CN117041644B - 一种网络安全综合态势可视化方法及系统 - Google Patents

一种网络安全综合态势可视化方法及系统 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种网络安全综合态势可视化方法及系统，其中方法包括：根据后台赛程列表对子比赛进行排序，并确定比赛视角，对比赛态势进行展示。所述确定比赛视角包括：当所有比赛未开始或都结束时，展示所有子比赛场景；当有进行中赛事，定位全局相机视角；对进行中子赛程进行特写，定位相机位置。本申请支持多场不同类型比赛的同屏展示，可预览整个大型赛事的态势，通用性强。本申请的3D态势层多场子比赛全局展示以及对进行中子比赛视角切换的相机算法都很简洁，且易实现。

Description

一种网络安全综合态势可视化方法及系统
技术领域
本申请涉及一种比赛态势可视化方法，属于计算机领域，尤其涉及一种网络安全综合态势可视化方法及系统。
背景技术
近年来，举办网络安全赛事是网络安全人才测评、选拔的主要方式，而比赛进行中的竞赛态势展示是现场参与者了解比赛近况和实况的主要来源。
现有的网络安全竞赛态势并不支持多场不同类型的比赛态势概览，而往往只能对各赛场进行分开态势展示，即一个实例场景展示一场类型比赛，如对抗赛、团队攻防、理论赛等。如果采用现有方法，就需要在不同时间段去切换不同的态势场景数据，对于进行的每场分赛均需要配置一次后台数据，包括比赛队伍、比赛时间、题库等。
实际上，比赛态势概览的实现难点在于：1、在展示层中，需要展示的内容无法代指这些比赛，且各类型比赛无法区分开；2、同时进行的比赛也存在着状态时间段、比赛队伍、答题不同的情况，难以将多场比赛态势展示在一场比赛的展示界面中；3、最重要的是，现有的相机坐标重定义方法非常复杂，目前尚未有能够进行多个比赛情况展示、可切换视角进行某个比赛全局展示的相机视角重定义算法。
发明内容
根据本申请的一个方面，提供了一种网络安全综合态势可视化方法，能够支持多场比赛态势同屏预览，保持整体视角在进行中，并动态展示比赛队伍排名变化。
一种网络安全综合态势可视化方法，包括：
对所有子比赛场次进行初始化，生成比赛排序图；
以所述比赛排序图作为xoz平面，建立三维坐标系；
根据所有子比赛模型的排列位置，确定相机在所述三维坐标系中的y、z轴的位置；
根据子比赛赛程数，定义全场赛事最佳视角，如果所述子比赛赛程数超过给定赛程数，调整相机y、z轴坐标。
优选地，该方法还包括：
当有比赛状态为进行中的子比赛，判断后台所有子比赛赛程数是否超出给定赛程数；
若否，将所述全场赛事最佳视角作为当前全局相机视角；
若是，则根据进行中的子比赛在当前所述比赛排序图中的位置，对相机z轴进行偏移调整。
优选地，该方法还包括：设置子赛程初始位置点，调整相机y、z轴坐标，从全局相机视角切换为进行中的子比赛的特写视角；通过调整相机x、z轴坐标调整子比赛特写视角。
优选地，每个所述子比赛模型中包含比赛队伍按照战队得分的排名情况。
优选地，所述根据所有子比赛模型的排列位置，确定相机在所述三维坐标系中的y、z轴的位置包括：
设置相机初始位置：相机坐标为(0,y1,z1)，相机偏斜角度α；
计算所有子比赛模型横排F的值：
F＝F1+(2r+b)*(n-1)
其中，F为z轴方向边长，F1为初始化边长，N为获取后台所有子比赛赛程数，n为所述比赛排序图中子比赛模型的列数，r为每个子比赛模型的圆圈半径，b为圆圈的间隔；
根据当前子比赛数，以进行中的子比赛的中心点为视觉中心进行整体视角的拍摄，计算相机到所述视觉中心的z轴距离g和y轴距离h：
g＝|z|+F/2；
h＝|y|，h＝g*tanα；
其中，α为相机偏斜角度，(0,y,z)为相机坐标点。
优选地，所述定义全场赛事最佳视角包括：
当所有子比赛赛程数为1～3场时，以3场子赛程相机视角为全场赛事最佳视角；
当所有子比赛赛程数为4～6场时，以6场子赛程相机视角为全场赛事最佳视角；
当所有子比赛赛程数为7～15场时，以9场子赛程相机视角为全场赛事最佳视角；
超过15场后需要重新调整相机y、z轴的值。
根据本申请的又一个方面，提供了一种网络安全综合态势可视化系统，包括：
比赛视角控制模块，用于生成比赛排序图，以所述比赛排序图作为xoz平面，建立三维坐标系，根据空间位置关系确定相机在所述三维坐标系中的y、z轴的位置；根据子比赛赛程数，定义全场赛事最佳视角，如果所述子比赛赛程数超过给定赛程数，调整相机y、z轴坐标；
态势展示模块，用于根据相机回传数据，显示全局比赛情况、队伍排名情况。
优选地，所述比赛视角控制模块，还用于在有进行中的子比赛的情况下，对全局相机视角进行调整。
优选地，所述比赛视角控制模块，还用于对进行中的子比赛进行特写。
优选地，所述态势展示模块包括：
上层数据展示子单元，用于比赛排名、实时答题记录；
下层3D子比赛态势展示子单元，用于展示比赛状态，所述比赛状态包括：未开始、进行中、已结束；动态展示队伍排名。
本申请能产生的有益效果包括：
1)支持多场不同类型的比赛，如：团队攻防、理论竞赛、团队竞赛、团队解题、个人解题等；可按需求分批次，也可同时进行多场比赛，按照后台配置好的比赛顺序。设置一次综合赛后，便可预览整个大型赛事的态势。
2)在现场竞赛中，参加者、组织者等可在比赛过程中清楚看到整个大赛中全局的态势，且可以聚焦进行中的比赛。本申请能清楚看到进行中子比赛前10排名变化，也能看到最新答题近况。在多个进行中比赛时不需要手动控制视角去调试到当前比赛与全局比赛，来回操作，特别为不熟悉场景视角操作用户提供了便利。
3)就3D态势层多场子比赛全局展示，以及切换不同视角进行中子比赛视角的相机算法而言，与重新定义相机坐标、世界坐标、图像像素坐标进行换算，并通过设定图像像素坐标限定相机坐标的现有方式相比，本申请的实现方式简单，逻辑复杂度低，可实现性强。
4)进行中子赛程切换仅仅只需修改固定的值(即相机坐标中的y、z值)就能实现全局赛程切换。
附图说明
图1为本申请一种实施方式中的比赛排序图；
图2为本申请一种实施方式中的比赛队伍展示图；
图3为本申请一种实施方式中的进行中比赛态势图；
图4为本申请一种实施方式中的相机示意图；
图5为本申请一种实施方式中超过9场时视觉裁切区域示意图；
图6为本申请一种实施方式中赛程进行中，相机z轴定位示意图；
图7为本申请一种实施方式中子赛程进行中，相机x轴定位示意图；
图8为本申请一种实施方式中综合赛实现展示效果图。
具体实施方式
下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
本申请公开的一种网络安全综合赛态势可视化的方法，包括以下步骤：a、配置各子比赛的比赛信息；b、学员端实时答题，提交答案；c、综合赛态势展示。
所配置各子比赛的比赛信息包括：比赛名称、配置参赛人员队伍、公告、比赛模式、比赛时间、比赛题目、题库。
综合赛态势分为两个部分：上层为数据展示层，下层为3D子比赛态势层。
上层数据展示层分为：标题、展示比赛名称、比赛时间、多按钮点击展示比赛排名、总比赛排行榜、总比赛得分排名各队伍、奖杯(一二三名固定不动)、各队伍排名(每5秒左右切换)、各子比赛排名(按照后台比赛编号排序各子比赛，展示各子比赛前三名排名得分，小于四个子比赛居左依次排列，大于四个子比赛左右滑动，每隔3分钟展示之后的比赛)；实时答题记录(根据学员端答题获取实时答题记录，展示各战队答题得分、改分)。当队伍较多时(最大100支队伍)，动态显示动态答题气泡态势，保证同一屏幕中实时展示不同比赛答题近况。
下层3D子比赛态势层实施步骤包括：按照后台录入子比赛编号排序；显示比赛状态；确定比赛视角。
按照后台录入子比赛编号排序具体为：按照一排三个子比赛编号排列，得到如图1所示的比赛排序图。
所述比赛状态分为三种：未开始、进行中、已结束。对于未开始的子比赛，不显示比赛队伍排名，光圈为暗色；对于进行中的子比赛，最多展示前十名比赛队伍。比赛队伍排列如图2所示，前三名在第一圈以三等分分布；中间三名在第二圈以三等分分布，且与前三名位置错开；最后四名以四等分分布，且与中间三名位置错开。本申请对各子比赛态势有序排列，各比赛的状态随着赛事进行而发生变化。整个赛程中，保持镜头聚焦在进行中的子比赛。
如图3所示为进行中比赛，标题显示子比赛名称。标题下方显示比赛倒计时、比赛类型(如团队攻防)。不同比赛类型对应不同的奖杯。同屏还显示选手在学员端答题正确对应的整场比赛、答题正确的队伍及得分，各战队的展示气泡沿着奖杯轴向随机上升，所述展示气泡用于显示队伍简称及对应的排名。当队伍排名上升时，对应显示蓝色光圈；当队伍排名下降时，对应显示红色光圈。当比赛进行时，顺时针旋转表示比赛状态为进行中；当比赛已结束时，显示比赛队伍排名，光圈为暗色。
所述确定比赛视角包括：当所有比赛未开始或都是结束时，展示所有子比赛场景；当有进行中赛事，定位全局相机视角；对进行中子赛程进行特写，定位相机位置。
多场比赛态势预览最多15场(web端，越多模型越占内存)；保持整体视角在进行中，通过后台配置动态排列及公式算法调整整个态势视角，保证整体视角聚焦在进行中赛事，不需要手动慢慢调整视角。
图4为相机示意图，当所有比赛未开始或都是结束时，展示所有子比赛场景，包括：
1)初始化设置：每场子比赛圆圈大小半径r，上下左右间隔b(包括相邻圆圈的间距、位于最边上的行或列中的圆圈与比赛排序图边缘的距离)；子比赛场次排列按照后台列表顺序，以(0,0,-3r-2b)点为比赛排序图的距离编号为1的子比赛圆圈最接近的顶点(即原点)，每一排沿x轴正方向设置三个子比赛圆圈，超过三个模型后沿着z轴正方向依次排列第二排、第三排。定义(0,0,0)点为所有子比赛模型x轴、z轴的中心点。
2)设置相机初始位置：相机初始坐标为(0,y1,z1)，相机初始偏斜角度α1。
3)计算所有子比赛模型F的值：获取后台子比赛个数N，n为子比赛模型列数(N/3，有小数进1，取整)，F＝F1+(2r+b)*(n-1)；其中，F为z轴方向边长，F1为初始化边长(当子比赛个数为2～3个时)。
4)根据当前子比赛数，以进行中的子比赛的中心点为视觉中心进行整体视角的拍摄，计算相机到所述视觉中心的y轴距离h和z轴距离g：
h＝|y|，h＝g*tanα；
g＝|z|+F/2；
其中，α为相机偏斜角度，(0,y,z)为相机坐标点。
5)定义全场赛事最佳视角：按照上述公式得出最多18场子赛程视角，但超出9场子赛程视角后，第一排会有视角上的切割，如图5所示，红线为视线裁切区域；所以6<场次≤9，相机最佳视角为9场子赛程视角。随着场次增加到达15场之后，显示不了额外的第16场子比赛。
所以定义：
1～3场，3场子赛程相机视角；
4～6场，6场子赛程相机视角；
7～15场，9场子赛程相机视角；
超过15场后需要重新调整y、z轴的值，定义15场为最多支持场次。
当有进行中赛事，定位全局相机视角，包括：
1)获取后台子比赛个数N，当N≤6,则无需调整摄像机位置；
2)N>7，先确定进行中子赛程序号，获取序号排前的子赛程坐标；
计算子赛程之间的间隔d，即两相邻模型坐标之差；如图6所示：
7～9场时，相机z轴偏移0；9～12场时，相机z轴偏移+d；12～15场时，相机z轴偏移+2d。
对进行中子赛程进行特写，定位相机位置，包括：
1)每间隔5分钟全局子赛程与进行中子赛程进行视角切换；
2)以第二场子赛程设置初始位置点，调整相机y、z轴坐标；
3)获取进行中子赛程序号，如图7所示，分为三列偏移坐标位置：第一列为x-d；第二列为0，第三列为x+d。实际展示效果如图5。
典型实施例实现步骤如下：
步骤1：设计出对应比赛场景设计图并截图，对应类型的比赛模型导出obj文件。
步骤2：前端用vue写好上层界面并做好与后台数据库接口，测试对应数据。
使用HT框架导入各obj文件，调试好模型。定义初始位置(24，0，10)，以三个子比赛的模型为一排，模型与模型间隔中心距离都是24(单位：cm)。控制最多显示15场比赛，超过不显示。按照图1逐一设置子比赛默认位置。
步骤3：前端实现比赛名称、类型、队伍名称；上层排行榜、各类型比赛前三名、实时答题等；并调用后台接口，实时数据显示。
步骤4：排列前十名队伍，按照图2错开排布；在动画部分，前端实现进行中比赛前10名的动态变化，上升名称变蓝、下降变红，并且所有队伍顺时针沿着圆心转动。
步骤5：如图3，正在答题的队伍实现气泡实时答题上升动态场景，显示为加分和队伍名称。其位置随机分布在奖杯第一圈内。
步骤6：实现未开始比赛，只展示比赛名称；已结束比赛，比赛名称、前十名队伍。未开始、已结束都没有动态效果。
步骤7：设置相机视角，固定视角角度为-35°。
当比赛都是未开始或是已结束时，采用全场赛事最佳视角：
当所有子比赛赛程数为1～3时，全场赛事最佳视角的空间坐标为(0，42.275，-50)；
当所有子比赛赛程数为4～6时，全场赛事最佳视角的空间坐标为(0，50.69，-50)；
当所有子比赛赛程数7～15时，全场赛事最佳视角的空间坐标为(0，59，018，-50)。
步骤8：按照进行中比赛序号优先顺序确定进行中比赛视角。
如图6所示，对应比赛数，设置对应z轴坐标。每排间隔为24，一次得到第一排z轴坐标为-50，第二排z轴坐标为-26，第三排z轴坐标为-2，第四排z轴坐标为22，第五排z轴坐标为46。
步骤9：对进行中子赛程进行特写，定位相机位置。
图7所示，设置初始视角位置默认第一场比赛(24，22，-20)；第二场比赛特写视角位置为(0，22，-20)；第三场比赛特写视角位置为(-24，22，-20)；第四场比赛特写视角位置为(24，22，2)；改变视角的都是x、z轴。
所实现的综合赛态势效果如图8。
本申请还提供了一种网络安全综合态势可视化系统，包括：
比赛视角控制模块，用于生成比赛排序图，以所述比赛排序图作为xoz平面，建立三维坐标系，根据空间位置关系确定相机在所述三维坐标系中的y、z轴的位置；根据子比赛赛程数，定义全场赛事最佳视角，如果所述子比赛赛程数超过给定赛程数，调整相机y、z轴坐标；
态势展示模块，用于根据相机回传数据，显示全局比赛情况、队伍排名情况。
在一种实施方式中，所述比赛视角控制模块，还用于在有进行中的子比赛的情况下，对全局相机视角进行调整。
在一种实施方式中，所述比赛视角控制模块，还用于对进行中的子比赛进行特写。
在一种实施方式中，所述态势展示模块包括：
上层数据展示子单元，用于比赛排名、实时答题记录；
下层3D子比赛态势展示子单元，用于展示比赛状态，所述比赛状态包括：未开始、进行中、已结束；动态展示队伍排名。
以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (9)

1.一种网络安全综合态势可视化方法，其特征在于，该方法包括：
对所有子比赛场次进行初始化，生成比赛排序图；
以所述比赛排序图作为xoz平面，建立三维坐标系；
根据所有子比赛模型的排列位置，确定相机在所述三维坐标系中的y、z轴的位置；
根据子比赛赛程数，定义全场赛事最佳视角，如果所述子比赛赛程数超过给定赛程数，调整相机y、z轴坐标；
其中，所述以所述比赛排序图作为xoz平面，建立三维坐标系包括以下步骤：
将每场子比赛圆圈大小半径设置为r，上下左右间隔设置为b；子比赛场次排列按照后台列表顺序，以(0,0,-3r-2b)点为比赛排序图的距离编号为1的子比赛圆圈最接近的顶点，每一排沿x轴正方向设置三个子比赛圆圈，超过三个模型后沿着z轴正方向依次排列第二排、第三排；定义(0,0,0)点为所有子比赛模型x轴、z轴的中心点；
所述根据所有子比赛模型的排列位置，确定相机在所述三维坐标系中的y、z轴的位置包括以下步骤：
设置相机初始位置：相机坐标为(0,y1,z1)，相机偏斜角度α；
计算所有子比赛模型横排F的值：
F=F1 +(2r+b)*(n-1)
其中，F为z轴方向边长，F1为初始化边长，N为获取后台所有子比赛赛程数，n为所述比赛排序图中子比赛模型的列数，r为每个子比赛模型的圆圈半径，b为圆圈的间距；
根据当前子比赛数，以进行中的子比赛的中心点为视觉中心进行整体视角的拍摄，计算相机到所述视觉中心的y轴距离h和z轴距离g：
h=|y|，h = g*tanα；
g=|z|+F/2；
其中，α为相机偏斜角度，(0,y,z)为相机坐标点。
2.根据权利要求1所述的网络安全综合态势可视化方法，其特征在于，该方法还包括：
当有比赛状态为进行中的子比赛，判断后台所有子比赛赛程数是否超出给定赛程数；
若否，将所述全场赛事最佳视角作为当前全局相机视角；
若是，则根据进行中的子比赛在当前所述比赛排序图中的位置，对相机z轴进行偏移调整。
3.根据权利要求1所述的网络安全综合态势可视化方法，其特征在于，该方法还包括：设置子赛程初始位置点，调整相机y、z轴坐标，从全局相机视角切换为进行中的子比赛的特写视角；通过调整相机x、z轴坐标调整子比赛特写视角。
4.根据权利要求1所述的网络安全综合态势可视化方法，其特征在于，每个所述子比赛模型中包含比赛队伍按照战队得分的排名情况。
5.根据权利要求1所述的网络安全综合态势可视化方法，其特征在于，所述定义全场赛事最佳视角包括：
当所有子比赛赛程数为1~3场时，以3场子赛程相机视角为全场赛事最佳视角；
当所有子比赛赛程数为4~6场时，以6场子赛程相机视角为全场赛事最佳视角；
当所有子比赛赛程数为7~15场时，以9场子赛程相机视角为全场赛事最佳视角；
超过15场后需要重新调整相机y、z轴的值。
6.一种网络安全综合态势可视化系统，其特征在于，该系统包括：
比赛视角控制模块，用于生成比赛排序图，以所述比赛排序图作为xoz平面，建立三维坐标系，根据空间位置关系确定相机在所述三维坐标系中的y、z轴的位置；根据子比赛赛程数，定义全场赛事最佳视角，如果所述子比赛赛程数超过给定赛程数，调整相机y、z轴坐标；其中，所述以所述比赛排序图作为xoz平面，建立三维坐标系包括以下步骤：
将每场子比赛圆圈大小半径设置为r，上下左右间隔设置为b；子比赛场次排列按照后台列表顺序，以(0,0,-3r-2b)点为比赛排序图的距离编号为1的子比赛圆圈最接近的顶点，每一排沿x轴正方向设置三个子比赛圆圈，超过三个模型后沿着z轴正方向依次排列第二排、第三排；定义(0,0,0)点为所有子比赛模型x轴、z轴的中心点；
所述根据所有子比赛模型的排列位置，确定相机在所述三维坐标系中的y、z轴的位置包括以下步骤：
设置相机初始位置：相机坐标为(0,y1,z1)，相机偏斜角度α；
计算所有子比赛模型横排F的值：
F=F1 +(2r+b)*(n-1)
其中，F为z轴方向边长，F1为初始化边长，N为获取后台所有子比赛赛程数，n为所述比赛排序图中子比赛模型的列数，r为每个子比赛模型的圆圈半径，b为圆圈的间距；
根据当前子比赛数，以进行中的子比赛的中心点为视觉中心进行整体视角的拍摄，计算相机到所述视觉中心的y轴距离h和z轴距离g：
h=|y|，h = g*tanα；
g=|z|+F/2；
其中，α为相机偏斜角度，(0,y,z)为相机坐标点；
态势展示模块，用于根据相机回传数据，显示全局比赛情况、队伍排名情况。
7.根据权利要求6所述的网络安全综合态势可视化系统，其特征在于，所述比赛视角控制模块，还用于在有进行中的子比赛的情况下，对全局相机视角进行调整。
8.根据权利要求6所述的网络安全综合态势可视化系统，其特征在于，所述比赛视角控制模块，还用于对进行中的子比赛进行特写。
9.根据权利要求6所述的网络安全综合态势可视化系统，其特征在于，所述态势展示模块包括：
上层数据展示子单元，用于比赛排名、实时答题记录；
下层3D子比赛态势展示子单元，用于展示比赛状态，所述比赛状态包括：未开始、进行中、已结束；动态展示队伍排名。
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