[发明专利]一种针对两类层次数据的对比关联可视分析方法和应用

说明书

本发明公布了一种针对两类层次数据的对比关联可视分析方法(对比关联树)和应用，分别采用基于力导向的节点‑链接树和基于放射环的空间填充树来表示两类层次数据，节点‑链接树中节点表示为饼图，放射环的空间填充用颜色区分；并通过交互的方式展示两类数据的不同层次数据的对比和关联；该可视化方法可同时展示两种不同类层次数据中的层次关系和关联关系，并可对同一类层次数据的关联信息等数据进行直接对比，直观有效，且可避免出现视觉杂乱，能够帮助用户高效地查看数据间的关联关系，从而进行进一步的数据分析。

技术领域

本发明属于信息可视化领域，具体涉及一种针对两类层次数据的对比关联可视分析方法(对比关联树)和应用，通过交互的手段直接展示两类数据的不同层次数据的对比和关联。

背景技术

在现实工作和生活中，具有相互联系的多个层次结构广泛存在于食品安全、金融信息和社会网络等各领域中，对两个具有相同层次结构数据的进行对比分析同样是一个非常重要的课题。

2007年，Ying Tu and Han-Wei Shen提出了一种能够展现树图的变化的可视化方法。该方法其实是两个树图在不同的时间点的对比。他们提出了一个树图布局算法，这个算法可以减少布局突变并能够产生一个持续的视觉模式。2008年，Danny Holten等人提出了一种新的可视化层次结构数据的方法，该方法主要是用于对比不同版本的软件系统的内部结构的变化。2011年K.Dinkla等人提出了一种比较多个具有权重的层次结构的可视化方法，该可视化方法采用节点-链接树，用热力图来显示节点链接树中的节点的各个子节点的权重；该方法同时提供了交互手段，可以隐藏暂时不需要的节点，细览需要查看的节点。2011年Sebastian Bremm等人提出了一种基于交互的对多个树进行比较的可视分析方法，该方法通过交互显示和隐藏节点，以达到不但能查看全局概览还能查看局部细节的目的。2012年，John Alexis Guerra-G ómez等人提出了一系列交互式的可视化方法，他们利用多视图与交互的方式分别展现两个年份的预算以及两个年份预算的对比，用颜色以及颜色的深浅来表示两个年份预算变化的程度。

综合说来，针对单一类层次数据的可视化方法，主要包括节点-链接法(Node-Link)和空间填充法(Space-Filling)两大类。

节点-链接法是外观上最接近树型结构的层次数据可视化方法，该方法采用节点表示树型结构中的信息单元，用连线表示树型结构中的父子关系，可以直观的展示层次结构。常见的方法有树(Tree)，双曲树(Hyperbolic Browser)及径向树(Radial Tree)等。空间填充法的主要思想是将整个信息集合映射到一个区域，通过矩形，正方形，扇形或多边形等形状进行嵌套填充以描述层次结构。其中，常见的方法有两种：树图(Treemap)和放射环(Sunburst)。

此外，混合(Hybrid)布局算法在层次数据可视化方法中也逐渐发展起来，其主要思想是将节点-链接，空间填充以及简单的统计图有效的结合起来。Zhao等人在2005年提出将节点-链接和树图相结合，允许用户高效查看各节点的信息属性，保留了节点-链接对层次结构及树图对节点权值的高表现性。

现实世界存在着许多不仅包含层次关系，还包含关联关系的复杂数据，针对这类数据集，利用现有的放射环算法对其进行可视化还难以达到较好的效果。