CN105159688A - 一种可编程信息可视化交互式设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可编程信息可视化交互式设计方法。该方法包括：规范化信息可视化设计流程，将其分为数据读取、数据变换、视觉映射和视图绘制四个阶段；提供可交互的图形界面和预定义的数据变换和视觉映射组件，使信息可视化设计流程可以完全基于交互完成，避免繁杂的代码编写工作；此外，数据变换和视觉映射组件提供可编程接口嵌入javascript代码，自由修改或添加组件功能，扩大设计空间、增强表达能力。<!-- 2 -->

Description

一种可编程信息可视化交互式设计方法

技术领域

本发明涉及一种可编程信息可视化交互式设计方法，属于信息可视化领域。

背景技术

在当今这个数据驱动，信息大爆炸的时代，信息可视化是非常重要的一门技术。如何提供一种信息可视化设计系统(工具)，使得无论是大众，还是专业的可视化设计人员，都能够利用它来自由地创作自己想要的可视化视图成为了很多用户所关心的问题。为了满足这个需求，两种不同形式的可视化设计框架迅速发展了起来：一种是信息可视化编程框架，如D3和Processing等，极大地延伸了对用户的设计限制，可以通过编程以极大的自由度实现各种可视化样式，但它们对编程能力的过高要求同时却给普通用户提高了学习门槛；另一种是可交互式的信息可视化设计集成开发环境(IDE)，如Lyra和iVisdesigner等，不要求用户有任何的编程基础，仅仅通过一些简单的交互，比如拖拽、点击等，就能创建一些可视化图表，这大大的增加了系统的易用性，降低了用户的使用成本，然而此类工具提供的可视化样式比较少，限制了用户的设计空间。在信息可视化领域中，尚未有综合这两类工具优点的设计方法或工具的出现。

发明内容

本发明的目的是提供一种可视化样式丰富、易用性强的可编程信息可视化交互式设计方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

可编程信息可视化交互式设计方法，包括如下步骤：

将信息可视化设计流程分为数据读取、数据变换、视觉映射和视图绘制四个阶段，每个单独的信息可视化的设计流程都要包含这四个阶段，而且每个阶段相互独立，前一个阶段的输出作为后一个阶段的输入，具体如下：

a)数据读取：读取表格数据文件或关系型数据，将其解析为表格数据对象；

b)数据变换：对上述表格数据对象进行变换操作再输出新的表格数据，所述的变换操作为：筛选过滤、对行运算、对列运算、统计中的一种或多种；

c)视觉映射：指定图元并定义图元的视觉属性，将步骤b)输出的表格数据的任意一列按照用户需求进行映射，将该列数据与图元的某一视觉属性绑定，获得图形数据对象(即图元对象)，输出；

d)视图绘制：将上述图形数据对象使用图形绘制技术进行绘制，输出可视化视图。

所述的信息可视化设计流程采用交互界面完成，交互界面自带解析读取数据文件及图形绘制的功能，并预定义有多种数据变换模块及视觉映射模块，用户可选择所需模块并指定该模块的输入输出，构建信息可视化流程，生成可视化视图。

为提高易用性及丰富可视化样式，所述的数据变换模块及视觉映射模块具有供用户编辑表达式或语句的代码编辑接口。所述的交互界面还预定义有用于供用户编程实现数据变换或视觉映射的自定义模块。用户可以根据需求自定义数据变换及视觉映射的具体方式。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的方法相对于纯编程的可视化编程框架如D3和Proccessing等所采用的方法而言，本发明提供所见即所得的编辑功能和友好的用户交互界面，通过数据读取、数据变换、视觉映射和视图绘制四个阶段的标准流水线进行可视化设计，降低非专业可视化用户的学习成本和操作成本；相对于模板定制化(如Excel和Tabluea)或纯交互操作(如Lyra和iVisdesigner)的可视化设计工具所采用的方法而言，本发明因为提供可编程性而扩大了用户的设计空间，让用户可以实现更多的可视化组件，表达能力大大地增强。

附图说明

图1是本发明实例中的一种交互界面图；

图2是在图1的交互界面中应用代码编辑功能后的结果图。

具体实施方式

下面对本发明提出的可编程信息可视化交互式设计方法作进一步说明：

步骤1)将信息可视化设计流程规范化，分成了数据读取、数据变换、视觉映射和视图绘制四个阶段，每个信息可视化的设计流程都要包含这四个阶段。每个阶段相互独立，前一个阶段的输出作为后一个阶段的输入。其中：

a)数据读取：本方法仅支持表格数据文件(如CSV格式数据)或关系型数据，主要功能是将此类数据文件解析为表格数据对象。此阶段的输入为数据文件，输出为表格数据对象。

b)数据变换：对上述表格数据对象进行变换操作再输出新的表格数据，所述的变换操作为：筛选过滤、对行运算、对列运算、统计中的一种或多种。此阶段输入和输出均为表格数据对象。

c)视觉映射：指定图元并定义图元的视觉属性，将步骤b)输出的表格数据的任意一列按照用户需求进行映射，将该列数据与图元的某一视觉属性绑定，获得图形数据对象，输出；具体可首先指定图元及定义图元的视觉属性，再将数据的某一列按照特定的规则，比如一个区间到一个区间的线性映射、区间到某个值的离散映射等，绑定到图元的某个视觉通道上，根据数据的行数生成相应数量的图元，每行数据对应一个图元实体。此阶段的输入为表格数据对象，输出为图形数据对象。

d)视图绘制：将上述图形数据对象使用图形绘制技术进行绘制，输出可视化视图。例如采用html5的canvas、基于js的D3.js、基于java的processing等技术。此阶段的输入为图形数据对象，输出为绘制好的图形。

所述的信息可视化设计流程采用交互界面完成，交互界面自带解析读取数据文件及图形绘制的功能，并预定义有多种数据变换模块及视觉映射模块，用户可选择所需模块并指定该模块的输入输出，构建信息可视化流程，生成可视化视图。

为提高易用性及丰富可视化样式，所述的数据变换模块及视觉映射模块具有供用户编辑表达式或语句的代码编辑接口。所述的交互界面还预定义有用于供用户编程实现数据变换或视觉映射的自定义模块。用户可以根据需求自定义数据变换及视觉映射的具体方式。

下面以具体实例对本发明做进一步说明。

[1]数据读取

导入一份名为“boys.csv”的本地表格数据文件(如图1)，该数据为某年美国新生儿姓名统计，“name”维度表示新生儿姓名，“frequency”维度表示该年取此姓名的新生儿人数，并将该文件解析为表格对象作为下一阶段输入数据；

[2]数据变换

首先筛选出“frequency”在[14743.89,58093.27]区间内的数据；之后对筛选得到的新数据对象按照“name”的字母序进行排序操作；

[3]视觉映射&视图绘制

使用点作为图元，将上一步中变换得到的新表格数据对象中的“name”和“frequency”分别进行视觉映射，绑定了图元的位置的横坐标和纵坐标；并通过视图绘制，展现出相应可视化视图，图1所示为本实例实现信息可视化设计流程所采用的一种交互界面，其显示了四阶段的连线流程和最终获得的可视化视图。

[4]代码编辑接口应用

应用上述交互界面的代码编辑接口，即修改数据变换过程中的数据筛选模块为代码编辑状态，如图2所示，筛选出“name.length<6”的数据，将名字字母长度小于6的婴儿筛选了出来，绘制的图形也相应变化。

Claims (4)

1.可编程信息可视化交互式设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

将信息可视化设计流程分为数据读取、数据变换、视觉映射和视图绘制四个阶段，每个单独的信息可视化的设计流程都要包含这四个阶段，而且每个阶段相互独立，前一个阶段的输出作为后一个阶段的输入，具体如下：

a)数据读取：读取表格数据文件或关系型数据，将其解析为表格数据对象；

b)数据变换：对上述表格数据对象进行变换操作再输出新的表格数据，所述的变换操作为：筛选过滤、对行运算、对列运算、统计中的一种或多种；

c)视觉映射：指定图元并定义图元的视觉属性，将步骤b)输出的表格数据的任意一列按照用户需求进行映射，将该列数据与图元的某一视觉属性绑定，获得图形数据对象，输出；

d)视图绘制：将上述图形数据对象使用图形绘制技术进行绘制，输出可视化视图。

2.根据权利要求1所述的可编程信息可视化交互式设计方法，其特征在于，所述的信息可视化设计流程采用交互界面完成，交互界面自带解析读取数据文件及图形绘制的功能，并预定义有多种数据变换模块及视觉映射模块，用户可选择所需模块并指定该模块的输入输出，构建信息可视化流程，生成可视化视图。

3.根据权利要求2所述的可编程信息可视化交互式设计方法，其特征在于，所述的数据变换模块及视觉映射模块具有供用户编辑表达式或语句的代码编辑接口。

4.根据权利要求2所述的可编程信息可视化交互式设计方法，其特征在于，所述的交互界面预定义有用于供用户编程实现数据变换或视觉映射的自定义模块。