[发明专利]一种基于时间区间的螺旋图可视化曲线绑定方法

摘要

本发明公开了一种基于时间区间的螺旋图可视化曲线绑定方法，包括：1)输入数据集；2)绘制同心的状态圆环来表示状态集；3)划分状态圆环的子区间；4)映射及划分数据集中所有数据的类别；5)设置虚拟绑定圆环；6)绘制绑定曲线等步骤。本发明有效地降低了传统的螺旋图可视化方法在展示大量数据时所产生的视觉杂乱的程度，使得可视化界面更加整洁清晰，为用户提供了更直观地了解、分析数据的功能。

主权项

1.一种基于时间区间的螺旋图可视化曲线绑定方法，其特征在于，包括：步骤1：输入数据集：数据集D＝{d₁,d₂,…,d_p}，其中，p为数据量；d_i＝(sd_i,sd_i+1,lines_i)，1≤i≤p，sd_i和sd_i+1分别表示状态i和i+1的描述性数据；lines_i表示从状态i转换到状态i+1之间的路径数据；f_i表示从状态i转换到状态i+1之间的路径数量；l_i,j包括两个时间属性startTime和arriveTime，其中startTime表示从状态i转换到状态i+1的开始时间，arriveTime表示从状态i转换到状态i+1的结束时间；步骤2：绘制同心的状态圆环来表示状态集：首先，设同心状态圆环的圆心坐标为o＝{x0,y0}，状态圆环集为S＝{s1,s2,…,sq}，q为状态圆环数量；第g个状态圆环sg的半径为rg，1≤g≤q；据此依次绘制出所有的状态圆环；状态圆环的一周表示一个时间周期T，以坐标(x0，y0+rg)表示状态圆环sg的周期起点，从起点按顺时针方向旋转一周即为一个周期T；步骤3：划分状态圆环的子区间：对于所有的状态圆环，根据划分粒度k，从周期起点开始，沿顺时针方向，将状态圆环的时间周期T划分为k个相等的子区间；步骤4：映射及划分数据集D中所有数据的类别：数据di中的sdi对应状态圆环sg，sdi+1对应状态圆环sg+1，且g＝i，linesi映射为sg、sg+1之间的一组螺旋线；所述螺旋线中，螺旋线的起点按照li,j的时间属性startTime的值定位在sg上，终点按照li,j的时间属性arriveTime的值定位在sg+1上，构成一对数据点sTgj和aTgj；对于所有的状态圆环，根据数据点sTgj和aTgj所在的子区间，将所有数据点分为k个类别；步骤5：设置虚拟绑定圆环：设状态圆环s_g、s_g+1之间的半径差为bw_g,g+1；在每对状态圆环s_g、s_g+1之间，分别设置状态圆环s_g对应的虚拟绑定圆环和状态圆环s_g+1对应的虚拟绑定圆环虚拟绑定圆环与对应的状态圆环的半径差根据bw_g,g+1的距离比β来确定：disg＝disg+1＝bwg,β+1*β；其中，0<β<0.5；dis_g表示s_g与的半径差，dis_g+1表示s_g+1与的半径差；步骤6：绘制绑定曲线，包括：步骤6.1：任选状态圆环s_g与s_g+1上的一对数据点sT_gj和aT_gj，sT_gj的偏转角为sθ_gj，aT_gj的偏转角为aθ_gi，e_ij为连接sT_gj和aT_gj的螺旋线；计算sθ_gj在虚拟绑定圆环上的偏转角sθ_gj′和aθ_gj在虚拟绑定圆环上的偏转角aθ_gj′，如下：sθgj′＝sθg,mid+α(sθgj‑sθg,mid)，aθgj′＝aθg,mid+α(aθgj‑aθg,mid)；其中，α为绑定强度系数，0<α<1；sθg,min表示数据点sTgj所属类别的所有数据点的偏转角的最小值，sθg,max表示数据点sTgj所属类别的所有数据点的偏转角的最大值，sθg,mid表示数据点sTgj所属类别的所有数据点的偏转角的中位值；aθg,min表示数据点aTgj所属类别的所有数据点的偏转角的最小值，aθg,max表示数据点aTgj所属类别的所有数据点的偏转角的最大值，aθg,mid表示数据点aTgj所属类别的所有数据点的偏转角的中位值；步骤6.2：计算数据点sT_gj在上的控制点位置sT_gj′，以及aT_gj在上的控制点位置aT_gj′，如下：在s_g和之间，绘制从sT_gj到sT_gj′的贝塞尔曲线；在s_g+1和之间，绘制从aT_gj到aT_gj′的贝塞尔曲线；步骤6.3：计算sθgj′、αθgj′的角度差Δθgj、sTgj′转换到aTgj′所花费的时间tgj′，以及螺旋线的旋转弧度Δradiangj，如下：Δθgj＝aθgj′‑sθgj′，绘制sTgj′到aTgj′的螺旋线，螺旋线的起始位置为(sTgj′(x),sTgj′(y))，终止位置aTgj′为(aTgj′(x),aTgj′(y))；上述从sTgj到sTgj′的贝塞尔曲线、从sTgj′到aTgj′的螺旋线，以及从aTgj到aTgj′的贝塞尔曲线，联合构成螺旋线ei,j绑定后的新曲线eij′；步骤6.4：按照步骤6.1、6.2和6.3的方法，绘制出linesi中所映射的所有螺旋线绑定后的新曲线；步骤7：按照步骤6的方法，绘制出所有相邻状态圆环之间的新曲线。