一种基于故事线的地理时间序列可视化方法技术

本发明专利技术公开了一种基于故事线的地理时间序列可视化方法，包括：第一级可视化，以故事线可视化为基础，修正地理时间序列的布局和调整可视化编码，并提供基于演化模式概览的用户交互；第二级可视化，为第一级可视化呈现的演化模式补充空间与时间可视化，并提供地理背景和时间上的变化细节

【技术实现步骤摘要】
Papers)
，
2012.doi
：
10.2312/PE/EuroVisShort/EuroVisShort2012/115
‑
119)
和参考文献
6(Z.Deng
，
D.Weng
，
J.Chen
，
R.Liu
，
Z.Wang
，
J.Bao
，
Y.Zheng
，
and Y.Wu.AirVis
：
Visual analytics of air pollution propagation.IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics
，
26(1)
：
800
‑
810
，
2020.doi
：
10.1109/TVCG.2019.2934670)
使用总结或提取模式的方法往往将地理时间序列分为多个零碎的片段使得用户难以觉察这些时间序列在时间和空间上的变化趋势
。
[0008]故事线可视化技术常用以呈现实体之间随时间动态变化的相互关系
。
以电影的故事线可视化为例，图1是
技术介绍
提供的电影的故事线可视化图，如图1所示，故事线可视化中的实体对应电影中的人物，每个实体
(
人物
)
在水平的时间轴上呈一条曲线
。
当一些实体在某时间段内产生交互
(
即人物处于同一场景并互动
)
时，代表实体的曲线群收束，形成一个会话
。
[0009]在已有的故事线可视化的布局算法中，参考文献
7(S.Liu
，
Y.Wu
，
E.Wei
，
M.Liu
，
and Y.Liu.StoryFlow
：
Tracking the evolution of stories.IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics
，
19(12)
：
2436
‑
2445
，
2013.doi
：
10.1109/TVCG.2013.196)
中
StoryFlow
提供的故事线布局算法易于实现或扩展
。
其布局算法包含三个步骤：
1)
对会话与实体的纵轴位置进行排序以减少代表实体曲线在布局中的交叉总数
。2)
对齐会话，减少曲线的扭动
。3)
以上述两个步骤的结果与设定的会话间最小纵向间距和曲线间最小纵向间距为约束，以布局占用空间最小为目标执行优化，完成会话定位，从而得到布局
。
[0010]然而，直接应用故事线可视化演化模式会产生以下问题：
1)
整体布局过于庞大
。2)
一些曲线的扭动幅度过大，阻断了视觉上的连续性
。3)
有意义的演化模式并不突出
。
[0011]专利
CN109146999A
公开了一种故事线可视化布局的增强方法，包括以下步骤：
(1)
将故事线可视化，线条用来表示角色，线条间的相对距离用来表示角色间是否互动；
(2)
增强角色信息，通过将步骤
(1)
中的线条改变为曲线来表达故事中角色的相关经历或成长历程；
(3)
增强角色关系信息，通过步骤
(1)
中的线条排序来表达故事中角色间关系的亲密程度；
(4)
增强情节信息，通过步骤
(1)
中的线条的阶梯走势来展示故事剧情的层层递进；该方案虽然依托于现有的故事线布局优化算法，能够提供丰富的布局来表达深层次的故事信息
。
但是，对故事线进行布局上的优化，仍无法为可视化地理时间序列提供地理背景和时间上的变化细节
。

技术实现思路

[0012]鉴于上述，本专利技术的目的是提供一种基于故事线的地理时间序列可视化方法，以解决地理时间序列在时空中难以有效可视化的问题，通过两级可视化方法，有效地在时空上下文中可视化大规模的地理时间序列数据
。
[0013]为实现上述专利技术目的，实施例提供的基于故事线的地理时间序列可视化方法，包括：第一级可视化，以故事线可视化为基础，修正以地理时间序列为实体
、
以演化模式为会话的故事线可视化的布局和调整可视化编码，并提供基于演化模式概览的用户交互；
[0014]第二级可视化，为第一级可视化呈现的演化模式补充空间与时间可视化，并提供地理背景和时间上的变化细节
。
[0015]已有的故事线可视化已占据了最有效的视觉通道
(
即位置
)
，且布局紧凑，因而时间可视化
(
如折线图
)
与空间可视化
(
如地图
)
难以嵌入故事线可视化中
。
因此，本方法采用两级可视化的形式构建
。
其中，第一级以传统的故事线可视化呈现演化模式的概览，第二级为相应的时间与空间可视化以提供地理背景与时间上的变化细节
。
通过两级可视化方法，有效地在时空上下文中可视化大规模的地理时间序列数据
。
[0016]在一个实施例中，所述故事线可视化的布局，包括：以横轴为时间轴，时间轴均匀地分为多个时间片，时间片的大小与演化模式大小相同，地理时间序列的演化模式在布局中以会话表示，各个时间片内包含多个会话，在布局中纵向排列，每个地理时间序列作为实体用一条沿横轴的曲线表示；
[0017]所述修正以地理时间序列为实体
、
以演化模式为会话的故事线可视化的布局，包括：采用布局算法对故事线可视化进行布局压缩，
[0018]所述布局算法包括：
[0019]1)
实体
、
会话顺序调整：将每个时间片内的实体和会话在纵轴上的顺序进行排序；
[0020]2)
会话对齐：满足第一约束条件的前提下，对齐相邻时间片之间的会话和实体；
[0021]3)
会话定位：首先根据第二约束条件紧密地定位第一个时间片的实体与会话，以第一个时间片内的会话位置为依据，通过从前向后扫描时间片，根据
2)
中得到的对齐关系来逐一定位各时间片内的实体会话与实体，若在第二约束条件下，无法插入某个时间片的其余会话，则扩大对齐会话之间的空间以容纳其余会话，完成顺序的最后一个时间片定位后，根据定位的最后一个时间片的会话位置，依次逆序重新定位其余时间片中的会本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于故事线的地理时间序列可视化方法，其特征在于，包括：第一级可视化，以故事线可视化为基础，修正以地理时间序列为实体
、
以演化模式为会话的故事线可视化的布局和调整可视化编码，并提供基于演化模式概览的用户交互；第二级可视化，为第一级可视化呈现的演化模式补充空间与时间可视化，并提供地理背景和时间上的变化细节
。2.
根据权利要求1所述基于故事线的地理时间序列可视化方法，其特征在于，所述故事线可视化的布局，包括：以横轴为时间轴，时间轴均匀地分为多个时间片，时间片的大小与演化模式大小相同，地理时间序列的演化模式在布局中以会话表示，各个时间片内包含多个会话，在布局中纵向排列，每个地理时间序列作为实体用一条沿横轴的曲线表示；所述修正以地理时间序列为实体
、
以演化模式为会话的故事线可视化的布局，包括：采用布局算法对故事线可视化进行布局压缩，所述布局算法包括：
1)
实体
、
会话顺序调整：将每个时间片内的实体和会话在纵轴上的顺序进行排序；
2)
会话对齐：满足第一约束条件的前提下，对齐相邻时间片之间的会话和实体；
3)
会话定位：首先根据第二约束条件紧密地定位第一个时间片的实体与会话，以第一个时间片内的会话位置为依据，通过从前向后扫描时间片，根据
2)
中得到的对齐关系来逐一定位各时间片内的实体会话与实体，若在第二约束条件下，无法插入某个时间片的其余会话，则扩大对齐会话之间的空间以容纳其余会话，完成顺序的最后一个时间片定位后，根据定位的最后一个时间片的会话位置，依次逆序重新定位其余时间片中的会话；其中，所述第一约束条件，包括：会话过滤：在会话对齐阶段，通过设定第一阈值
th
r
过滤会话，若某个会话中的实体数量大于第一阈值
th
r
，则保留，反之，则过滤；宽松对齐：在会话对齐阶段，通过设定第二阈值
th
p
来决定是否对齐会话，若两个会话的共同实体数量大于或等于第二阈值
th
p
，则对齐；所述第二约束条件，包括：在会话定位阶段，同一会话中相邻实体之间应保持相同的间隔
d
in
；在会话定位阶段，纵向相邻的会话之间也应保持间隔大于设定值
d
out
，其中，
d
out
>d
in
。3.
根据权利要求2所述基于故事线的地理时间序列可视化方法，其特征在于，所述修正以地理时间序列为实体
、
以演化模式为会话的故事线可视化的布局，还包括：曲线部分隐藏，利用第三阈值
th
v
对实体的曲线进行部分隐藏，若曲线的扭动高度大于第三阈值
th
v
，则删除曲线扭动的部分，反之，则保留
。4.
根据权利要求1所述基于故事线的地理时间序列可视化方法，其特征在于，所述调整可视化编码，包括：使用曲线的颜色深度变化来编码地理时间序列的真实值
。5.
根据权利要求2所述基于故事线的地理时间序列可视化方法，其特征在于，所述基于演化模式概览的用户交互，包括：基于会话的交互式着色
、
基于会话的实体曲线拉直；其中，所述基于会话的交互式着色，包括：用户...

【专利技术属性】
技术研发人员：巫英才，陈时富，邓紫坤，翁荻，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：