[发明专利]一种基于unity3d的知识图谱3D可视化方法

说明书

本发明的基于unity3d的知识图谱3D可视化方法，包括：a).摄像机、天空盒和场景初始化；b).三元组数据获取；c).预制体的创建及三维物理结构组织；d).三维力学模型构建；e).帧循环；f).沉浸式摄影机脚本；g).全局摄影机脚本；h).属性信息显示及UI绘制；i).检索功能及传送功能；j).沉浸视图、全局视图切换。本发明的基于unity3d的知识图谱3D可视化方法，具有良好的可移植性和可扩展性，可以发布到web、手机、PC等多种平台，而不会像WebGL等技术一样开发后即对平台具有高度依赖；另一方面表现在未来可以方便的扩展至虚拟现实、增强现实等新兴的显示技术上，实现更广阔、更沉浸、更具互动性的知识图谱3D可视化。

技术领域

本发明涉及一种知识图谱3D可视化方法，更具体的说，尤其涉及一种基于unity3d的知识图谱3D可视化方法。

背景技术

随着知识图谱技术的不断探索和发展，以及知识图谱在人工智能中的地位逐渐上升，知识图谱的可视化技术也成为近年来研究的热点。目前，知识图谱的可视化主要有两个发展方向：一是以Citespace为主的科学知识图谱可视化，该类可视化具有显示信息复杂，节点关系众多，形式相对固定的特点；二是通用化的知识图谱可视化，该类可视化方法多是以节点和关系作为输入数据，以力导向图的方式对节点和边的布局进行自动化的重新排布，直到整个系统最终达到稳定的状态。

以Citespace为主的科学知识图谱可视化技术已经相对成熟，在可视化展示上也不限于节点-关系的网状关系图，且有允许用户在一定程度上自定义可视化参数。但是其成熟的科学知识图谱可视化技术是建立在其单一且固定的数据模式上的，并非是一个通用且健壮的知识图谱可视化解决方案。而通用化的知识图谱可视化技术中，一部分是通过自定义节点布局进行可视化显示，一部分是通过力导向图布局进行自动化的节点分布。

常用的可视化框架，如Echarts和D3等，都已经集成了方便的力导向图功能。如图1所示，给出了Echarts中的力导向知识图谱可视化示意图，此外Echarts还提供了一些其它类型的知识图谱可视化方案，如图1中的NPM Dependencies布局示意图和图2中的GraphWebkit Dep布局示意图。

同时，天津泰凡科技有限公司同样突破知识图谱2D可视化的壁垒，通过WebGL实现了知识图谱3D可视化的一个demo。在该demo上，可以实现初步的3D化的力导向知识图谱可视化，已经具有了一个很好的雏形。然而，泰凡科技的方案还存在以下问题：

(1)该方案虽然实现了知识图谱的3D可视化，但并未考虑在3D空间可视化中的独特特性，仅仅是将2D的力导向扩展到了3D空间中。造成的结果是，虽然demo中的可视化图谱可以进行三维空间中的缩放和旋转，并且在旋转中能够给人以明显的3D化感受，但是一旦停止旋转，则仍让人觉得是2D图像，没有给用户带来3D空间中的独有的沉浸感。同时，由于该方案在静止状态下更像是3D空间在2D平面上的投影，使得信息密度在投影时被放大，反而不如传统的2D可视化对信息清晰度的把控更好。

(3)该方案使用了WebGL作为技术实现手段。该方法虽然在网页浏览器上表现尚好，但难以扩展到其它平台，也无法像传统客户端应用一样能有效利用到硬件尤其是显卡的强大性能，很容易在实体和关系数量急剧增多时造成明显卡顿甚至崩溃。此外，WebGL作为新的原生绘制渲染技术，开发复杂，维护成本高，扩展性差，难以实现二次定制，也难以实现一些酷炫的显示效果。

(4)该方案没有考虑到大数据下实体和关系数量增长对于性能的影响，更没有有效的优化方案，只能适用于小规模的知识图谱3D可视化。而性能优化问题对3D渲染来说是十分重要的，尤其是在大数据环境下甚至是一个致命的问题。

从以上的实例中已经可以明显看出，现有的知识图谱可视化手段存在如下严重的问题：