增長(zhǎng)型時(shí)間序列數(shù)據(jù)的可視化方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請(qǐng)涉及信息可視化處理領(lǐng)域，具體涉及一種增長(zhǎng)型時(shí)間序列數(shù)據(jù)的可視化方 法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前數(shù)據(jù)增長(zhǎng)速度已經(jīng)超過(guò)摩爾定律，大數(shù)據(jù)是當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)重要話題。只 要是能被記錄下來(lái)的每一件事情，都可以轉(zhuǎn)化成為數(shù)據(jù)。在無(wú)休止增加的數(shù)據(jù)中，隱藏著無(wú) 數(shù)的機(jī)會(huì)。如何在混亂無(wú)章的數(shù)據(jù)中，尋找出有價(jià)值的關(guān)系，有價(jià)值的數(shù)據(jù)特征，是數(shù)據(jù)分 析領(lǐng)域的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)。而可視化技術(shù)，可以通過(guò)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為以圖形圖像的形式展現(xiàn) 出來(lái)，并配以交互手段從不同的層面對(duì)數(shù)據(jù)的不同特征進(jìn)行顯示，從而能更好地幫助人們 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。現(xiàn)在可視化技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)、文化和政治等各個(gè)領(lǐng)域，解決了在一些 情況下，僅通過(guò)數(shù)字顯示難以有效分析數(shù)據(jù)的問(wèn)題。
[0003] 其中，時(shí)間序列數(shù)據(jù)的可視化是數(shù)據(jù)可視化處理的一個(gè)重要分支。每一個(gè)數(shù)據(jù)在 被記錄下來(lái)的時(shí)候都帶有時(shí)間的屬性，像股票數(shù)據(jù)、車流量數(shù)據(jù)和空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)等。時(shí)間 屬性是與數(shù)據(jù)中其它維度的屬性緊密關(guān)聯(lián)的。時(shí)間序列數(shù)據(jù)的可視化處理技術(shù)，主要分為 動(dòng)態(tài)和靜態(tài)兩種方式。其中動(dòng)態(tài)可視化處理，包括動(dòng)態(tài)顯示熱力圖、場(chǎng)量圖、以及其它通過(guò) 圖形緩慢變化來(lái)表現(xiàn)數(shù)據(jù)變化情況的可視化處理或者說(shuō)轉(zhuǎn)換。而靜態(tài)可視化處理，主要 包括通過(guò)使用時(shí)間坐標(biāo)軸的形式，將數(shù)據(jù)中相應(yīng)時(shí)間的數(shù)據(jù)量在軸對(duì)應(yīng)的位置中表現(xiàn)出 來(lái)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成的圖形圖像以靜態(tài)顯示方式呈現(xiàn)/展現(xiàn)?，F(xiàn)有的時(shí)間序列數(shù)據(jù)靜態(tài)可視 化處理方法為ThemeRiver，最早于2002年由SusanHavre提出，通過(guò)主題河流的寬度，可 以發(fā)現(xiàn)某個(gè)詞語(yǔ)在某個(gè)章節(jié)中出現(xiàn)的頻率。一直被廣泛應(yīng)用于時(shí)間序列數(shù)據(jù)領(lǐng)域。近 些年來(lái)，SeungwonYang將ThemeRiver應(yīng)用于災(zāi)難應(yīng)對(duì)計(jì)劃分析上，NikouGunnemann將 ThemeRiver應(yīng)用于大型文本數(shù)據(jù)的語(yǔ)義分析中。
[0004] 現(xiàn)有的時(shí)間序列數(shù)據(jù)靜態(tài)可視化處理方法ThemeRiver雖然已經(jīng)能夠較好地表現(xiàn) 時(shí)間序列數(shù)據(jù)，而與其它技術(shù)相結(jié)合也能夠很好地表現(xiàn)數(shù)據(jù)的其它維度。但是，對(duì)于增長(zhǎng)型 的時(shí)間序列數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)增長(zhǎng)較快和顯示時(shí)間區(qū)域跨度較大時(shí)，由于屏幕像素的限制，使用 ThemeRiver會(huì)存在前期數(shù)據(jù)兩兩之間高度間隔過(guò)小，后期數(shù)據(jù)間隔偏大，導(dǎo)致可視化或者 說(shuō)展示效果、效率差、顯示不清晰，前期數(shù)據(jù)展現(xiàn)過(guò)于密集、變化復(fù)雜而難以分別和分析的 缺點(diǎn)。而且由于前期數(shù)據(jù)較小，數(shù)據(jù)隨時(shí)間不斷增長(zhǎng)，因此前期時(shí)間段上的可視化效果存在 空間浪費(fèi)的問(wèn)題。
[0005] 因此，需要提供優(yōu)化針對(duì)增長(zhǎng)型時(shí)間序列數(shù)據(jù)的可視化處理方案，提高這類數(shù)據(jù) 的可視化展示效果和效率，避免顯示空間的浪費(fèi)和低效利用，有利后續(xù)區(qū)分和分析，提升用 戶體驗(yàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本申請(qǐng)的主要目的在于提供一種增長(zhǎng)型時(shí)間序列數(shù)據(jù)的可視化方法和系統(tǒng)，以解 決在針對(duì)增長(zhǎng)型時(shí)間序列數(shù)據(jù)的可視化的處理中，通過(guò)將增長(zhǎng)型的時(shí)間序列數(shù)據(jù)用主題河 流圖的方式展示在二維平面中、并將笛卡爾坐標(biāo)形式的主題河流圖轉(zhuǎn)換成圓形，從而在增 加空間利用率的同時(shí)增加前期時(shí)間數(shù)據(jù)的可識(shí)別性（可視圖形圖像清晰度）的技術(shù)問(wèn)題。
[0007] 本申請(qǐng)一方面提供一種增長(zhǎng)型時(shí)間序列數(shù)據(jù)的可視化方法，包括：將待顯示的增 長(zhǎng)型時(shí)間序列數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)集TD，生成具有對(duì)應(yīng)所述數(shù)據(jù)集TD的屬性值Vij的二維數(shù)組V，其 中，所述屬性值 Vij與該待顯示的增長(zhǎng)型時(shí)間序列數(shù)據(jù)的可視化時(shí)間和可視化項(xiàng)目相關(guān)，并 且，該二維數(shù)組V中的屬性值Vij按照一定順序存儲(chǔ)；對(duì)所述二維數(shù)組V中的每一個(gè)屬性值 Vij進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，以獲得對(duì)應(yīng)在預(yù)設(shè)的可視化顯示區(qū)域中的坐標(biāo)（Xij，yij);將每一個(gè)項(xiàng)目 j的點(diǎn)，用線段或者曲線進(jìn)行鏈接，生成Circle-ThemeRiver的黑白圖；對(duì)不同項(xiàng)目j進(jìn)行 不同顏色的標(biāo)注，生成Circle-ThemeRiver的彩色圖。
[0008] 本申請(qǐng)另一方面提供一種增長(zhǎng)型時(shí)間序列數(shù)據(jù)的可視化系統(tǒng)，包括：二維數(shù)組生 成裝置，用于將待顯示的增長(zhǎng)型時(shí)間序列數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)集TD，生成具有對(duì)應(yīng)所述數(shù)據(jù)集TD的 屬性值 Vij的二維數(shù)組V，其中，所述屬性值v u與該待顯示的增長(zhǎng)型時(shí)間序列數(shù)據(jù)的可視化 時(shí)間和可視化項(xiàng)目相關(guān)，并且，二維數(shù)組V中的屬性值Vij按照一定順序存儲(chǔ)；轉(zhuǎn)換裝置，用 于對(duì)所述二維數(shù)組V中的每一個(gè)屬性值 Vij進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，以獲得對(duì)應(yīng)在預(yù)設(shè)的可視化顯示 區(qū)域中的坐標(biāo)（Xij，yij);連接裝置，用于將每一個(gè)項(xiàng)目j的點(diǎn)，用線段或者曲線進(jìn)行鏈接，生 成Circle-ThemeRiver的黑白圖；填充裝置，用于對(duì)不同項(xiàng)目j進(jìn)行不同顏色的標(biāo)注，生成 Circle-ThemeRiver 的彩色圖。
[0009] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，根據(jù)本申請(qǐng)的技術(shù)方案，針對(duì)增長(zhǎng)型時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化 處理（Circle-ThemeRiver)，克服了以往可視化處理技術(shù)ThemeRiver中因時(shí)間段過(guò)長(zhǎng)或因 屏幕像素所引起的前期時(shí)間數(shù)據(jù)顯示不清晰的缺陷，其經(jīng)可視化處理后數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成的圖形 圖像，展示效率高，顯示清晰準(zhǔn)確；而且，通過(guò)使用圓形限定區(qū)域代替?zhèn)鹘y(tǒng)ThemeRiver使用 矩形區(qū)域顯示，將空間利用率提高至100%，明顯增加了空間利用率，并且使數(shù)據(jù)的信息更 加清晰地顯示。由此，增長(zhǎng)型時(shí)間序列數(shù)據(jù)能轉(zhuǎn)換成更好的顯示圖形圖像、能清晰地識(shí)別每 一個(gè)時(shí)刻的數(shù)據(jù)情況，并且，避免顯示空間的浪費(fèi)和低效利用，進(jìn)而，這類數(shù)據(jù)的可視化展 示效果和效率的提高，有利后續(xù)區(qū)分和分析，提升用戶體驗(yàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0010] 此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本申 請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本申請(qǐng)，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。在附圖中：
[0011] 圖1是根據(jù)本申請(qǐng)的增長(zhǎng)型時(shí)間序列數(shù)據(jù)的可視化方法的一實(shí)施例的流程圖；
[0012] 圖2是根據(jù)本申請(qǐng)的方法中生成二維數(shù)組的一實(shí)施例的流程圖；
[0013] 圖3是根據(jù)本申請(qǐng)的方案中進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的一個(gè)實(shí)施例的流程圖；
[0014] 圖4是根據(jù)本申請(qǐng)的方案中對(duì)應(yīng)的顯示圓形區(qū)域中環(huán)形面積分配的一個(gè)實(shí)施例 的不意圖；
[0015] 圖5是根據(jù)本申請(qǐng)的方案中對(duì)應(yīng)的顯示圓形區(qū)域中屬性值對(duì)應(yīng)顯示的角度和坐 標(biāo)位置的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；
[0016] 圖6是根據(jù)本申請(qǐng)的方案中每個(gè)項(xiàng)目相應(yīng)時(shí)刻的點(diǎn)直線/線段連接的顯示的一個(gè) 實(shí)施例的不意圖；
[0017] 圖7是根據(jù)本申請(qǐng)的方案中每個(gè)項(xiàng)目相應(yīng)時(shí)刻點(diǎn)的曲線連接的顯示的一個(gè)實(shí)施 例的不意圖；
[0018] 圖8是根據(jù)本申請(qǐng)的方案中曲線連接的優(yōu)化顯示效果的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；
[0019] 圖9是根據(jù)本申請(qǐng)的方案中曲線連接的修正顯示效果的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；
[0020] 圖10是根據(jù)本申請(qǐng)的方案中生成Circle-ThemeRiver的彩色圖的一實(shí)施例的示 意圖；
[0021] 圖11是根據(jù)本申請(qǐng)的方法的一優(yōu)選例子的詳細(xì)流程圖；
[0022] 圖12是根據(jù)本申請(qǐng)的增長(zhǎng)型時(shí)間序列數(shù)據(jù)的可視化系統(tǒng)的一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 本申請(qǐng)的主要思想在于，對(duì)增長(zhǎng)型的時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化 Circle-ThemeRiver，先對(duì)其數(shù)據(jù)集TD按照可視化的時(shí)間和項(xiàng)目的特性構(gòu)建二維數(shù)組結(jié)構(gòu) 的存儲(chǔ)模式；預(yù)設(shè)圓形顯示區(qū)域，將二維數(shù)組中的屬性值對(duì)應(yīng)的時(shí)刻轉(zhuǎn)換成圓形顯示區(qū)域 中不同長(zhǎng)度的半徑進(jìn)行表示（展示或顯示），而將對(duì)應(yīng)時(shí)刻下所有項(xiàng)目屬性值的總和轉(zhuǎn)換 成圓環(huán)面積形式進(jìn)行表示；分別實(shí)現(xiàn)使用直線線段和三次樣條插值的曲線線段鏈接方式， 形成以圓為顯示區(qū)域的可視化Circle-ThemeRiver。從而克服了已有可視化ThemeRiver對(duì) 增長(zhǎng)型數(shù)據(jù)因屏幕像素或數(shù)據(jù)隨時(shí)間不斷增長(zhǎng)，前期數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)值較小導(dǎo)致顯示不清晰、 占用面積過(guò)小存在空間浪費(fèi)等缺陷，由此，達(dá)到在有限空間內(nèi)最大限度將數(shù)據(jù)清晰顯示、增 加可顯示數(shù)據(jù)量的目的。因而，改進(jìn)后的數(shù)據(jù)可視化方法Circle-ThemeRiver，更匹配或更 適用于增長(zhǎng)型數(shù)據(jù)的可視化處理。
[0024] 為使本申請(qǐng)的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本申請(qǐng)具體實(shí)施例及 相應(yīng)的附圖對(duì)本申請(qǐng)技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅是本申請(qǐng)一 部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒旧暾?qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做 出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。
[0025] 下面結(jié)合圖1所示本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N增長(zhǎng)型時(shí)間序列數(shù)據(jù)的可視化方法 (Circle-ThemeRiver)的一實(shí)施例的流程圖，對(duì)本申請(qǐng)的方法進(jìn)行描述。
[0026] 在步驟S110,將待顯示的增長(zhǎng)型時(shí)間序列數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)集（time-varying data，以 下簡(jiǎn)稱TD)，生成具有對(duì)應(yīng)所述數(shù)據(jù)集TD的屬性值Vij的二維數(shù)組V (或V y。其中，所述屬 性值Vij與該待顯示的增長(zhǎng)型時(shí)間序列數(shù)據(jù)的可視化時(shí)間和可視化項(xiàng)目相關(guān)，并且，該二維 數(shù)組V中的屬性值 Vij按照一定順序存儲(chǔ)。
[0027] 該待可視化的時(shí)間序列數(shù)據(jù)是一個(gè)具有時(shí)間屬性的數(shù)據(jù)集TD，例如該TD數(shù)據(jù)集 為{v n，v21，…，Vij，…，vj，即待可視化的增長(zhǎng)型時(shí)間序列數(shù)據(jù)。
[0028] 可以先對(duì)該數(shù)據(jù)集TD進(jìn)行預(yù)處理，生成二維數(shù)據(jù)集合V/V#
[0029] 比如，可以對(duì)數(shù)據(jù)集TD按照其需要顯示的每個(gè)項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的每個(gè)時(shí)刻的不同的屬 性值，存儲(chǔ)成為二維數(shù)組。
[0030] 也就是說(shuō)，可以根據(jù)該數(shù)據(jù)集TD的顯示時(shí)間（需要顯示或者說(shuō)可視化的時(shí)間）和 顯示項(xiàng)目（需要顯示或者可視化的項(xiàng)目），依據(jù)每個(gè)顯示項(xiàng)目，逐一獲取該數(shù)據(jù)集TD中具 有時(shí)間屬性的值，即屬性值，成為對(duì)應(yīng)該數(shù)據(jù)集TD的屬性值并按照一定順序，逐一寫(xiě)入 /存入二維數(shù)組V中。該二維數(shù)組V中，以二維數(shù)組的方式進(jìn)行存儲(chǔ)的每行、每列的這些屬 性值的排列位置，都與該數(shù)據(jù)集TD的顯示時(shí)間和顯示項(xiàng)目都有關(guān)聯(lián)。
[0031] 一個(gè)例子：假設(shè)該數(shù)據(jù)集TD所需要顯示的時(shí)間段為（1，n)(或?yàn)閰^(qū)間[1，n])， 則每一個(gè)項(xiàng)目對(duì)應(yīng)每一個(gè)時(shí)刻j，具有屬性值V」，其中l(wèi)〈j〈n(或1彡j彡n);而由于 ThemeRiver是同時(shí)顯示多個(gè)項(xiàng)目的，假設(shè)需要同時(shí)顯示的項(xiàng)目一共為m個(gè)，貝1」第i個(gè)項(xiàng)目在 第j個(gè)時(shí)刻中擁有的屬性值記作 Vij，其中l(wèi)〈i〈m(或1 < i < m);將待可視化的時(shí)間序列數(shù) 據(jù)TD存儲(chǔ)為數(shù)組形式時(shí)，對(duì)于某一數(shù)組cqp，Cqp= v ^其中q與i和p與j分別形成一對(duì)一 的映射關(guān)系，所以將數(shù)組記為V，其中的元素用表示。
[0032] 在后續(xù)計(jì)算中，將會(huì)采用以下兩種描述：
[0033] (1)將數(shù)據(jù)描述成（tpViP，表示在第\個(gè)