CN106802929A - 一种大数据三维模型的图形化分析方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大数据三维模型的图形化分析方法及系统，方法包括：从三维数据模型数据库中读取待分析数据；根据读取的待分析数据选择横向二维数据检视、纵向二维数据检视、Z向数据切片检视和三维仿真镜头漫游中的任意一种方式或任意几种方式的组合来进行多层次、多维度和多类型的可视化分析；根据可视化分析的结果进行热点分析处理，得到待分析数据的数据热点和平面纹理结构。本发明可视化分析方式更加灵活，且集二维数据检视、纵向二维数据检视、Z向数据切片检视、三维仿真镜头漫游和热点分析功能于一身，功能更加丰富；能通过热点分析得到数据的热点和变化趋势，更加方便。本发明可广泛应用于大数据处理领域。

Description

一种大数据三维模型的图形化分析方法及系统

技术领域

本发明涉及大数据处理领域，尤其是一种大数据三维模型的图形化分析方法及系统。

背景技术

近年来，国际上提出了信息可视化的问题。一般说来，科学计算可视化是指空间数据场的可视化，而信息可视化则是指非空间数据的可视化。随着社会信息化的推进和网络应用的日益广泛，信息源越来越庞大。除了需求对海量数据进行存储、传输、检索及分类等外，人们更迫切需求了解数据之间的相互关系及发展趋势。实际上，在激增的数据背后，隐藏着许多重要的信息，人们希望能够对其进行更高层次的分析，以便更好地利用这些数据。目前的数据库系统可以高效地实现数据的录入、查询和统计等功能，但其无法发现数据中存在的关系和规则，无法根据现有的数据来预测未来的发展趋势。

为了分析大量、复杂和多维的数据，需要提供像人眼一样直观的、交互的和反应灵敏的可视化环境。因此，数据可视化技术的主要特点包括：

（1）交互性：用户可以方便地以交互的方式管理和开发数据。

（2）多维性：用户可以看到表示对象或事件的数据的多个属性或变量，而数据可以按其每一维的值，将其进行分类、排序、组合和显示。

（3）可视性：数据可以通过图象、曲线、二维图形、三维体和动画的形式来显示，并可对其模式和相互关系进行可视化分析。

历史证明，人类的视觉在人类的科学发现中发挥过杰出的作用。通常在可视化方面，关键技术的出现，就是重大科学发现的前奏。望远镜和显微镜在天文学和生物发展中的作用，就是明证。这些工具，放大和扩展了人类眼晴的功能。人类的可视化功能，允许人类对大量抽象的数据进行分析。新的数据开发工具，可以大大拓展我们的视力。人的创造性不仅取决于人的逻辑思维，而且取决于人的形象思维。海量的数据只有通过可视化变成形象的内容，才能激发人的形象思维。数据可视化技术需要从表面上看来是杂乱无章的海量数据中，找出其中隐藏的规律，为科学发现、工程开发、医疗诊断和业务决策等提供依据。这里还必须区分数据、信息和知识的概念。数据是符号的集合。信息是有用的数据。信息不等同于知识。信息不能像知识那样去反映数据之间的内在联系。对于知识，有人主张可分成两类，一类是无法用语言和文字来描述的，称之为隐知识（Tacit Knowledge）；另一类是可以用语言和文字来描述的，称之为显知识（Explicit Knowledge）。当前，信息就是这种显知识。展望未来，在脑科学取得突破的基础上，类人脑的计算机－生物计算机将会被研制出来，从而开创人工智能的黄金时代。但即使到那时，信息也不能完全表达人类全部的隐知识。只有将数据和信息用图形和图像表示出来，才有可能为获得十分宝贵的隐知识创造条件。总之，数据可视化技术可以大大加快数据的处理速度，使每时每刻都在产生的海量数据得到有效利用；可以在人与数据、人与人之间实现图像通信，从而使人们能够观察到数据中隐含的现象，为发现和理解科学规律提供有力工具；可以实现对计算和编程过程的引导和控制，通过交互手段改变过程所依据的条件，并观察其影响。

然而，目前的数据可视化技术，尤其是大数据可视化技术，仍存在分析方式不够灵活，功能单一，无法进行热点分析等不足，亟需进行进一步改进。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种灵活、功能丰富和方便的，大数据三维模型的图形化分析方法。

本发明的另一目的在于：提供一种灵活、功能丰富和方便的，大数据三维模型的图形化分析系统。

本发明所采取的技术方案是：

一种大数据三维模型的图形化分析方法，包括以下步骤：

从三维数据模型数据库中读取待分析数据；

根据读取的待分析数据选择横向二维数据检视、纵向二维数据检视、Z向数据切片检视和三维仿真镜头漫游中的任意一种方式或任意几种方式的组合来进行多层次、多维度和多类型的可视化分析；

根据可视化分析的结果进行热点分析处理，得到待分析数据的数据热点和平面纹理结构，所述平面纹理结构反映了待分析数据的变化趋势。

进一步，所述根据读取的待分析数据选择横向二维数据检视、纵向二维数据检视、Z向数据切片检视和三维仿真镜头漫游中的任意一种方式或任意几种方式的组合来进行多层次、多维度和多类型的可视化分析这一步骤，其包括：

进行横向二维数据检视分析：根据查询所需要的维度、调研项、指定范围和读取的待分析数据，对任一个填报单位进行各项填报指标的比较，并将比较的结果以二维直方图的形式进行图形化显示；

进行纵向二维数据检视分析：根据查询所需要的维度、调研项、指定范围和读取的待分析数据，对任一个填报指标进行各个填报单位之间的比较，并将比较的结果以二维直方图的形式进行图形化显示；

进行Z向数据切片检视分析：对读取的待分析数据，自顶向下进行逐层切片，生成所在图层的二维平面图，以通过生成的二维平面图观察各填报地区各填报选项所表现出来的活跃水平；

进行三维仿真镜头漫游分析：在由读取的待分析数据组成的沙盘模型上，以虚拟摄像机的形式来进行漫游式的观察和分析，找到观察者的兴趣点。

进一步，所述进行三维仿真镜头漫游分析这一步骤，其包括：

进行虚拟摄像机的相机参数初始化处理；

选定虚拟摄像机仿真镜头漫游的操作，所述虚拟摄像机仿真镜头漫游的操作包括但不限于镜头推进、镜头拉远、镜头平移和镜头转动；

在由读取的待分析数据组成的沙盘模型上，根据所选定的操作进行漫游仿真图像的透视映射、缘检测及显示，以使观察者根据漫游仿真图像的显示内容找出兴趣点。

进一步，所述根据可视化分析的结果进行热点分析处理，得到待分析数据的数据热点和平面纹理结构这一步骤，其包括：

根据Z向数据切片检视分析的结果对待分析数据任一图层的二维平面图进行形态学处理，得到形态学处理后的切片图像；

根据形态学处理后的切片图像进行热点分析，以分析出待分析数据的数据热点、图形边缘以及图形的纹理走向。

进一步，所述根据Z向数据切片检视分析的结果对待分析数据任一图层的二维平面图进行形态学处理，得到形态学处理后的切片图像这一步骤，其包括：

根据Z向数据切片检视分析的结果截取待分析数据任一图层的二维平面图；

对截取的二维平面图进行滤波和消噪处理，得到滤波和消噪处理后的二维图像；

对滤波和消噪处理后的二维图像进行二值化处理，得到二值化图像；

对二值化图像进行基础像素处理，所述基础像素处理包括腐蚀处理和膨胀处理；

根据基础像素处理的结果进行边缘检测、图像分割、形态骨架提取和噪声滤除操作，得到形态学处理后的切片图像。

本发明所采取的另一技术方案是：

一种大数据三维模型的图形化分析系统，包括：

三维模型数据接口，用于根据数据检索的类型从三维数据模型数据库中提取所需的数据；

数据检视模块，用于根据提取的数据进行横向二维数据检视、纵向二维数据检视和Z向数据切片检视，以从不同的数据属性维度来进行可视化的输出与分析对照；

三维仿真镜头漫游模块，用于在由提取的数据组成的沙盘模型上，以虚拟摄像机的形式来进行漫游式的观察和分析，找到观察者的兴趣点；

热点分析模块，用于根据Z向数据切片检视的结果进行热点分析，得到提取的数据的热点和平面纹理结构，所述平面纹理结构反映了数据的变化趋势；

所述三维模型数据接口分别与数据检视模块和三维仿真镜头漫游模块连接，所述数据检视模块的输出端与热点分析模块的输入端连接。

进一步，所述数据检视模块包括：

横向二维数据检视单元，用于根据提取的数据对任一个填报单位进行各项填报指标的比较，并将比较的结果以二维直方图的形式进行图形化显示；

纵向二维数据检视单元，用于根据提取的数据对任一个填报指标进行各个填报单位之间的比较，并将比较的结果以二维直方图的形式进行图形化显示；

Z向切片数据检视单元，用于对提取的数据自顶向下进行逐层切片，生成所在图层的二维平面图，以通过生成的二维平面图观察各填报地区各填报选项所表现出来的活跃水平；

所述横向二维数据检视单元、纵向二维数据检视单元和Z向切片数据检视单元均与三维模型数据接口连接，所述Z向切片数据检视单元的输出端与热点分析模块的输入端连接。

进一步，所述三维仿真镜头漫游模块包括：

初始化单元，用于进行虚拟摄像机的相机参数初始化处理；

选定单元，用于选定虚拟摄像机仿真镜头漫游的操作，所述虚拟摄像机仿真镜头漫游的操作包括但不限于镜头推进、镜头拉远、镜头平移和镜头转动；

漫游仿真单元，用于在由读取的数据组成的沙盘模型上，根据所选定的操作进行漫游仿真图像的透视映射、缘检测及显示，以使观察者根据漫游仿真图像的显示内容找出兴趣点；

所述初始化单元与三维模型数据接口连接，所述初始化单元的输出端通过选定单元进而与漫游仿真单元的输入端连接。

进一步，所述热点分析模块包括：

形态学处理单元，用于根据Z向数据切片检视的结果从读取的数据截取任一图层的二维平面图，并对截取的二维平面图进行形态学处理，得到形态学处理后的切片图像；

热点分析单元，用于根据形态学处理后的切片图像进行热点分析，以分析出提取的数据的热点、图形边缘以及图形的纹理走向；

所述形态学处理单元的输入端与Z向切片数据检视单元的输出端连接，所述形态学处理单元的输出端与热点分析单元的输入端连接。

进一步，所述形态学处理单元包括：

截取子单元，用于根据Z向数据切片检视分析的结果截取提取的数据任一图层的二维平面图；

滤波和消噪处理子单元，用于对截取的二维平面图进行滤波和消噪处理，得到滤波和消噪处理后的二维图像；

二值化处理子单元，用于对滤波和消噪处理后的二维图像进行二值化处理，得到二值化图像；

基础像素处理子单元，用于对二值化图像进行基础像素处理，所述基础像素处理包括腐蚀处理和膨胀处理；

切片图像获取子单元，用于根据基础像素处理的结果进行边缘检测、图像分割、形态骨架提取和噪声滤除操作，得到形态学处理后的切片图像；

所述截取子单元的输入端与Z向切片数据检视单元的输出端连接，所述截取子单元的输入端依次通过滤波和消噪处理子单元、二值化处理子单元、基础像素处理子单元和切片图像获取子单元进而与热点分析单元的输入端连接。

本发明的方法的有益效果是：包括从三维数据模型数据库中读取待分析数据，进行多层次、多维度和多类型的可视化分析和进行热点分析处理的步骤，能根据读取的待分析数据选择横向二维数据检视、纵向二维数据检视、Z向数据切片检视和三维仿真镜头漫游中的任意一种方式或任意几种方式的组合来进行多层次、多维度和多类型的可视化分析，可视化分析方式更加灵活，且集二维数据检视、纵向二维数据检视、Z向数据切片检视、三维仿真镜头漫游和热点分析功能于一身，功能更加丰富；增设了根据可视化分析的结果进行热点分析处理的步骤，能通过热点分析得到数据的热点和变化趋势，更加方便。

本发明的系统的有益效果是：包括三维模型数据接口、数据检视模块、三维仿真镜头漫游模块和热点分析模块，在数据检视模块中根据提取的数据进行横向二维数据检视、纵向二维数据检视和Z向数据切片检视，能从不同的数据属性维度来进行可视化的输出与分析对照，分析方式更加灵活，且集二维数据检视、纵向二维数据检视、Z向数据切片检视、三维仿真镜头漫游和热点分析功能于一身，功能更加丰富；增设了热点分析模块，能根据Z向数据切片检视的结果进行热点分析，得到数据的热点和变化趋势，更加方便。

附图说明

图1为本发明一种大数据三维模型的图形化分析方法的整体流程图；

图2为本发明三维仿真镜头漫游的流程图；

图3为本发明形态学处理的流程图；

图4为本发明一种大数据三维模型的图形化分析系统的整体结构框图；

图5为本发明实施例一图形化分析方法的流程图。

具体实施方式

参照图1，一种大数据三维模型的图形化分析方法，包括以下步骤：

从三维数据模型数据库中读取待分析数据；

根据读取的待分析数据选择横向二维数据检视、纵向二维数据检视、Z向数据切片检视和三维仿真镜头漫游中的任意一种方式或任意几种方式的组合来进行多层次、多维度和多类型的可视化分析；

根据可视化分析的结果进行热点分析处理，得到待分析数据的数据热点和平面纹理结构，所述平面纹理结构反映了待分析数据的变化趋势。

进一步作为优选的实施方式，所述根据读取的待分析数据选择横向二维数据检视、纵向二维数据检视、Z向数据切片检视和三维仿真镜头漫游中的任意一种方式或任意几种方式的组合来进行多层次、多维度和多类型的可视化分析这一步骤，其包括：

进行横向二维数据检视分析：根据查询所需要的维度、调研项、指定范围和读取的待分析数据，对任一个填报单位进行各项填报指标的比较，并将比较的结果以二维直方图的形式进行图形化显示；

进行纵向二维数据检视分析：根据查询所需要的维度、调研项、指定范围和读取的待分析数据，对任一个填报指标进行各个填报单位之间的比较，并将比较的结果以二维直方图的形式进行图形化显示；

进行Z向数据切片检视分析：对读取的待分析数据，自顶向下进行逐层切片，生成所在图层的二维平面图，以通过生成的二维平面图观察各填报地区各填报选项所表现出来的活跃水平；

进行三维仿真镜头漫游分析：在由读取的待分析数据组成的沙盘模型上，以虚拟摄像机的形式来进行漫游式的观察和分析，找到观察者的兴趣点。

参照图2，进一步作为优选的实施方式，所述进行三维仿真镜头漫游分析这一步骤，其包括：

进行虚拟摄像机的相机参数初始化处理；

选定虚拟摄像机仿真镜头漫游的操作，所述虚拟摄像机仿真镜头漫游的操作包括但不限于镜头推进、镜头拉远、镜头平移和镜头转动；

在由读取的待分析数据组成的沙盘模型上，根据所选定的操作进行漫游仿真图像的透视映射、缘检测及显示，以使观察者根据漫游仿真图像的显示内容找出兴趣点。

进一步作为优选的实施方式，所述根据可视化分析的结果进行热点分析处理，得到待分析数据的数据热点和平面纹理结构这一步骤，其包括：

根据Z向数据切片检视分析的结果对待分析数据任一图层的二维平面图进行形态学处理，得到形态学处理后的切片图像；

根据形态学处理后的切片图像进行热点分析，以分析出待分析数据的数据热点、图形边缘以及图形的纹理走向。

参照图3，进一步作为优选的实施方式，所述根据Z向数据切片检视分析的结果对待分析数据任一图层的二维平面图进行形态学处理，得到形态学处理后的切片图像这一步骤，其包括：

根据Z向数据切片检视分析的结果截取待分析数据任一图层的二维平面图；

对截取的二维平面图进行滤波和消噪处理，得到滤波和消噪处理后的二维图像；

对滤波和消噪处理后的二维图像进行二值化处理，得到二值化图像；

对二值化图像进行基础像素处理，所述基础像素处理包括腐蚀处理和膨胀处理；

根据基础像素处理的结果进行边缘检测、图像分割、形态骨架提取和噪声滤除操作，得到形态学处理后的切片图像。

参照图4，一种大数据三维模型的图形化分析系统，包括：

三维模型数据接口，用于根据数据检索的类型从三维数据模型数据库中提取所需的数据；

数据检视模块，用于根据提取的数据进行横向二维数据检视、纵向二维数据检视和Z向数据切片检视，以从不同的数据属性维度来进行可视化的输出与分析对照；

三维仿真镜头漫游模块，用于在由提取的数据组成的沙盘模型上，以虚拟摄像机的形式来进行漫游式的观察和分析，找到观察者的兴趣点；

热点分析模块，用于根据Z向数据切片检视的结果进行热点分析，得到提取的数据的热点和平面纹理结构，所述平面纹理结构反映了数据的变化趋势；

所述三维模型数据接口分别与数据检视模块和三维仿真镜头漫游模块连接，所述数据检视模块的输出端与热点分析模块的输入端连接。

参照图4，进一步作为优选的实施方式，所述数据检视模块包括：

横向二维数据检视单元，用于根据提取的数据对任一个填报单位进行各项填报指标的比较，并将比较的结果以二维直方图的形式进行图形化显示；

纵向二维数据检视单元，用于根据提取的数据对任一个填报指标进行各个填报单位之间的比较，并将比较的结果以二维直方图的形式进行图形化显示；

Z向切片数据检视单元，用于对提取的数据自顶向下进行逐层切片，生成所在图层的二维平面图，以通过生成的二维平面图观察各填报地区各填报选项所表现出来的活跃水平；

所述横向二维数据检视单元、纵向二维数据检视单元和Z向切片数据检视单元均与三维模型数据接口连接，所述Z向切片数据检视单元的输出端与热点分析模块的输入端连接。

参照图4，进一步作为优选的实施方式，所述三维仿真镜头漫游模块包括：

初始化单元，用于进行虚拟摄像机的相机参数初始化处理；

选定单元，用于选定虚拟摄像机仿真镜头漫游的操作，所述虚拟摄像机仿真镜头漫游的操作包括但不限于镜头推进、镜头拉远、镜头平移和镜头转动；

漫游仿真单元，用于在由读取的数据组成的沙盘模型上，根据所选定的操作进行漫游仿真图像的透视映射、缘检测及显示，以使观察者根据漫游仿真图像的显示内容找出兴趣点；

所述初始化单元与三维模型数据接口连接，所述初始化单元的输出端通过选定单元进而与漫游仿真单元的输入端连接。

参照图4，进一步作为优选的实施方式，所述热点分析模块包括：

形态学处理单元，用于根据Z向数据切片检视的结果从读取的数据截取任一图层的二维平面图，并对截取的二维平面图进行形态学处理，得到形态学处理后的切片图像；

热点分析单元，用于根据形态学处理后的切片图像进行热点分析，以分析出提取的数据的热点、图形边缘以及图形的纹理走向；

所述形态学处理单元的输入端与Z向切片数据检视单元的输出端连接，所述形态学处理单元的输出端与热点分析单元的输入端连接。

参照图4，进一步作为优选的实施方式，所述形态学处理单元包括：

截取子单元，用于根据Z向数据切片检视分析的结果截取提取的数据任一图层的二维平面图；

滤波和消噪处理子单元，用于对截取的二维平面图进行滤波和消噪处理，得到滤波和消噪处理后的二维图像；

二值化处理子单元，用于对滤波和消噪处理后的二维图像进行二值化处理，得到二值化图像；

基础像素处理子单元，用于对二值化图像进行基础像素处理，所述基础像素处理包括腐蚀处理和膨胀处理；

切片图像获取子单元，用于根据基础像素处理的结果进行边缘检测、图像分割、形态骨架提取和噪声滤除操作，得到形态学处理后的切片图像；

所述截取子单元的输入端与Z向切片数据检视单元的输出端连接，所述截取子单元的输入端依次通过滤波和消噪处理子单元、二值化处理子单元、基础像素处理子单元和切片图像获取子单元进而与热点分析单元的输入端连接。

下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步解释和说明。

实施例一

针对现有的大数据可视化技术分析方式不够灵活，功能单一，无法进行热点分析的问题，本发明提出了一种新的大数据三维模型的图形化分析方法及系统。

本发明旨在提供像人眼一样直观的、交互的和反应灵敏的可视化环境，使用户可以方便地以交互的方式管理和开发数据，使用户可以看到复杂多维度调研数据的多个属性或者变量，而数据可以按每一单项的值将其分类排序组合和显示数据，并可以用图表曲线、二维图像，三维体和视频漫游等方式来显示，并对其模式和相互关系进行可视化的分析。本发明最关键的是要提供面对多种层次、多维度、多种类型的调研数据进行选择性的可视化检视与对比方法，并依托高保真的数据模型，形成统一的整体可视化分析结果。本发明以三维模型数据为依托，横向二维数据检视可以对一个填报的基础单位（简称填报单位）进行各项填报指标的比较，还可以根据观察者的兴趣，从几十项填报指标当中选择若干项来进行比较，并以二维直方图的形式图形化显示出来；纵向二维数据检视可以针对一个调研指标（即填报指标）在各个填报单位之间进行比较，而在这个比较过程中，可以按照省、市、县和学校等填报地区来自由组合比较的对象，这对两地之间进行某一项信息化设备和应用情况的比较尤为重要；Z向数据切片检视，可以自顶向下进行逐层切片，然后根据切片图像观察出在不同的活跃水平上，各地区各选项所表现出来的活跃水平：越在顶层，活跃程度越高，反之，越向下层切片越具有普遍性。除了对切片层进行评论性的直接观察外，本发明还可以利用形态学处理方式对切片图形进行初步的处理，再结合热点分析模块得出其平面纹理结构，生成相应的图像纹理。例如，在纹理图上的一条连续线，表示某一项设备配置的活跃水平都比较高的单位和地区连成一线。本发明还可进行三维仿真镜头漫游，在由三维数据组成的类似沙盘的模型上，以虚拟摄像机的形式，来进行漫游式的观察，数据量越大得到的沙盘模型越精细，这就是图形化的大数据处理的独特优势。从这个沙盘模型就可以直接看到在哪些地区，哪一类设备的配置或者业务应用是最为活跃的，使得观察者能够根据各自的爱好，迅速地找到兴趣点；并可通过调节仿真镜头的运动，进行聚焦放大、平移、伸缩等操作来改变所观察的范围。

如图4所示，本发明图形化分析系统整体上由三维模型数据接口、数据检视模块、三维仿真镜头漫游模块和热点分析模块这几部分组成。其中，三维模型数据库接口，用于根据数据检索的类型从三维数据模型数据库中提取相关的数据。数据检视模块，用于通过横向、纵向、Z向数据检视分别从不同的数据属性维度来提取相关的数据，以进行可视化的输出与分析对照。数据检视模块可进一步细分为横向二维数据检视单元、纵向二维数据检视单元和Z向切片数据检视单元。三维仿真镜头漫游模块，用于在三维的沙盘模型的胜方设置仿真镜头，由人工操作镜头运动，进行实景的漫游观察分析。热点分析模块针对Z向切片数据，检视到某一个层次时，可以先提取其二维平面图片来进行形态学处理，然后结合后续热点分析处理分析出相应的数据热点，数据的图形边缘以及数据图形的纹理走向。通过热点分析模块对最活跃的部分线形或者圈状的图形进行识别标示，使用者就可以通过肉眼进行直观判读，发现当前信息技术应用的热点及发展的趋势。

如图5所示，本发明的图形化分析方法包括以下步骤：

（1）三维数据模型数据读取。

本发明建立了统一的三维模型库数据读取接口，无论选择哪一项数据可视化操作，都需要先从三维模型库提取相应的数据。在选定数据时，要给出数据所在的行与列的数据，根据行列就可以读出原始高保真的数据，同时可以得出所在行列所对应的高度与顶端纹理（顶端纹理采用不同的色彩来表示数据的变化趋势），据此可以画出所在单元格的直方图。

（2）进行纵向二维数据检视分析。

若可视化分析选择的是纵向二维数据检视，则根据查询所需要的维度、调研项和指定服务等，提取任一个填报指标进行各个填报单位之间的比较数据显示成二维形式的直方图，重复这过程，直到查询结束。在没有指定范围的情况下，纵向二维数据检视则把所有的记录全部挑选出来。纵向二维数据检视对任一个填报指标进行各个填报单位之间的比较。

（3）进行横向二维数据检视分析数据检视，则根据查询所需要的维度、调研项和指定服务等，提取任一个填报单位进行各项填报指标的比较数据显示成二维形式的直方图，重复这过程，直到查询结束。在没有指定范围的情况下，横向二维数据检视则把所有的记录全部挑选出来。横向二维数据检视对任一个填报单位进行各项填报指标的比较。

（4）进行三维仿真镜头漫游分析。

若可视化分析选择的是三维仿真镜头漫游，则先进行镜头初始化工作，在由三维数据组成的类似沙盘的模型上方，以虚拟摄像机的形式，来进行漫游式的观察，以根据观察者的爱好，迅速地找到兴趣点。三维仿真镜头漫游还可通过调节仿真镜头的运动，进行聚焦放大、平移、伸缩等操作来改变观察的范围。

如图2所示，三维仿真镜头漫游分析的流程如下：

第一步：进行相机参数初始化处理。

第二步：设定镜头漫游的操作，镜头漫游的操作包括镜头推进、镜头拉远、镜头平移、镜头转动等。

第三步：根据所选定的操作进行漫游仿真图像的透视映射、边缘检测及显示。此过程可以调用现有的可视化操作参数来完成。

（5）进行Z向数据切片检视分析。

若可视化分析选择的是Z向数据切片检视，则可以自顶向下，进行逐层切片，生成所在图层的平面图并进行观察。在生成的平面图中根据高度值可看出，在不同的活跃水平上，各地区各选项表现出来的活跃水平大小：越在顶层，截取的有效面积越小，而活跃程度越高，反之，越向下层切片越具有普遍性。

（6）形态学处理和热点分析。

除了对切片层进行评论性的直接观察外，本发明还可以利用形态学处理方式对某一高度的切片图形进行初步的处理，再结合热点分析模块分析得出平面纹理结构，生成相应的图像纹理。例如，在纹理图上的一条连续线，表示某一项设备配置的活跃水平都比较高的单位和地区连成一线；聚焦性强的区域则指示为活跃区域，表示所在行列处于比较高的水平。

如图3所示，形态学处理的具体流程如下：

首先，根据Z向数据切片检视的结果截取二维图像，并对截取的图像进行一般的滤波和消噪等处理。

其次，对滤波和消噪等处理后的二维图像进行二值化处理，得到消色后的二值化图像。

接着，对二值化图像进行基础像素处理，基础像素处理包括腐蚀处理和膨胀处理。

最后，综合运用腐蚀处理和膨胀处理的结果，进行边缘检测、图像分割、形态骨架提取和噪声消除等面向用户的操作。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

a.建立统一的三维模型库数据读取接口，不论选择哪一种操作，都可以按照选择项提取相应的数据，通用性强。

b.可对调研最小单位进行二维的横向数据检视，能提取任意调研单位和任意组合的数据项进行二维立方图输出，更加全面和可靠。

c.对任意的单一维度的数据项，能把所有调研单位数据显示成二维直方图，并且能够指定局部化显示的内容，操作起来十分简单和方便。

d.能从Z高度方向自顶向下在任意层进行切片，实时生成切片数据并以二维平面图的形式进行显示，更加方便。

e.能对任意层次的平面图进行二维平面的数据形态学处理，从中分析出图像的纹理，以完成热点分析，更加可靠和方便。

f.能够对整体的三维图像所构成的沙盘立体模型进行仿真镜头的漫游显示，并支持常规镜头的推拉平移聚焦等基本的操作，还可以设定预设的路径，进行固定路径的漫游，功能更加丰富。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种大数据三维模型的图形化分析方法，其特征在于：包括以下步骤：

从三维数据模型数据库中读取待分析数据；

根据读取的待分析数据选择横向二维数据检视、纵向二维数据检视、Z向数据切片检视和三维仿真镜头漫游中的任意一种方式或任意几种方式的组合来进行多层次、多维度和多类型的可视化分析；

根据可视化分析的结果进行热点分析处理，得到待分析数据的数据热点和平面纹理结构，所述平面纹理结构反映了待分析数据的变化趋势。

2.根据权利要求1所述的一种大数据三维模型的图形化分析方法，其特征在于：所述根据读取的待分析数据选择横向二维数据检视、纵向二维数据检视、Z向数据切片检视和三维仿真镜头漫游中的任意一种方式或任意几种方式的组合来进行多层次、多维度和多类型的可视化分析这一步骤，其包括：

进行横向二维数据检视分析：根据查询所需要的维度、调研项、指定范围和读取的待分析数据，对任一个填报单位进行各项填报指标的比较，并将比较的结果以二维直方图的形式进行图形化显示；

进行纵向二维数据检视分析：根据查询所需要的维度、调研项、指定范围和读取的待分析数据，对任一个填报指标进行各个填报单位之间的比较，并将比较的结果以二维直方图的形式进行图形化显示；

进行Z向数据切片检视分析：对读取的待分析数据，自顶向下进行逐层切片，生成所在图层的二维平面图，以通过生成的二维平面图观察各填报地区各填报选项所表现出来的活跃水平；

进行三维仿真镜头漫游分析：在由读取的待分析数据组成的沙盘模型上，以虚拟摄像机的形式来进行漫游式的观察和分析，找到观察者的兴趣点。

3.根据权利要求2所述的一种大数据三维模型的图形化分析方法，其特征在于：所述进行三维仿真镜头漫游分析这一步骤，其包括：

进行虚拟摄像机的相机参数初始化处理；

选定虚拟摄像机仿真镜头漫游的操作，所述虚拟摄像机仿真镜头漫游的操作包括但不限于镜头推进、镜头拉远、镜头平移和镜头转动；

在由读取的待分析数据组成的沙盘模型上，根据所选定的操作进行漫游仿真图像的透视映射、缘检测及显示，以使观察者根据漫游仿真图像的显示内容找出兴趣点。

4.根据权利要求2或3所述的一种大数据三维模型的图形化分析方法，其特征在于：所述根据可视化分析的结果进行热点分析处理，得到待分析数据的数据热点和平面纹理结构这一步骤，其包括：

根据Z向数据切片检视分析的结果对待分析数据任一图层的二维平面图进行形态学处理，得到形态学处理后的切片图像；

根据形态学处理后的切片图像进行热点分析，以分析出待分析数据的数据热点、图形边缘以及图形的纹理走向。

5.根据权利要求4所述的一种大数据三维模型的图形化分析方法，其特征在于：所述根据Z向数据切片检视分析的结果对待分析数据任一图层的二维平面图进行形态学处理，得到形态学处理后的切片图像这一步骤，其包括：

根据Z向数据切片检视分析的结果截取待分析数据任一图层的二维平面图；

对截取的二维平面图进行滤波和消噪处理，得到滤波和消噪处理后的二维图像；

对滤波和消噪处理后的二维图像进行二值化处理，得到二值化图像；

对二值化图像进行基础像素处理，所述基础像素处理包括腐蚀处理和膨胀处理；

根据基础像素处理的结果进行边缘检测、图像分割、形态骨架提取和噪声滤除操作，得到形态学处理后的切片图像。

6.一种大数据三维模型的图形化分析系统，其特征在于：包括：

三维模型数据接口，用于根据数据检索的类型从三维数据模型数据库中提取所需的数据；

数据检视模块，用于根据提取的数据进行横向二维数据检视、纵向二维数据检视和Z向数据切片检视，以从不同的数据属性维度来进行可视化的输出与分析对照；

三维仿真镜头漫游模块，用于在由提取的数据组成的沙盘模型上，以虚拟摄像机的形式来进行漫游式的观察和分析，找到观察者的兴趣点；

热点分析模块，用于根据Z向数据切片检视的结果进行热点分析，得到提取的数据的热点和平面纹理结构，所述平面纹理结构反映了数据的变化趋势；

所述三维模型数据接口分别与数据检视模块和三维仿真镜头漫游模块连接，所述数据检视模块的输出端与热点分析模块的输入端连接。

7.根据权利要求6所述的一种大数据三维模型的图形化分析系统，其特征在于：所述数据检视模块包括：

横向二维数据检视单元，用于根据提取的数据对任一个填报单位进行各项填报指标的比较，并将比较的结果以二维直方图的形式进行图形化显示；

纵向二维数据检视单元，用于根据提取的数据对任一个填报指标进行各个填报单位之间的比较，并将比较的结果以二维直方图的形式进行图形化显示；

Z向切片数据检视单元，用于对提取的数据自顶向下进行逐层切片，生成所在图层的二维平面图，以通过生成的二维平面图观察各填报地区各填报选项所表现出来的活跃水平；

所述横向二维数据检视单元、纵向二维数据检视单元和Z向切片数据检视单元均与三维模型数据接口连接，所述Z向切片数据检视单元的输出端与热点分析模块的输入端连接。

8.根据权利要求6或7所述的一种大数据三维模型的图形化分析系统，其特征在于：所述三维仿真镜头漫游模块包括：

初始化单元，用于进行虚拟摄像机的相机参数初始化处理；

选定单元，用于选定虚拟摄像机仿真镜头漫游的操作，所述虚拟摄像机仿真镜头漫游的操作包括但不限于镜头推进、镜头拉远、镜头平移和镜头转动；

漫游仿真单元，用于在由读取的数据组成的沙盘模型上，根据所选定的操作进行漫游仿真图像的透视映射、缘检测及显示，以使观察者根据漫游仿真图像的显示内容找出兴趣点；

所述初始化单元与三维模型数据接口连接，所述初始化单元的输出端通过选定单元进而与漫游仿真单元的输入端连接。

9.根据权利要求7所述的一种大数据三维模型的图形化分析系统，其特征在于：所述热点分析模块包括：

形态学处理单元，用于根据Z向数据切片检视的结果从读取的数据截取任一图层的二维平面图，并对截取的二维平面图进行形态学处理，得到形态学处理后的切片图像；

热点分析单元，用于根据形态学处理后的切片图像进行热点分析，以分析出提取的数据的热点、图形边缘以及图形的纹理走向；

所述形态学处理单元的输入端与Z向切片数据检视单元的输出端连接，所述形态学处理单元的输出端与热点分析单元的输入端连接。

10.根据权利要求9所述的一种大数据三维模型的图形化分析系统，其特征在于：所述形态学处理单元包括：

截取子单元，用于根据Z向数据切片检视分析的结果截取提取的数据任一图层的二维平面图；

滤波和消噪处理子单元，用于对截取的二维平面图进行滤波和消噪处理，得到滤波和消噪处理后的二维图像；

二值化处理子单元，用于对滤波和消噪处理后的二维图像进行二值化处理，得到二值化图像；

基础像素处理子单元，用于对二值化图像进行基础像素处理，所述基础像素处理包括腐蚀处理和膨胀处理；

切片图像获取子单元，用于根据基础像素处理的结果进行边缘检测、图像分割、形态骨架提取和噪声滤除操作，得到形态学处理后的切片图像；

所述截取子单元的输入端与Z向切片数据检视单元的输出端连接，所述截取子单元的输入端依次通过滤波和消噪处理子单元、二值化处理子单元、基础像素处理子单元和切片图像获取子单元进而与热点分析单元的输入端连接。