[发明专利]一种交互式的主题河流可视化方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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Susan Havre,Beth Hetzler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，本发明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。

发明内容

鉴于现有的主题河流存在的问题，本发明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：