[发明专利]一种复杂节点连接图的模拟力场集束捆绑方法有效

专利信息
申请号: 201611065098.4 申请日: 2016-11-28
公开(公告)号: CN106776844B 公开(公告)日: 2019-10-25
发明(设计)人: 巫滨;李苏南;杨波;高建平;刘丽娜 申请(专利权)人: 河南科技大学
主分类号: G06F16/29 分类号: G06F16/29
代理公司: 洛阳公信知识产权事务所(普通合伙) 41120 代理人: 宋晨炜
地址: 471000 河*** 国省代码: 河南;41
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摘要:
搜索关键词: 一种 复杂 节点 连接 模拟 力场 集束 捆绑 方法
【说明书】:

一种复杂节点连接图的模拟力场线束捆绑方法,为基于边线之间局部模拟引力场的,可适用于各种角度、距离和比例的连接线之间的捆绑方法,并且对捆绑的尺度进行了优化调整,相比于传统的节点‑连接视图的边捆绑,提高了绑定方法的效率。

技术领域

发明涉及复杂节点连接图的数据可视化的绘制领域,特别涉及基于地理数据可视分析的复杂节点连接图的模拟力场线束捆绑方法。

背景技术

在大数据可视分析技术高速发展的今天,基于地理信息数据的节点-连接图被广泛应用于航空、道路、铁路、物流、互联网数据传输、各地人口迁徙等领域的数据可视分析。而随着数据记录和处理量的爆炸式增长,节点-连接图的数据容量和复杂程度也不断上升,错综复杂的连接使视图杂乱无序,大量的连接线相互交错重叠,严重影响了用户对视图信息的认知和解读。如何对节点-连接图进行信息的整理优化,降低视觉杂乱干扰,挖掘视图内在分布模式,成为亟待解决的问题。

现有的节点连接图绘制方法,主要从以下方面进行优化:

1)优化节点布局

通过优化方法设计,调整视图中节点的位置分布,使得节点之间的边交错程度降低,所有的节点之间呈现空间上的均匀分布,达到整体布局和视觉效果的最优化,如图1所示。

这种方法可用于解决社交网络、人际关系、企业员工体系等知识领域的节点-连接图的优化问题,并不适用于交通运输,航线规划等基于地理信息的节点-连接图分析,因为该类图中的节点与实际的地理位置相对应,具有特定地理坐标,其节点的空间布局是不可变的。

2)优化连接线布局

通过优化方法设计,对节点-连接视图中交错复杂的边进行归类和线束,并不会改变节点的空间布局,也不改变节点之间的连接关系,通过线束的规划整理有效地降低视图的杂乱现象,如图2所示。这种边捆绑的方法适用于基于地理信息的节点-连接图分析。

现有的捆绑优化方法主要有基于层次的边捆绑(HEB)和基于几何的捆绑(GBEB)等。HEB方法仅适用于层次结构的数据图,并不适用于一般图。GBEB方法基于控制网格来构建捆绑路线,适用于一般图的优化,但捆绑的效果依赖于控制网格的质量,适用于主体脉络清晰的网络图,在效果的通用性上有一定局限。

本发明从节点之间连接边的捆绑角度展开研究,引入物理学中的引力场作用原理,基于视图中边与边之间几何位置关系,提出了模拟力场线束边捆绑的方法,对一般节点-连接图的线束捆绑给出了较好的解决方法。

基金项目:洛阳市科技发展计划项目(1401064A);河南省教育厅科学技术研究重点项目(12B460009)。

发明内容

本发明将物理学中的引力场作用原理引入视图的线束捆绑计算,基于视图中边与边之间几何位置关系,提出了一套基于边线之间局部模拟引力场的,可适用于各种角度、距离和比例的连接线之间的捆绑方法,并且对捆绑的尺度进行了优化调整,相比于传统的节点-连接视图的边捆绑,提高了绑定方法的效率,是一种解决大数据情况下节点-连接视图视觉杂乱问题的有效方法。

为实现上述技术目的,本发明采用的技术方案是:一种复杂节点连接图的模拟力场线束捆绑方法,包括以下步骤:

步骤一、对连接边进行相容性计算。设节点-连接图中的所有节点组成集合V,节点之间的边组成集合E。计算边组合集合E中两两边线之间的相容性Ce。由于边线之间适用捆绑效果的合理性是各不相同的,因此相容性Ce定义为视图中边线与边线之间进行捆绑的合理性评价指数。根据边线之间影响捆绑效果的因素,将相容性Ce分解为3个方面:位置相容性Cp,角度相容性Cr,错位相容性Cs。

1)如图3所示,两条边V和W之间位置相容性Cp的计算模型为:

其中Vm和Wm分别为边V和W的中点。

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