[发明专利]一种散点图过度绘制解决方法有效性的评估方法

说明书

本发明提供一种散点图过度绘制解决方法有效性的评估方法，包括有获取散点图布局前后的散点图数据，计算出散点图布局后的不同数据点之间的重叠程度和布局后散点图包含特征保持情况的特征保持程度；所述特征保持程度包括有若干评估散点图具体特征保持情况的具体特征保持指标与综合评估散点图特征保持情况的综合特征保持度量。本发明提供了一组完善的且基于可视任务的节点位移方法有效评估指标，使不同指标之间不存在过多关联计算，降低数据重复运算的概率，且成体系的从多个具体特征的保持情况评估数据点的位移有效性。

技术领域

本发明涉及散点图过度绘制评估技术领域，具体涉及一种散点图过度绘制解决方法有效性的评估方法。

背景技术

数据点的过度绘制是数据可视化中的一个常见问题。例如当数据集的点数较多且可视节点较大时，往往会出现数据点重叠的情况，导致许多可视方面的问题。具体而言，过度绘制使得点的位置、数量和分布难以获取，导致信息丢失；也会降低图表的可读性和解释性。

在图布局领域和信息可视化领域中，节点位移方法是一种被广泛使用的典型方法，该方法通过改变节点的空间位置，使得它们在可视空间中尽量不会重叠，从而缓解过度绘制的问题。为提高可视性，研究者提出了许多节点位移方法，一般根据位移时节点的大小形状和可能的放置位置是否固定，把其分为节点散布、子空间映射和动态空间划分三类。

节点散布将给定大小和形状的一组可视节点从原始位置散布平铺开以避免重叠，例如PFS、VPSC、PRISM、GTree、RWordle-L等。子空间映射方法分为空间划分和子空间匹配两个独立步骤。首先散点图覆盖区域被划分为一系列空间互斥的子空间，划分并不考虑任何数据信息；然后通过匹配子空间之间的空间近邻关系和数据点之间的空间近邻关系将数据点映射至子空间中，例如DGrid，HaGrid、IsoMatch、PRSP、广义散点图等。动态空间划分方法则是在动态过程中确定节点的大小形状和位置，如CVT和Nmap等。

解决过度绘制问题的过程中，节点(数据点)的位移势必会导致原有一些信息的丢失。具体来说，对底层数据的修改使得该类方法存在形状和密度分布双重扭曲的风险，影响团簇识别、形状识别等散点图可视任务。

因此，评估众多节点位移方法的有效性是一个重要问题。以往的文献提出了许多评估方法，包括重叠指标、相对位置保持指标、位移指标、全局形状指标等。其中，重叠指标可以计算散点图的重叠率来表征重叠程度；相对位置保持指标用于衡量前后散点图中点对的相对方位是否保持一致；位移指标用于评估点的相对位移距离；全局形状指标则可以捕获初始的全局形状，并评估其保持程度；还有布局扩散指标，用于限制散点的最小尺寸，避免创建不可读的标记和导致没有标记的大区域。

现有技术中的评估方法中，一般对是上述指标的简单组合，存在许多问题：包括有评估方案不成体系，导致不同指标之间的关系混乱，且不同指标之间的关联程度较大导致重复。例如：全局形状保持指标与布局扩散指标，上述两指标都涉及到了散点图布局前后面积之比。

其次，多个指标与散点图的可视性能关联低，影响了散点图的可视性效果。同时对于布局后，任意组合散点之间的密度保持情况、同类数据点之间的聚类情况和数据点的现状图识别，均没有相应的指标表示，导致现有的指标并不完备。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的问题是提供一种散点图过度绘制解决方法有效性的评估方法，提供了一组完善的且基于可视任务的节点位移方法有效评估指标，使不同指标之间不存在过多关联计算，降低数据重复运算的概率，且成体系的从多个具体特征的保持情况评估数据点的位移有效性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种散点图过度绘制解决方法有效性的评估方法，包括有获取散点图布局前后的散点图数据，计算出散点图布局后的不同数据点之间的重叠程度和布局后散点图包含特征保持情况的特征保持程度；