基于空间优化树布局的可视化交互方法技术

本发明专利技术涉及一种基于空间优化树布局的可视化交互方法，属于计算机图形学、计算机可视化技术领域。具体操作步骤为：①使用空间优化树布局算法对层次结构信息集合进行可视化，得到空间优化树布局以及索引；②用户确定查看位置；③确定待放大节点；④对待放大节点进行放大。本发明专利技术提出的基于空间优化树布局的可视化交互方法与已有技术相比较，在放大待查看区域的同时，有效解决了在交互过程中遇到的边重叠问题，并且计算量小。

【技术实现步骤摘要】
基于空间优化树布局的可视化交互方法
本专利技术涉及一种基于空间优化树布局的可视化交互方法，属于计算机图形学、计算机可视化

技术介绍
空间优化树布局算法是一种对层次结构信息集合的可视化方法，它的优势在于可以在有限的显示空间中，对大规模的数据进行可视化，充分利用可视化区域的同时保证所有节点和连结边之间不存在交叠现象，从而使整个层次结构的布局更加清晰美观。当节点以及节点之间的关系数量很大的时候，用户无法获得具体的数据的上下文与详细信息，如图1，是一个包含50000个节点的空间优化树布局图。这就需要合适的交互技术来辅助用户获取更多的信息。所以对空间优化树布局的可视化的交互方法的研究很有意义。在高度密集展示的大规模关系层次视图中，常用的交互技术有浏览转换和鱼眼扭曲变形。这些交互技术通过重新定义原始的放大函数来增加焦点子层次结构变形的放大程度，从而允许用户查看高度密集的可视化结构图中任何感兴趣区域的详细信息。浏览转换和鱼眼扭曲变形这两种交互技术和关系型层次结构的几何布局独立，即变形算法仅与每个节点的坐标相关，而与具体采用的布局算法无关。这些算法的具体实现步骤如下：步骤一、选中移动的节点。对于计算机，对选中节点的判定却是个相对复杂的过程。一般的做法是遍历所有节点，比较每个节点的位置和鼠标点击位置是否匹配，从而找出被选中的节点。步骤二、用户将选中节点移动到新的位置。步骤三、确定可视化区域新的坐标系，通过具体的转换函数，递归计算其余节点的新坐标。步骤四、根据新的节点坐标绘制布局。这些交互技术存在共同的缺点是：①计算量大；②在变形过程中产生边覆盖的问题，随着节点数量规模不断变大，边交叠的情况也越来越严重；③这些交互技术都只单纯针对节点坐标进行变形而没有考虑到整个层次结构的布局特点。因此需要一种新的可视化交互方法，解决以上问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决大规模数据在可视化交互中存在的边交叠以及计算量大的问题，提出一种基于空间优化树布局的可视化交互方法。本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的。一种基于空间优化树布局的可视化交互方法，其具体操作步骤为：步骤一、使用空间优化树布局算法对层次结构信息集合进行可视化，得到空间优化树布局以及索引表。所述空间优化树布局位于包含横坐标和纵坐标的二维坐标系中。所述检索表中存储空间优化树布局中每个节点的检索信息。所述节点的检索信息包括该节点的父节点地址、子节点地址以及属性信息。所述属性信息包含该节点的横坐标值、纵坐标值和区域信息。在使用空间优化树布局算法对层次结构信息集合进行可视化的过程中，每个节点获得一个包含该节点的多边形。所述区域信息是每个节点对应的多边形的全部顶点的坐标值。步骤二、用户确定查看位置。在步骤一操作的基础上，在空间优化树布局界面上，用户通过输入设备点击待查看位置。步骤三、确定待放大节点。在步骤二操作的基础上，根据用户点击的待查看位置，确定待放大节点。所述确定待放大节点的具体操作方法为：步骤3.1：根据用户点击的待查看位置，得到点击位置坐标。步骤3.2：在步骤一中得到的检索表中检索点击位置坐标对应的节点，如果点击位置坐标与检索表中某个节点的坐标完全一致，则将该节点、该节点的全部子孙节点和该节点的全部祖先节点，作为待放大节点。如果检索表中没有找到与点击位置坐标完全一致的节点，则根据检索表中的区域信息确定叶子节点对应的多边形区域中包含点击位置坐标的叶子节点，并将该叶子节点以及该叶子节点的全部祖先节点，作为待放大节点。步骤四、对待放大节点进行放大。在步骤三操作的基础上，对待放大节点进行放大。具体操作步骤为：步骤4.1：以根节点作为端点，生成一条射线，所述射线的反向延长线过根节点中属于待放大节点的子节点。步骤4.2：通过输入设备在该射线上选择一点，将该点作为新根节点位置。步骤4.3：在确定新根节点位置的基础上，使用空间优化树布局算法重新对层次结构信息集合进行可视化操作，得到的空间优化树布局即实现对待放大节点的放大。有意效果本专利技术提出的基于空间优化树布局的可视化交互方法与已有技术相比较，在放大待查看区域的同时，有效解决了在交互过程中遇到的边重叠问题，并且计算量小。附图说明图1为本专利技术
技术介绍
中包含50000个节点的空间优化树布局图；图2为本专利技术具体实施方式中基于空间优化树布局的可视化交互方法的流程示意图；图3为本专利技术具体实施方式中的包含3000个节点的原始空间优化树布局图。图4为本专利技术具体实施例1中待查看区域以及待放大节点示意图。图5为本专利技术具体实施例1中的空间优化变形后的空间优化树布局图。图6为本专利技术具体实施例2中待查看区域以及待放大节点示意图。图7为本专利技术具体实施例2中的空间优化变形后的空间优化树布局图。具体实施方式为了更好的说明本专利技术的技术方案，下面通过2个实施例，对本专利技术做进一步说明。两个实施例中使用的层次结构信息集合都是由3000个随机生成的层次化数据组成。实施例1：本实施例中使用的基于空间优化树布局的可视化交互方法，其流程图如图2所示，具体操作步骤为：步骤一、对随机生成的3000个层次化数据组成的集合通过空间优化树布局算法对层次结构信息集合进行可视化，得到空间优化树布局以及索引表。空间优化树布局如图3所示，节点P为根节点。所述检索表中存储空间优化树布局中每个节点的检索信息。所述节点的检索信息包括该节点的父节点地址、子节点地址以及属性信息。所述属性信息包含该节点的横坐标值、纵坐标值和区域信息。步骤二、用户确定查看位置。在步骤一操作的基础上，在空间优化树布局界面上，用户通过输入设备点击待查看位置。待查看位置为图4中的点Q。步骤三、确定待放大节点。在步骤二操作的基础上，根据点Q位置，确定待放大节点。所述确定待放大节点的具体操作方法为：步骤3.1：根据点Q位置，得到点击位置坐标。步骤3.2：在步骤一中得到的检索表中检索点击位置坐标对应的节点，点Q的位置坐标与检索表中节点A坐标完全一致，因此将节点A、节点A的子孙节点B、C、D、E、F，以及节点A的祖先节点G、H、P，作为待放大节点，如图4所示。步骤四、对待放大节点进行放大。在步骤三操作的基础上，对待放大节点进行放大。具体操作步骤为：步骤4.1：以根节点P作为端点，生成一条射线，所述射线的反向延长线过节点H。步骤4.2：通过鼠标在该射线上选择一点S，将点S作为新根节点位置。步骤4.3：在确定新根节点S位置的基础上，使用空间优化树布局算法重新对层次结构信息集合进行可视化操作，得到的空间优化树布局，如图5所示，实现对待放大节点A、B、C、D、E、F、G、H、P的放大。实施例2：步骤一、对随机生成的3000个层次化数据组成的集合通过空间优化树布局算法对层次结构信息集合进行可视化，得到空间优化树布局以及索引表。空间优化树布局如图3所示，节点P为根节点。所述检索表中存储空间优化树布局中每个节点的检索信息。所述节点的检索信息包括该节点的父节点地址、子节点地址以及属性信息。所述属性信息包含该节点的横坐标值、纵坐标值和区域信息。步骤二、用户确定查看位置。在步骤一操作的基础上，在空间优化树布局界面上，用户通过输入设备点击待查看位置。待查看位置为图6中的点R。步骤三、确定待放大节点。在步骤二操作的基础上，根据点R位置，确定待放大节本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于空间优化树布局的可视化交互方法，其特征在于：其具体操作步骤为：步骤一、使用空间优化树布局算法对层次结构信息集合进行可视化，得到空间优化树布局以及索引表；所述空间优化树布局位于包含横坐标和纵坐标的二维坐标系中；所述检索表中存储空间优化树布局中每个节点的检索信息；所述节点的检索信息包括该节点的父节点地址、子节点地址以及属性信息；所述属性信息包含该节点的横坐标值、纵坐标值和区域信息；在使用空间优化树布局算法对层次结构信息集合进行可视化的过程中，每个节点获得一个包含该节点的多边形；所述区域信息是每个节点对应的多边形的全部顶点的坐标值；步骤二、用户确定查看位置；在步骤一操作的基础上，在空间优化树布局界面上，用户通过输入设备点击待查看位置；步骤三、确定待放大节点；在步骤二操作的基础上，根据用户点击的待查看位置，确定待放大节点；所述确定待放大节点的具体操作方法为：步骤3.1：根据用户点击的待查看位置，得到点击位置坐标；步骤3.2：在步骤一中得到的检索表中检索点击位置坐标对应的节点，如果点击位置坐标与检索表中某个节点的坐标完全一致，则将该节点、该节点的全部子孙节点和该节点的全部祖先节点，作为待放大节点；如果检索表中没有找到与点击位置坐标完全一致的节点，则根据检索表中的区域信息确定叶子节点对应的多边形区域中包含点击位置坐标的叶子节点，并将该叶子节点以及该叶子节点的全部祖先节点，作为待放大节点；步骤四、对待放大节点进行放大；在步骤三操作的基础上，对待放大节点进行放大；具体操作步骤为：步骤4.1：以根节点作为端点，生成一条射线，所述射线的反向延长线过根节点中属于待放大节点的子节点；步骤4.2：通过输入设备在该射线上选择一点，将该点作为新根节点位置；步骤4.3：在确定新根节点位置的基础上，使用空间优化树布局算法重新对层次结构信息集合进行可视化操作，得到的空间优化树布局即实现对待放大节点的放大。...

【技术特征摘要】
1.一种基于空间优化树布局的可视化交互方法，其特征在于：其具体操作步骤为：步骤一、使用空间优化树布局算法对层次结构信息集合进行可视化，得到空间优化树布局以及索引表；所述空间优化树布局位于包含横坐标和纵坐标的二维坐标系中；所述索引表中存储空间优化树布局中每个节点的检索信息；所述节点的检索信息包括该节点的父节点地址、子节点地址以及属性信息；所述属性信息包含该节点的横坐标值、纵坐标值和区域信息；在使用空间优化树布局算法对层次结构信息集合进行可视化的过程中，每个节点获得一个包含该节点的多边形；所述区域信息是每个节点对应的多边形的全部顶点的坐标值；步骤二、用户确定查看位置；在步骤一操作的基础上，在空间优化树布局界面上，用户通过输入设备点击待查看位置；步骤三、确定待放大节点；在步骤二操作的基础上，根据用户点击的待查看位置，确定待放大节点；所述确定待放大节点的具体操作方法为：步骤3.1：根据用户点击的待查...

【专利技术属性】
技术研发人员：李凤霞，李仲君，刘茜，余月，朱泽炜，乔建成，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：京;11