一种知识图谱的可视化实现方法，包括如下步骤：(1)准备待绘制的图数据；(2)对所述图数据进行基于物理模拟的力导向布局，直至达到力平衡；(3)使用Web中提供的Canvas 2D绘图API对步骤(2)中达到力平衡的图数据进行可视化渲染。本发明专利技术首先对知识图谱中的图数据(顶点/边)添加物理模拟来生成力导向布局，通过将其建模为物理世界中发生的各种力，如根据“胡克定律”来模拟一条边连接两端顶点的弹簧力。同理，可以根据“库仑定律”来模拟各个顶点之间的电荷力，也可以添加向心力或重力等等各种物理力。对图数据施加力模拟后生成带有位置信息的顶点坐标，之后可以用来进行可视化渲染，提高数据理解的便利性。提高数据理解的便利性。提高数据理解的便利性。

【技术实现步骤摘要】
一种知识图谱的可视化实现方法


[0001]本专利技术属于Web可视化领域，具体涉及一种知识图谱的可视化实现方法。

技术介绍

[0002]随着互联网的飞速发展，数据量呈几何级数增长，从海量数据中精准检索出所需的有用信息愈发困难。
[0003]知识图谱是一种存储数据和组织知识的方式，而可视化是展示数据的重要方法和手段，可采用可视化技术来描述知识资源及其载体，挖掘、分析、构建、绘制和显示知识及它们之间的相互关系。通过可视化技术可以使数据得到更加直观的呈现，便于理解，利于发现数据背后的有价值信息。
[0004]可视化包括诸多形式的展现方式，如折线图、柱状图适合查看数据的变化趋势，饼图适合用作分析数据的占比信息，词云图用来突出展示出现频率较高的词汇，使用户可以快速领略重点。但是这些常见展现方式无法很好地展现图数据。现有的图数据可视化解决方案都过于定制化，不够灵活，适用范围窄，无法适应图数据业务快速发展的需要。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述现有技术中存在的不足，首先对知识图谱中的图数据(顶点/边)添加物理模拟来生成力导向布局，通过将其建模为物理世界中发生的各种力，如根据“胡克定律”来模拟一条边连接两端顶点的弹簧力。同理，可以根据“库仑定律”来模拟各个顶点之间的电荷力，也可以添加向心力或重力等等各种物理力。对图数据施加力模拟后生成带有位置信息的顶点坐标，之后可以用来进行可视化渲染，提高数据理解的便利性。
[0006]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供一种知识图谱的可视化实现方法，包括如下步骤：(1)准备待绘制的图数据；(2)对所述图数据进行基于物理模拟的力导向布局，直至达到力平衡；(3)使用Web中提供的Canvas 2D绘图API对步骤(2)中达到力平衡的图数据进行可视化渲染。
[0007]进一步地，所述图数据包括一系列顶点和边，所述力导向布局为对各所述顶点施加物理力。
[0008]进一步地，通过以下方式实现力平衡：配置仿真衰减系数控制迭代的次数，按照指定迭代配置执行力模拟，最终计算生成一个相对稳定的顶点坐标。
[0009]进一步地，所述物理力包括电荷力和弹簧力。
[0010]进一步地，当为电荷力时，将每个顶点模拟成一个电荷，对其它顶点施加电荷排斥力，电荷力的模拟公式为：，
[0011][0012]其中，k是库伦常数，Q1与Q2分别是正、负电荷，R是两个电荷之间的距离。
[0013]进一步地，对于关系连接的顶点通过“胡克定律”模拟弹簧力，弹簧力只会影响特
定边相关联的顶点，弹簧力的模拟公式为：，
[0014]σ＝E∈；
[0015]其中，∈为单位伸长量或缩减量，E为常系数或弹性模量。
[0016]进一步地，对于每个顶点的坐标，基于四叉树进行碰撞检测；通过每个顶点的位置和半径大小来计算是否发生重合，以保证每个顶点不会被其它顶点遮挡。
[0017]进一步地，所述步骤(3)中，使用绘图API中的Arc方法，传入坐标和半径信息完成顶点的绘制；边的绘制需要判断当前边关联的顶点之间是否存在有多条边，如果存在多条边，需要将绘制的线段修改为弧线，确保当前两个顶点下的多条线段不会重合；绘制线段形式的边采用绘图API中的lineTo方法，绘制弧形线段采用Arc方法进行描边绘制。
[0018]进一步地，在绘制顶点和边的同时将相应的绘制信息存储起来，依据绘制信息添加交互操作；通过监听Canvas画布区域的各种事件获取到事件触发位置的坐标值，进行坐标变换后，遍历存储后的顶点和边的绘制信息，判断触发事件的坐标是否在绘制图形中，以此来添加各种自定义的交互事件，方便可视化系统增量地呈现添加的内容。
[0019]进一步地，所述事件至少包括点击、双击和右键菜单。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0021]1、首先对知识图谱中的图数据(顶点/边)添加物理模拟来生成力导向布局，通过将其建模为物理世界中发生的各种力，如根据“胡克定律”来模拟一条边连接两端顶点的弹簧力。同理，可以根据“库仑定律”来模拟各个顶点之间的电荷力，也可以添加向心力或重力等等各种物理力。对图数据施加力模拟后生成带有位置信息的顶点坐标，之后可以用来进行可视化渲染，提高数据理解的便利性。
[0022]2、数据渲染到页面上之后，通过Web提供的事件监听方法，获取到渲染区域的交互事件，如单击、双击、右键菜单等。通过监听事件触发的位置，进行坐标变换后获取到触发目标，暴露事件通知给上层业务系统。基于这种设计，业务方可以方便地添加自定义功能。
[0023]3、通过仿真模拟物理世界中的力，实现图数据可视化的坐标计算。基于物理力的模拟，计算出的顶点坐标更符合用户的直觉。使用计算出的坐标信息通过Web中Canvas绘图API实现顶点和边的绘制，并在此之上增加了一系列的事件交互(如单击、双击、右键菜单等)，方便添加自定义功能(如通过监听节点的点击进行属性信息的展示，通过监听节点的双击实现节点探索的等等业务功能)，使得力导向图整体的可交互性更加优秀。
[0024]4、在上述力的共同影响下，顶点会依据力模拟来调整坐标位置，在多次迭代过程中会趋向平衡状态。根据上述生成的顶点坐标，通过Canvas提供的API绘制出顶点，和关系的连线，完成力导向图的绘制。在此之上，通过对绘制画布添加监听事件，获取到用户操作的位置信息，进而对顶点和关系绑定一系列鼠标操作事件。
附图说明
[0025]图1为本专利技术一个实施例中顶点和边的数据结构定义示意图；
[0026]图2为本专利技术一个实施例中物理仿真模拟流程图；
[0027]图3为本专利技术一个实施例中四叉树图像示意图；
[0028]图4为本专利技术一个实施例中顶点和边的绘制示意图；
[0029]图5为本专利技术一个实施例中知识图谱可视化实现示意图。
具体实施方式
[0030]下面结合附图和具体实施例，对本专利技术的技术方案做进一步说明。
[0031]如图1所示，需先准备好待绘制的图数据，图数据的结构定义如下：
[0032]顶点(Vertex)：一个顶点的统称，顶点中需要包含代表本顶点的唯一id。
[0033]边(Edge)：顶点间关系的统称，边里面除了包含代表本条边的唯一id外，还应包含源顶点id，和目标顶点id。
[0034]如图2所示，图数据准备好之后，要实现基于物理仿真的力导向布局，其中力被建模为作用在每个顶点上。为初始化完成的顶点施加物理仿真模拟，根据“库伦定律”将每个顶点当成一个个电荷，对其它每个顶点施加排斥力。同理，可以把每个顶点认为产生一个引力场，该引力场可以基于该顶点与其它顶点之间的距离对其它顶点施加吸引力。对于关系连接的顶点通过“胡克定律”模拟弹簧力，这种力只会影响特定边相关的顶点。对于每个顶点的坐标，会基于四叉树来实现碰撞检测，通过每个顶点的位置和半径大小，来计算是否发生重合，来保证每个顶点不会被其它顶点遮挡。可以理解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种知识图谱的可视化实现方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)准备待绘制的图数据；(2)对所述图数据进行基于物理模拟的力导向布局，直至达到力平衡；(3)使用Web中提供的Canvas 2D绘图API对步骤(2)中达到力平衡的图数据进行可视化渲染。2.根据权利要求1所述的知识图谱的可视化实现方法，其特征在于，所述图数据包括一系列顶点和边，所述力导向布局为对各所述顶点施加物理力。3.根据权利要求2所述的知识图谱的可视化实现方法，其特征在于，通过以下方式实现力平衡：配置仿真衰减系数控制迭代的次数，按照指定迭代配置执行力模拟，最终计算生成一个相对稳定的顶点坐标。4.根据权利要求3所述的知识图谱的可视化实现方法，其特征在于，所述物理力包括电荷力和弹簧力。5.根据权利要求4所述的知识图谱的可视化实现方法，其特征在于，当为电荷力时，将每个顶点模拟成一个电荷，对其它顶点施加电荷排斥力，电荷力的模拟公式为：其中，k是库伦常数，Q1与Q2分别是正、负电荷，R是两个电荷之间的距离。6.根据权利要求4所述的知识图谱的可视化实现方法，其特征在于，对于关系连接的顶点通过“胡克定律”模拟弹簧力，弹簧力只会影响特定边相关联的顶点，弹簧力模拟公式为：，σ＝E∈；其中，∈为单位伸长...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟慎恩，王立国，于敬，纪达麒，陈运文，
申请(专利权)人：达观数据苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：