WO2013058608A2 - 트리맵 가시화 시스템 및 방법 - Google Patents

트리맵 가시화 시스템 및 방법 Download PDF

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WO2013058608A2
WO2013058608A2 PCT/KR2012/008620 KR2012008620W WO2013058608A2 WO 2013058608 A2 WO2013058608 A2 WO 2013058608A2 KR 2012008620 W KR2012008620 W KR 2012008620W WO 2013058608 A2 WO2013058608 A2 WO 2013058608A2
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region
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treemap
nodes
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이경원
권오현
최정홍
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아주대학교산학협력단
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    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F16/00—Information retrieval; Database structures therefor; File system structures therefor
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    • G06T11/20—Drawing from basic elements, e.g. lines or circles
    • G06T11/206—Drawing of charts or graphs

Definitions

  • the present invention relates to a treemap control system and method, and more particularly, to a system and a method for allowing a user to control a three-dimensional treemap visualized by emphasizing a hierarchical structure without distortion of node size.
  • a hierarchical structure also called a tree structure, is a collection of multiple data nodes, with each node except the top root node having a single parent and zero or more children.
  • the hierarchical data includes two kinds of information, that is, structure information about the hierarchical structure and content information about all nodes.
  • a treemap Unlike a node-link diagram that represents a conventional hierarchical structure, a treemap leaves most of the space empty. As shown in FIG. 1 (a), a tree map recursively divides a rectangle like a hierarchical structure. Visualize large amounts of hierarchical data through efficient space usage through space filling. The width of each rectangle represents the weight of the node. For example, when visualizing files in a computer hard disk using a treemap, the hierarchical structure of folders is the same as that of recursively arranged rectangles, and each file size is represented by the width of each rectangle. The size of the folder is expressed as the sum of the rectangles representing the internal files.
  • Existing treemaps represent only external nodes as rectangles, and internal nodes as sums of rectangles representing external nodes. As such, since the treemap does not separately represent internal nodes, it is difficult to identify the hierarchical structure. In particular, Van Wijk and Van de Wetering have found that this limitation becomes even more apparent when there are many nodes and a balanced hierarchy. As a result, existing treemaps are difficult to compare the relative sizes of nodes in different locations, that is, it is difficult to compare the weights, and it is difficult to track the upper hierarchy of nodes because it is difficult to grasp the hierarchy of information. do.
  • Another limitation of the treemap is that it interprets the hierarchical information only as a metaphor of 'inclusiveness'. If the user recognizes the hierarchical structure in the form of a parent node including child nodes, there is no problem. However, if the user perceives the hierarchical structure at the same level as the parent node and the child node, the shape of the treemap is difficult to understand. That is, since the matching of the hierarchical structure and the treemap does not match well, it is difficult to grasp the hierarchical structure of the treemap (see FIG. 1C).
  • the present technology has a limitation in that the user can arbitrarily control the implemented tramap.
  • an object of the present invention is to express information of a complicated hierarchical structure having many child nodes or high orders without distortion and to easily grasp the hierarchical structure.
  • an object of the present invention is to avoid the need to provide a separate space for displaying node information.
  • an object of the present invention is to solve the cognitive problem of the existing two-dimensional tree map so that the hierarchical structure can be interpreted as both an inclusion relationship and an upper and lower level relationship.
  • an object of the present invention is to enable the user to arbitrarily control the implemented traffic map.
  • the treemap visualization system includes a source data receiver, a node region forming unit, and a node region protrusion.
  • the source data receiver receives raw data consisting of a plurality of layered nodes having a weight value.
  • the node region forming unit forms a node region located on the surface of the convex curved surface corresponding to each node.
  • the node region protrusion determines a protrusion direction of each node region so that the node regions do not overlap, and protrudes the node region by moving the node region in parallel in the determined protrusion direction.
  • the area of a node can be expressed as the actual weight value without distortion, the information of a complicated hierarchical structure having many child nodes or a high degree can be represented without distortion.
  • node information corresponding to each node area can be displayed on the side of each node, so there is no need to make a space for displaying node information, and the hierarchical structure visibility becomes more clear. have.
  • each node is stacked on its parent node to solve the cognitive problem of the existing two-dimensional tree map, so that the hierarchical structure can be interpreted as both containment and top and bottom level relationships.
  • 1 (a) to 1 (c) are diagrams visualizing nodes of a conventional hierarchical structure as a tree map.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of a treemap visualization system according to an embodiment of the present invention.
  • 3 (a) to 3 (c) are views illustrating a process of forming a node region on a curved surface corresponding to each node of a simple hierarchical structure.
  • 4 (a) to 4 (d) illustrate a process of protruding each node based on the node region formed in FIG. 3 (c).
  • 5 (a) and 5 (b) is a view showing the result produced through the process of Figs. 4 (a) to 4 (d).
  • FIG. 6 is a view showing a schematic configuration of a tree map control system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 illustrates a schematic flow of a treemap visualization method according to an embodiment of the present invention.
  • 8 (a) and 8 (b) illustrate a process of forming a node region on a curved surface, corresponding to each node of a simple hierarchical structure.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a schematic flow of a treemap control method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a screen for moving around a region of interest of a node in a 3D treemap.
  • 11 is a screen illustrating a process of protruding / depressing a node in a 3D tree map.
  • FIG. 12 is a screen illustrating a process of highlighting nodes of the same level / same attribute in a 3D tree map.
  • 13 is a screen illustrating a process of moving a node position in a 3D tree map.
  • FIG. 14 is a screen illustrating a process of adjusting a height of a node in a 3D tree map.
  • the treemap visualization system includes a source data receiver, a node region forming unit, and a node region protrusion.
  • the source data receiver receives raw data consisting of a plurality of layered nodes having a weight value.
  • the node region forming unit forms a node region located on the surface of the convex curved surface corresponding to each node.
  • the node region protrusion determines a protrusion direction of each node region so that the node regions do not overlap, and protrudes the node region by moving the node region in parallel in the determined protrusion direction.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of a treemap visualization system according to an embodiment of the present invention.
  • the treemap visualization system 100 includes a source data receiver 110, a data storage unit 120, a node region forming unit 130, a node region protrusion 140, and a labeling processor ( 150).
  • the source data receiver 110 receives raw data consisting of a plurality of layered nodes having a weight value.
  • the source data refers to data in which nodes are connected in a hierarchical (tree) structure from the highest level node (node without parent node), which is one of the nodes of a tree called root.
  • Each node has its own parent node (a node with a higher level to which it is connected, the node from which it is derived), child nodes (nodes that depend on one node that is currently located), and sibling nodes (nodes with the same parent node). ) And information about the weight, and where the information is actually stored in the hierarchy.
  • FIG. 3A For convenience of explanation, a simple hierarchical structure as shown in FIG. 3A will be described below. In FIG. 3A will be described below.
  • the root is node A, and based on node B, the parent node is node A, the child node is node A, E, F, G, sibling node node C, D, node B has a weight value of 50. to be.
  • the data storage unit 120 stores the source data as described above.
  • the node region forming unit 130 forms a node region located on the surface of a convex curved surface such as, for example, a sphere or a hemisphere, corresponding to each node. That is, the node region forming unit 130 serves to form the node region as shown in FIG. 3 (c) by matching the nodes of the hierarchical structure as shown in FIG. 3 (a) to the surface of the curved surface.
  • the tree map is formed and information about the tree map is stored in the data storage unit 120.
  • the entire surface is referred to as a region of a root node, which is a top node, and the regions on the surface correspond to regions corresponding to each of the child nodes of the root node.
  • a node region corresponding to each node is formed.
  • the width of each node area can be configured to correspond to the weight value of each node based on the weights assigned to each node. Through such an implementation, the weight value of each node can be visually recognized. can do.
  • a reference point corresponding to each of the child nodes of the root node is formed on the curved surface, and the node area is formed by allocating an area around each reference point.
  • Method can be used. In this case, it is possible to assign a weight to each reference point so that a large weight is assigned to a wide area and a small weight is assigned to a narrow area. Also, after allocating the area for the reference point, moving the reference point to the center of gravity of the assigned node area, and then allocating the area again, the area of the node is close to the regular polygon and the area of the area corresponding to the weight value is determined. It is possible to be assigned. This can maximize the visualization effect.
  • the node region forming unit 130 allocates the node region to the child nodes of the root node in this manner, the node region of each child node is the node region of the parent node with respect to the child nodes of each node in which the node region is formed. It can be arranged to be formed in. In this way, the node area of all nodes is formed up to the leaf node, which is the lowest node.
  • the method for forming node regions of child nodes in the parent region may also be performed in the same manner as the method for setting node regions of child nodes of the root node. That is, a reference point corresponding to each of the child nodes is set in the node area of the parent node, and the area is arranged around the reference point so that the node area of the child node is arranged inside the node area of the parent node. In this case, by assigning a weight to the reference point as described above, it is possible to have an area corresponding to the weight value, and it is possible to expect accurate area representation and improved visualization effect by moving the reference point to the center of gravity.
  • the node region may be represented in various forms on the actual system. It is also possible to model the node region in a form close to the surface using a large number of planes (polygons), and to express the surface around the reference point. It is also possible to represent node regions using methods such as Non-Uniform Rational B-Spline (NURBS). Any method can be applied as long as it can represent the node region located on the curved surface in the 3D virtual space.
  • NURBS Non-Uniform Rational B-Spline
  • the leaf node described above generally refers to a node having a zero (order) number of nodes or a node that does not have a branch under the leaf node.
  • a leaf node refers to Q, R, K, F, L, M, C, S, T, U, O, P, I. Therefore, 13 reference points are generated corresponding to the leaf nodes, and based on the 13 reference points, 12, 8, 10, 10, 5, 5, 10, 3, 8, 4, 5, 5, which are weight values of each node, are generated.
  • the node area is formed while adjusting the area of the area to correspond to 15.
  • each node since each node has a weight value, it is preferable to determine an area occupied by the surface of each node so as to correspond to the weight value of each node, and form a node area to have the determined area (FIG. 3). (b)). That is, the larger the weight value, the larger the occupied node area.
  • node area of the child nodes is obtained by dividing the node area of the parent node, when the node areas of the child nodes are merged, the node area of the parent node includes the node areas of the child nodes because the node area of the child nodes is the same. It is preferable to form the node area so as to be.
  • node J which is a parent node of nodes Q and R, has a weight value of 20, which is a sum of weight values of nodes Q and R. Therefore, in forming the node region, the node region of node J is formed to include the regions of nodes Q and R, and likewise other parent nodes are formed to include the regions of their child nodes.
  • the node region protrusion 140 determines the protruding direction of each node region with respect to each node region so that adjacent node regions do not overlap each other, and moves each node region in a determined protruding direction by a predetermined length in parallel to the node region.
  • leaf nodes are shown on the surface of the curved surface, but by projecting the node regions of all nodes including the parent nodes, respectively, it becomes possible to visualize the treemap in three dimensions.
  • the child node does not refer to the surface of the curved surface, but always protrudes based on the position of its parent node to obtain a desired result.
  • the direction of projecting each node region in the node region protrusion 140 can be obtained through various methods. If each node region is modeled through a plurality of small planes (polygons), the normal of each small plane is normal. By calculating the average of the surface normals, it is possible to determine the direction of the average normal vector as the protrusion direction. At this time, when the widths of the respective small planes are different, it is preferable to use a weighted average vector whose width is the weight.
  • NURBS Non-Uniform Rational B-Spline
  • various methods can be applied, and as long as the protrusion direction is formed in a direction that prevents the protruding node regions from overlapping or contacting each other, the protrusion causes a gap between the node regions, thereby creating a hierarchical structure between the nodes. Visualization can be made and information can be displayed on the side formed by the protrusion to maximize the visual effect.
  • the node regions are parallelly moved in the protruding direction which does not overlap each other.
  • the node region does not become large, and an empty space is created between the nodes (Fig. 4 (c)).
  • the node region of node B is formed to include nodes E, F, and G.
  • the protruding direction of node B, the parent node is determined, and the node region of node B
  • the node region of the node B is extruded by moving the curved surface in parallel to the protruding direction.
  • the node regions of the nodes E, F, and G, which are child nodes are protruded in the above manner based on the node region of the node B, and a three-dimensional tree map may be implemented by applying the same to all nodes.
  • the labeling processor 150 forms side surfaces of the node regions that are moved in parallel, and displays node information corresponding to each node region on the side surfaces. For example, when a representative normal vector of an arbitrary node region corresponding to an arbitrary node is obtained, the node region protrusion 140 may move the arbitrary node region in the protruding direction of each node region in parallel as shown in FIG. The processor 150 forms the side surface of the arbitrary node region that is parallelly moved as shown in FIG. 4 (b). In this manner, the node region protrusion 140 and the labeling processor 150 form both node regions of the same level as the arbitrary nodes on the curved surface as shown in FIG.
  • node information may be displayed on the side surfaces of the nodes.
  • the three-dimensional tree map according to the present invention has a structure in which each node region is pushed in the protruding direction determined for each node and then stacked on the parent node.
  • the three-dimensional block shape in the form of a three-dimensional block is stacked on the surface of the sphere.
  • each node is stacked on the parent node to solve the cognitive problem of the existing two-dimensional tree map, it is possible to interpret the hierarchical structure as both inclusion and top-level relationship.
  • the source data is changed in the present invention
  • the treemap visualization system 100 since the changed information of the source data can be quickly reflected and reconstructed in the 3D treemap, the treemap visualization system 100 according to the present invention can have high reliability.
  • FIG. 6 is a view showing a schematic configuration of a tree map control system according to an embodiment of the present invention.
  • the treemap control system 200 includes a treemap output unit 210, a database 220, an interaction signal input unit 230, an interaction function determination unit 240, and a treemap transformation unit. 250.
  • the tree map output unit 210 receives source data composed of a plurality of layered nodes having a weight value and outputs a three-dimensional tree map protruding a node region corresponding to each node onto a convex curved surface. Since the implementation method and form of the 3D tree map have been described in detail above, the description thereof will be omitted.
  • the database 220 is configured to store attribute information of nodes included in the source data, and the attribute information is stored on a three-dimensional curved surface such as a node level, weight value, location information, height information, and time when information about the node is modified. Means information needed to form the node area.
  • the interaction signal input unit 230 receives an interaction signal from a user.
  • the interaction signal zooms in / out the display screen of a terminal such as a general PC, a mobile phone, a PDA, a smart phone, a tablet PC, or the like by using a mouse wheel or a mouse drag.
  • a terminal such as a general PC, a mobile phone, a PDA, a smart phone, a tablet PC, or the like by using a mouse wheel or a mouse drag.
  • Zoom-Out or a signal that allows the user to change the shape of the 3D treemap by selecting / positioning / adjusting the nodes of the 3D treemap by mouse click or touch. do.
  • the interaction function determination unit 240 determines an interaction function corresponding to the stored attribute information and the interaction signal input when the interaction signal is input.
  • the interaction function is a function of zooming in / out the display screen of the 3D treemap corresponding to the interaction signal described above, or selecting / positioning / height adjusting the nodes of the 3D treemap to change the shape of the 3D treemap. It means the function to transform.
  • the interaction function may be classified into a display screen control function of a 3D tree map, a Rotating / Panning function, and a node control function.
  • the node control function the node peeling / stacking-up, the node-highlighting / attribute-level highlighting of the same level, the node position moving / height adjustment ( Node Position / Node Height).
  • the display screen control function means that the user can zoom in / out the display screen of the 3D tree map through the UI of dragging the mouse while holding the mouse button or the right mouse button, and according to the zoom amount.
  • the size of node information labeled on the side between nodes also changes.
  • the ROI moving function means a function set in response to an interaction signal moving from the 3D treemap to the ROI.
  • a user may rotate the 3D treemap by means of a mouse click or a touch to see a region of interest of the 3D treemap.
  • there is a panning function that pins the 3D treemap to the display screen and instead makes the background screen appear to move.
  • panning refers to a technique in which a moving subject is fixed to a screen in a moving relationship between a moving subject and a fixed background screen, and instead, the moving subject is photographed as the background screen moves.
  • This panning is a technique that moves and shoots at the same speed as a running car or a running athlete after setting the camera to time lapse, and the moving object is fixed and the background behind is changed to obtain a sense of speed. Used.
  • the panning function according to the present invention uses the panning technique based on the user's selection after selecting the nodes. It allows you to move to the area of interest.
  • the node control function refers to a function set in response to an interaction signal controlling a node selected by a user.
  • the node control function refers to a function of selecting a node to adjust protrusion / depression, highlighting, position shifting, and height adjustment. .
  • the above-described functions may be performed after the user selects an option suitable for the function.
  • the interaction function determiner 240 determines a function corresponding to the interaction signal moving to the ROI based on the set ROI function and corresponds to the interaction signal of the selected node based on the set node control function. Determine the function.
  • the treemap deformer 250 deforms the 3D treemap output to the treemap outputter 210 according to the determined function.
  • interaction function determination unit 240 and the tree map transformation unit 250 will be described in more detail with respect to the interaction functions described above.
  • the interaction function determiner 240 selects a plurality of nodes based on the set ROI and selects an ROI of the 3D treemap based on the selected node.
  • the function corresponding to the signal is determined, and the treemap deformer 250 positions the selected ROI in the center of the display screen as shown in FIG. 10 according to the determined function.
  • the interaction function determining unit 240 determines a function corresponding to an interaction signal that determines whether the one or more selected node areas protrude and decay based on the set node control function.
  • the treemap deforming unit 250 protrudes and recesses the selected node region as shown in FIG. 11 according to the determined function.
  • the user can protrude / retract a particular node, for example any node selected by the user, or nodes with the same level.
  • the interaction function determination unit 240 may determine the node of the same level or the same attribute information as one or more selected nodes based on the set node control function and attribute information of the node.
  • the function corresponding to the interaction signal for highlighting a node having a value is determined, and the treemap transforming unit 250 determines that the node of the same level or the same attribute information (for example, a weight value, the node is modified according to the determined function).
  • Highlight the node with the specified time The purpose of the highlight function is to represent a hierarchical set of nodes, and in the present invention, the node is highlighted when the user moves the mouse cursor over the node. In this case, as shown in FIG. 12, the hue and saturation of the highlighted node may be maintained as it is and the brightness may be increased.
  • the present invention is not limited to this specific implementation method.
  • the interaction function determination unit 240 is provided with an interaction signal for adjusting the position or height of one or more selected nodes based on the set node control function and attribute information of the node.
  • the tree map deformer 250 deforms the position or height of the selected node as shown in Figure 13 according to the determined function. Moving nodes is useful for visually comparing weight values or levels between two nodes, such as comparing a node to another node that is far from it, and simply clicking and dragging one of the nodes so that the two nodes are adjacent Move as much as possible. Update of node information according to the movement of node position can be made stable because it is based on Voronoi diagram.
  • the purpose of the node height adjustment is to emphasize the highlight or the selected node, in which case, selecting the nodes to increase the height or select other nodes to decrease the height.
  • control the display screen of the 3D treemap move to the region of interest of the node, control the node such as protruding / decreasing the node, highlighting the node of the same level / same property, moving the node position / height
  • control the utilization of the tree map is high.
  • a treemap visualization method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 7, but will be described with the order of convenience.
  • a node region corresponding to each node for example, located on a surface of a convex surface such as a sphere or a hemisphere, and determining an area occupied by the surface of the surface of each node to correspond to a weight value of each node,
  • the node region is formed to have the determined area.
  • Various methods may be applied to the region forming method, and the following embodiments may be applied.
  • the area of the area corresponding to the weight value of each node is dynamically formed based on each reference point.
  • step S621 reference points are given to the surface of the curved surface, and the corresponding node area is obtained by dividing the given curved surface according to the reference points.
  • a weight is assigned to the reference point so that a large area is allocated when the weight is large, and a narrow area is allocated when the weight is small.
  • the node area of the child nodes is obtained by dividing the node area of the parent node, when the node areas of the child nodes are merged, the node area of the parent node includes the node areas of the child nodes because the node area of the child nodes is the same. It is preferable to form the node area so as to be. As a result, node regions corresponding to each of the leaf nodes in the hierarchical structure as shown in FIG. 8A may be formed on the curved surface as shown in FIG. 8B.
  • each node region can protrude without overlapping or contacting with adjacent node regions.
  • the following method may be used.
  • the node region is composed of a plurality of small planes (polygons)
  • the surface of the node region is implemented by NURBS (Non-Uniform Rational B-Spline) method
  • NURBS Non-Uniform Rational B-Spline
  • the direction of the normal vector of the plane contacting the surface at the reference point such as the center of gravity of each node region is selected as the protrusion direction. It is possible.
  • the reference point of each node region corresponds to the center of gravity of the node region, and thus the protrusion direction is performed without any additional calculation. The effect can be obtained.
  • the node region is extruded by moving the node region in the direction of the representative normal vector.
  • the node region of the parent node in the potential traversal method, is first protruded, and then the node region corresponding to the child of the parent node is protruded (see FIG. 4).
  • step S640 a side surface of the node region parallel moved is formed, and node information corresponding to each node region is displayed on the side surface.
  • the three-dimensional tree map according to the present invention has a structure in which each node is pushed in each protruding direction and stacked on the parent node, so that a three-dimensional figure in the form of a three-dimensional block is stacked on the sphere surface. It is composed.
  • each node is stacked on the parent node to solve the cognitive problem of the existing two-dimensional tree map, it is possible to interpret the hierarchical structure as both inclusion and top-level relationship.
  • the source data is changed while the steps in the present invention
  • the reliability can be increased.
  • FIGS. 10 to 13 A method of controlling a tree map according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the exemplary flowcharts shown in FIGS. 10 to 13 in addition to the flowchart illustrated in FIG. 9.
  • Storing attribute information of the nodes included in the source data in step S910 wherein the attribute information is stored on a three-dimensional curved surface such as a node level, weight value, position information, height information, and time at which information about the node is modified. Means information needed to form the node area.
  • the interaction signal zooms in / out the display screen of a terminal such as a general PC, a mobile phone, a PDA, a smart phone, a tablet PC, or the like by using a mouse wheel or a mouse drag.
  • a terminal such as a general PC, a mobile phone, a PDA, a smart phone, a tablet PC, or the like by using a mouse wheel or a mouse drag.
  • Zoom-Out or a signal that allows the user to change the shape of the 3D treemap by selecting / positioning / adjusting the nodes of the 3D treemap by mouse click or touch. do.
  • the interaction function in the present invention may be classified into a display screen control function, a region of interest movement function, and a node control function of a 3D tree map.
  • the node control function the node peeling / stacking-up, the node-highlighting / attribute-level highlighting of the same level, the node position moving / height adjustment ( Node Position / Node Height).
  • the display screen control function means that the user can zoom in / out the display screen of the 3D tree map through the UI that drags the mouse button or the right mouse button while dragging the mouse. Depending on the zoom amount, The size of the node information labeled on the side between each node also changes.
  • the ROI moving function refers to a function set in response to an interaction signal moving from the 3D treemap to the ROI.
  • a user may rotate the 3D treemap by means of a mouse click or a touch to see a region of interest of the 3D treemap.
  • there is a panning function that pins the 3D treemap to the display screen and instead makes the background screen appear to move.
  • panning refers to a technique in which a moving subject is fixed to a screen in a moving relationship between a moving subject and a fixed background screen, and instead, the moving subject is photographed as the background screen moves.
  • This panning is a technique that moves and shoots at the same speed as a running car or a running athlete after setting the camera to time lapse, and the moving object is fixed and the background behind is changed to obtain a sense of speed. Used.
  • the panning function according to the present invention uses the panning technique based on the user's selection after selecting the nodes. It allows you to move to the area of interest.
  • the node control function refers to a function set in response to an interaction signal controlling a node selected by a user.
  • the node control function refers to a function of selecting a node to adjust protrusion / depression, highlighting, position shifting, and height adjustment. .
  • the above-described functions may be performed after the user selects an option suitable for the function.
  • the function corresponding to the interaction signal moving to the ROI is determined based on the set ROI function and the function corresponding to the interaction signal of the selected node is determined based on the set node control function.
  • the 3D treemap output in step S910 is modified according to the function determined in step S940.
  • step S940 and the step S950 according to the interaction signal will be described in more detail.
  • step S940 a plurality of nodes are selected based on the set ROI and corresponding to an interaction signal for selecting an ROI of the 3D treemap based on the selected node.
  • the selected ROI is positioned at the center of the display screen according to the determined function.
  • step S940 a function corresponding to the interaction signal for determining whether the at least one selected node area protrudes or is depressed based on the set node control function is determined.
  • the selected node region protrudes and recesses according to the determined function.
  • the user can protrude / retract a particular node, for example any node selected by the user, or nodes with the same level.
  • the node having the same level or the node having the same attribute information is determined according to the determined function.
  • Highlight The purpose of the highlight function is to represent a hierarchical set of nodes, and in the present invention, the node is highlighted when the user moves the mouse cursor over the node. In this case, as shown in FIG. 12, the hue and saturation of the highlighted node may be maintained as it is and the brightness may be increased.
  • the present invention is not limited to this specific implementation method.
  • step S940 a function corresponding to an interaction signal for adjusting the position or height of one or more selected nodes based on the set node control function and attribute information of the node is provided.
  • operation S950 the position or height of the selected node is modified as shown in FIG. 13 according to the determined function. Moving nodes is useful for visually comparing weight values or levels between two nodes, such as comparing a node to another node that is far from it, and simply clicking and dragging one of the nodes so that the two nodes are adjacent Move as much as possible. Update of node information according to the movement of node position can be made stable because it is based on Voronoi diagram.
  • the purpose of the node height adjustment is to emphasize the highlight or the selected node, in which case, selecting the nodes to increase the height or select other nodes to decrease the height.
  • control the display screen of the 3D treemap move to the region of interest of the node, control the node such as protruding / decreasing the node, highlighting the node of the same level / same property, moving the node position / height
  • control the utilization of the tree map is high.
  • the treemap control method may be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded in a computer readable medium.
  • the computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.
  • Program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the present invention, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts.
  • Examples of computer readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks such as floppy disks.
  • Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
  • the hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.
  • the present invention relates to a system and method for treemap visualization, and more particularly, to a system and method for allowing a user to control a three-dimensional treemap by emphasizing a hierarchical structure without distortion of node size.
  • the treemap visualization system includes a source data receiver, a node region forming unit, and a node region protrusion.
  • the source data receiver receives raw data consisting of a plurality of layered nodes having a weight value.
  • the node region forming unit forms a node region located on the surface of the convex curved surface corresponding to each node.
  • the node region protrusion determines a protrusion direction of each node region so that the node regions do not overlap, and protrudes the node region by moving the node region in parallel in the determined protrusion direction.

Landscapes

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Abstract

본 발명은 트리맵 가시화 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 노드 크기의 왜곡 없이, 계층 구조를 강조하여 시각화한 3차원 트리맵을 사용자가 제어할 수 있는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명에 따른 트리맵 가시화 시스템은 원천데이터 수신부, 노드 영역 형성부 및 노드 영역 돌출부를 포함한다. 상기 원천데이터 수신부는 가중치 값을 가지는 계층화된 복수의 노드들로 구성된 원천데이터(raw data)를 수신한다. 상기 노드 영역 형성부는 상기 각 노드에 대응하여, 볼록한 곡면의 표면에 위치하는 노드 영역을 형성한다. 상기 노드 영역 돌출부는 상기 각 노드 영역이 겹치지 않도록 각 노드 영역의 돌출 방향을 결정하고, 결정된 돌출 방향으로 상기 노드 영역을 평행이동 시켜 상기 노드 영역을 돌출시킨다.

Description

트리맵 가시화 시스템 및 방법
본 발명은 트리맵 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 노드 크기의 왜곡 없이, 계층 구조를 강조하여 시각화한 3차원 트리맵을 사용자가 제어할 수 있는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
정보 기술의 발달과 함께, 포럼(forum), 메일링 리스트, 사업 조직 차트, 컨텐츠 관리 카테고리, 및 제품 카테고리를 포함한 광범위한 데이터베이스에서 여러 가지 계층적 데이터를 확인할 수 있다. 트리 구조라고도 하는 계층 구조는 다수의 데이터 노드의 집합체로서, 최상단의 루트 노드를 제외한 각각의 노드는 단일의 부모 및 0개 이상의 자식을 갖는다. 계층적 데이터는 2가지 종류의 정보, 즉 계층적 구조에 관한 구조 정보 및 모든 노드에 관한 컨텐츠 정보를 포함하고 있다.
계층적 데이터를 효율적으로 시각화하는 방법 중에는 트리맵이 있다. 트리맵은 기존의 계층 구조를 표현하는 그래프(node-link diagram)가 대부분의 공간을 빈 공간으로 두는 것과 달리, 도 1(a)와 같이 사각형을 계층 구조와 같게 재귀적으로 나눠 주어진 디스플레이 공간을 빈 틈 없이 채우는(space filling) 방식을 통해 대량의 계층적 데이터를 효율적인 공간 사용을 통해 시각화한다. 각각의 사각형의 넓이는 노드의 가중치를 나타낸다. 예를 들어, 컴퓨터 하드디스크 내의 파일들을 트리맵을 이용하여 시각화하면, 폴더의 계층 구조는 재귀적으로 배치된 사각형들의 구조와 같고, 각각의 파일 크기는 각 사각형의 넓이로 표현된다. 폴더의 크기는 내부 파일들을 표현하는 사각형들의 합으로 표현된다.
트리맵의 자세한 개념은 Brian Johnson 및 Ben Shneiderman의 논문 "Tree-maps: A Space-Filling Approach to the Visualization of Hierarchical Information Structures"(Proc. IEEE Visualization '91, IEEE,Piscataway, NJ(1991), 284-291)에 개시되어 있다.
기존의 트리맵은 외부 노드만을 사각형으로 표현하고, 내부 노드는 외부 노드를 표현하는 사각형들의 합으로 나타낸다. 이와 같이, 트리맵은 내부 노드를 따로 표현하지 않기 때문에 계층 구조를 식별하기 어렵다는 한계점이 있다. 특히, 노드가 많고 계층 구조가 균형 잡힌 경우에는 이와 같은 한계점이 더욱더 명백히 나타난다는 Van Wijk와 Van de Wetering의 연구결과가 있다. 결과적으로, 기존의 트리맵은 다른 위치에 있는 노드들의 상대적인 크기 비교, 즉 가중치를 비교하기가 거의 불가능하고, 정보의 계층 구조를 파악하기 어렵기 때문에 노드들의 상위 계층을 추적하는 과정에 어려움이 발생한다.
이러한 한계점을 극복하기 위해, 여러 연구에서는 계층 구조의 가시성을 높이기 위한 시도를 하였으며, 그 중에 노드 간에 여백을 주어 계층 구조를 강조하는 방법이 있다.
그러나 이 방법은 주어진 모든 면적이 외부 노드를 표현하기 위해 사용되는 기존의 방법과 달리, 계층 구조를 표현하기 위해 공간이 소비되어 노드의 면적을 왜곡하여 표현할 수 밖에 없고, 이로 인해 노드의 크기가 실제 가중치와 다르게 표현되는 문제가 있다. 또한, 도 1(b)와 같이 노드의 내용을 표현하기 위한 공간이 소비되어 노드 면적을 더욱 왜곡시킨다.
트리맵의 또 다른 한계점은 계층 구조를 가진 정보를 ‘포함관계’라는 메타포로만 해석하고 있다는 것이다. 만약, 사용자가 계층 구조를 부모 노드가 자식 노드들을 포함하는 형태로 인지한다면 문제가 없다. 하지만, 사용자가 계층 구조를 상위 노드, 하위 노드와 같이 레벨로 인지하고 있다면, 트리맵의 형태는 이해하기 어렵다. 즉, 인지 시 계층 구조와 트리맵의 매칭이 잘 안되므로, 트리맵의 계층 구조를 파악하기 어려운 문제점이 있다(도 1(c) 참조).
또한, 현재까지의 기술로는 구현된 트래맵을 사용자가 임의대로 제어할 수 있는데 한계가 있다.
본 발명은 노드 크기의 왜곡 없이, 계층 구조를 강조하여 시각화할 수 있는 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 자식 노드가 많거나 차수가 높은 복잡한 계층 구조의 정보도 왜곡 없이 표현하고, 계층 구조를 쉽게 파악할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또, 본 발명은 노드 정보를 표시하기 위한 별도의 공간을 제공할 필요가 없도록 하는 것을 목적으로 한다.
또, 본 발명은 기존의 2차원 트리맵이 가지는 인지적 문제를 해결하여 계층 구조를 포함관계와 상하 레벨관계, 두 가지 모두로 해석할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또, 본 발명은 구현된 트래맵을 사용자가 임의대로 제어할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 트리맵 가시화 시스템은 원천데이터 수신부, 노드 영역 형성부 및 노드 영역 돌출부를 포함한다. 상기 원천데이터 수신부는 가중치 값을 가지는 계층화된 복수의 노드들로 구성된 원천데이터(raw data)를 수신한다. 상기 노드 영역 형성부는 상기 각 노드에 대응하여, 볼록한 곡면의 표면에 위치하는 노드 영역을 형성한다. 상기 노드 영역 돌출부는 상기 각 노드 영역이 겹치지 않도록 각 노드 영역의 돌출 방향을 결정하고, 결정된 돌출 방향으로 상기 노드 영역을 평행이동 시켜 상기 노드 영역을 돌출시킨다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 노드의 면적을 왜곡 없이 실제 가중치 값과 같게 표현할 수 있기 때문에 자식 노드가 많거나 차수가 높은 복잡한 계층 구조의 정보도 왜곡 없이 얼마든지 표현할 수 있는 효과가 있다.
게다가, 노드와 노드 사이에 자연스럽게 빈 공간이 생기게 되어 계층 구조를 쉽게 파악할 수 있다.
그리고 이 공간을 이용하여 각 노드의 측면에 각 노드 영역에 대응되는 노드 정보를 표시할 수 있어 노드 정보를 표시하기 위한 공간을 따로 만들 필요가 없을 뿐 아니라 계층적 구조의 가시성은 더욱 명료해지는 효과가 있다.
또한, 각 노드가 부모 노드에 쌓아 올려지는 형태를 통해 기존의 2차원 트리맵이 가지는 인지적 문제를 해결하여 계층 구조를 포함관계와 상하 레벨관계, 두 가지 모두로 해석할 수 있다.
또, 3차원 트리맵의 디스플레이 화면을 제어하거나, 노드의 관심 영역으로 이동하거나, 노드의 돌출/함몰, 동일 레벨/동일 속성의 노드 하이라이팅, 노드 위치 이동/높이 조절과 같이 노드를 제어하는데 있어서, 사용자에게 손쉬운 제어 UI를 제공하기 때문에 트리맵의 활용도가 높은 효과가 있다.
도 1(a) 내지 도 1(c)는 종래 계층 구조의 노드를 트리맵으로 시각화한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 트리맵 가시화 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 3(a) 내지 도 3(c)는 간단한 계층 구조의 각 노드에 대응하여, 곡면의 표면 상에 노드 영역을 형성하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 4(a) 내지 도 4(d)는 도 3(c)에서 형성된 노드 영역을 기초로 각 노드를 돌출시키는 과정을 나타낸 도면이다.
도 5(a) 및 도 5(b)는 도 4(a) 내지 도 4(d)의 과정을 거쳐 생성된 결과물을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 트리맵 제어 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 트리맵 가시화 방법의 개략적인 흐름을 도시한 도면이다.
도 8(a) 및 도 8(b)는 간단한 계층 구조의 각 노드에 대응하여, 곡면의 표면 상에 노드 영역을 형성하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 트리맵 제어 방법의 개략적인 흐름을 도시한 도면이다.
도 10은 3차원 트리맵에서 노드의 관심 영역을 중심으로 이동하는 화면을 나타낸 도면이다.
도 11은 3차원 트리맵에서 노드의 돌출/함몰 과정을 나타낸 화면이다.
도 12는 3차원 트리맵에서 동일 레벨/동일 속성의 노드 하이라이팅하는 과정을 나타낸 화면이다.
도 13은 3차원 트리맵에서 노드의 위치를 이동시키는 과정을 나타낸 화면이다.
도 14는 3차원 트리맵에서 노드의 높이를 조절하는 과정을 나타낸 화면이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 트리맵 가시화 시스템은 원천데이터 수신부, 노드 영역 형성부 및 노드 영역 돌출부를 포함한다. 상기 원천데이터 수신부는 가중치 값을 가지는 계층화된 복수의 노드들로 구성된 원천데이터(raw data)를 수신한다. 상기 노드 영역 형성부는 상기 각 노드에 대응하여, 볼록한 곡면의 표면에 위치하는 노드 영역을 형성한다. 상기 노드 영역 돌출부는 상기 각 노드 영역이 겹치지 않도록 각 노드 영역의 돌출 방향을 결정하고, 결정된 돌출 방향으로 상기 노드 영역을 평행이동 시켜 상기 노드 영역을 돌출시킨다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. 또한 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어 구체적인 수치는 실시예에 불과하며, 설명의 편의와 이해를 위하여 실제와는 달리 과장된 수치가 제시되었을 수 있다.
<트리맵 가시화 시스템에 대한 설명>
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 트리맵 가시화 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 트리맵 가시화 시스템(100)은 원천데이터 수신부(110), 데이터 저장부(120), 노드 영역 형성부(130), 노드 영역 돌출부(140) 및 라벨링 처리부(150)를 포함한다.
원천데이터 수신부(110)는 가중치 값을 가지는 계층화된 복수의 노드들로 구성된 원천데이터(raw data)를 수신한다.
본 발명에서 원천데이터는 루트(root)라고 불리는 트리의 노드 중 하나인 가장 상위 레벨의 노드(부모 노드가 없는 노드)로부터 노드들이 계층(트리) 구조를 가지고 연결된 데이터를 의미한다. 각 노드는 자신의 부모 노드(임의 노드가 연결된 레벨이 높은 노드로, 자신을 파생시킨 노드), 자식 노드(현재 위치한 한 노드 아래에 종속되어 위치하는 노드), 형제 노드(동일한 부모 노드를 갖는 노드)에 대한 정보 및 가중치 값을 가지고 있으며, 계층 구조에서 실제로 정보가 저장되는 곳이다. 설명의 편의상, 이하 도 3(a)와 같은 간단한 계층 구조를 예로 들어 살펴보기로 한다. 도 3(a)에서 루트는 노드 A이고, 노드 B를 기준으로 살펴보면 부모 노드는 노드 A, 자식 노드는 노드, E, F, G, 형제 노드는 노드 C, D, 노드 B의 가중치 값은 50이다.
데이터 저장부(120)는 상기와 같은 원천데이터를 저장한다.
노드 영역 형성부(130)는 각 노드에 대응하여, 예를 들어 구 또는 반구 등과 같은 볼록한 곡면의 표면에 위치하는 노드 영역을 형성한다. 즉, 노드 영역 형성부(130)는 도 3(a)와 같은 계층 구조의 노드들을 곡면의 표면에 대응시켜 도 3(c)와 같은 노드 영역이 형성되도록 하는 역할로, 구와 같은 3차원 곡면에 트리맵을 형성하고 그에 대한 정보는 데이터 저장부(120)에 저장된다.
도 3(c)와 같은 노드 영역을 형성하기 위해서는, 먼저 곡면의 전체를 최상위 노드인 루트 노드(root node)의 영역이라 두고, 곡면 위의 영역을 루트 노드의 자식 노드들 각각에 대응하는 영역들로 분할함으로써, 각각의 노드에 대응하는 노드 영역을 형성한다. 이 때, 각 노드에 부여된 가중치를 중심으로, 각 노드 영역의 넓이가 각 노드의 가중치 값에 대응되도록 구성할 수 있는데, 이와 같은 구현을 통해, 시각적으로 각 노드의 가중치 값을 인식할 수 있도록 할 수 있다.
노드 영역을 형성하는 방법으로는 다양한 방법이 사용될 수 있으나, 일예로, 곡면의 위에 루트 노드의 자식 노드들 각각에 대응되는 기준점을 형성하고, 각 기준점을 중심으로 영역을 배정하여 노드 영역을 형성하는 방법을 사용할 수 있다. 이 경우, 각 기준점에 대하여 가중치를 두어, 가중치가 크면 넓은 영역을 할당받게 하고, 가중치가 작으면 좁은 영역을 할당받도록 하는 것이 가능하다. 또한, 기준점에 대해 영역을 할당한 후에 기준점을 할당된 노드 영역의 무게중심으로 옮긴 후 다시 영역을 할당하는 과정을 통하여, 노드의 영역이 정다각형에 가깝도록 하고, 가중치 값에 대응되는 면적의 영역을 할당받도록 하는 것이 가능하다. 이를 통해 시각화 효과를 극대화 할 수 있다.
노드 영역 형성부(130)는 이와 같이 루트 노드의 자식 노드들에 대하여 노드 영역을 할당한 후에, 노드 영역이 형성된 각 노드들의 자식 노드들에 대하여 각 자식 노드들의 노드 영역이 그 부모 노드의 노드 영역 내에 형성되도록 배치할 수 있다. 이와 같은 방법으로 최하위 노드인 리프 노드(leaf node)까지 모든 노드의 노드 영역을 형성하게 된다.
부모 영역의 내부에 자식 노드들의 노드 영역을 형성하는 방법 또한 상술한 루트 노드의 자식 노드의 노드 영역 설정 방법과 동일한 방법으로 수행될 수 있다. 즉, 부모 노드의 노드 영역 내에 자식 노드들 각각에 대응되는 기준점을 설정하고, 기준점을 중심으로 영역을 배치하여 부모 노드의 노드 영역 내부에 자식 노드의 노드 영역이 배치되도록 할 수 있다. 이 경우 상술한 바와 같이 기준점에 대하여 가중치를 부여함으로써, 가중치 값에 대응되는 넓이를 가지도록 하는 것이 가능하고, 기준점을 무게중심으로 이동하는 방법을 통해 정확한 넓이 표현과 시각화 효과 향상을 기대할 수 있다.
이 때, 노드 영역은 실제 시스템 상에서 다양한 형태로 표현될 수 있는데, 많은 수의 평면(폴리곤)을 이용하여 곡면과 근사한 형태로 노드 영역을 모델링하는 것도 가능하고, 기준점을 중심으로 곡면을 표현할 수 있는 NURBS(Non-Uniform Rational B-Spline) 등의 방법을 이용하여 노드 영역을 나타내는 것도 가능하다. 3차원 가상공간 상에서 곡면 표면에 위치하는 노드 영역을 나타낼 수 있는 방법이라면 어떤 방법도 적용이 가능하다.
앞서 설명한 리프 노드는 일반적으로 노드가 가지고 있는 자식 노드의 개수(차수)가 0인 노드 또는 하부에 가지가 없는 노드를 말하는 것으로, 도 3(a)에서 리프 노드는 Q, R, K, F, L, M, C, S, T, U, O, P, I이다. 따라서 기준점들은 상기 리프 노드들에 대응되어 13개가 생성되고, 이 13개의 기준점을 기초로 각 노드의 가중치 값인 12, 8, 10, 10, 5, 5, 10, 3, 8, 4, 5, 5, 15에 대응되도록 면적의 영역을 조절하면서 노드 영역을 형성한다.
이때, 각 노드는 가중치 값을 가지고 있으므로, 각 노드의 가중치 값에 대응하도록 상기 각 노드가 곡면의 표면에서 차지하는 면적을 결정하고, 상기 결정된 면적을 가지도록 노드 영역을 형성하는 것이 바람직하다(도 3(b) 참조). 즉, 가중치 값이 클수록 차지하는 노드 영역도 크다.
또, 자식 노드들의 노드 영역은 부모 노드의 노드 영역을 쪼개서 나온 것이기 때문에 자식 노드들의 노드 영역을 합치게 되면, 부모 노드의 노드 영역과 동일하므로, 부모 노드의 노드 영역이 자식 노드들의 노드 영역들을 포함하도록 노드 영역을 형성하는 것이 바람직하다. 이에 관해 도 3(a)를 참고하여 살펴보면, 노드 Q, R의 부모 노드인 노드 J는 노드 Q, R의 가중치 값의 합인 20을 가중치 값으로 가지고 있다. 따라서 노드 영역 형성 시, 노드 J의 노드 영역은 노드 Q, R의 영역을 포함하도록 형성되는 것이며, 이와 마찬가지로 다른 부모 노드들도 자신의 자식 노드들의 영역을 포함하도록 형성된다.
한편, 노드 영역 돌출부(140)는 각 노드 영역에 대하여, 인접한 노드 영역이 서로 겹쳐지지 않도록 각 노드 영역의 돌출 방향을 결정하고, 결정된 돌출 방향으로 각 노드 영역을 정해진 길이만큼 평행이동 시켜 상기 노드 영역을 돌출시킨다. 이 때, 곡면의 표면상에는 리프 노드(leaf node)들이 보여지지만, 그 부모 노드들을 포함하는 모든 노드의 노드 영역을 각각 돌출시킴으로써, 3차원상에서 트리맵을 시각화하는 것이 가능하게 된다. 이 때, 자식 노드는 상기 곡면의 표면을 기준으로 하는 것이 아니라, 언제나 자신의 부모 노드의 위치를 기준으로 돌출시켜야 원하는 결과를 얻을 수 있다.
노드 영역 돌출부(140)에서 각각의 노드 영역을 돌출시키는 방향은 다양한 방법을 통하여 구할 수 있는데, 각 노드 영역이 복수의 작은 평면(폴리곤; polygon)을 통해 모델링된 경우라면, 각각의 작은 평면의 법선 벡터(surface normal)들의 평균을 구하여, 평균 법선 벡터의 방향을 돌출 방향으로 결정하는 것이 가능하다. 이 때, 각각의 작은 평면들의 넓이가 상이한 경우, 그 넓이를 가중치로 하는 가중평균벡터를 이용하는 것이 바람직하다.
또한 NURBS(Non-Uniform Rational B-Spline) 등의 방법으로 구현된 경우, 각 노드 영역의 무게중심점 등의 기준점에서 곡면에 접하는 평면의 법선벡터의 방향을 돌출 방향으로 선정하는 것이 가능하다. 상술한 바와 같이, 기준점을 각 노드영역의 무게중심 점으로 이동시키면서 노드 영역을 배치하는 방법을 사용한 경우라면, 각 노드 영역의 기준점이 노드 영역의 무게중심에 해당하게 되어 별도의 추가 연산 없이 돌출 방향을 확인할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 이 밖에도 다양한 방법의 적용이 가능하며, 돌출된 노드 영역들이 서로 겹쳐지거나 접하는 것을 방지할 수 있는 방향으로 돌출 방향이 형성되기만 한다면, 돌출로 인해 노드 영역 사이에 틈이 발생되어, 노드간의 계층 구조를 시각화 할 수 있게 되고, 돌출로 인해 형성된 측면에 정보를 표기할 수 있게 되어 시각적 효과를 극대화할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에서는 노드 영역을 돌출시키는 과정에서 노드 영역끼리 서로 겹치지 않는 돌출 방향으로 평행이동시키기 때문에, 트리의 차수가 높아질수록 노드 영역이 커지지 않고, 각 노드 사이에 빈 공간이 생성된다(도 4(c) 참조).
도 3(a)에서 노드 B의 노드 영역은 노드 E, F, G를 포함하도록 형성되므로, 노드 B의 영역을 돌출시키기 위해서는 먼저 부모 노드인 노드 B의 돌출 방향을 결정하고, 노드 B의 노드 영역을 나타내는 곡면을 돌출 방향으로 평행이동시켜 노드 B의 노드 영역을 돌출시킨다. 그리고, 노드 B의 노드 영역을 기준으로 자식 노드인 노드 E, F, G의 노드 영역을 위와 같은 방법으로 돌출시키며, 이를 모든 노드들에 적용하여 3차원 트리맵을 구현할 수 있다.
이와 같이, 곡면의 표면에 3차원의 트리맵을 구현하기 위해서 라벨링 처리부(150)는 평행이동된 노드 영역의 측면을 형성하고, 상기 측면에 각 노드 영역에 대응되는 노드 정보를 표기한다. 예를 들어, 임의 노드에 대응되는 임의 노드 영역의 대표 법선 벡터가 구해지면 노드 영역 돌출부(140)는 도 4(a)와 같이 각 노드 영역의 돌출 방향으로 상기 임의 노드 영역을 평행이동 시키고, 라벨링 처리부(150)는 도 4(b)와 같이 평행이동된 상기 임의 노드 영역의 측면을 형성한다. 이러한 방식으로 노드 영역 돌출부(140)와 라벨링 처리부(150)는 도 4(c)에서 처럼 곡면의 표면에 상기 임의 노드와 동일한 레벨의 노드 영역을 모두 형성한다. 이러한 방식으로 도 4(d)에서와 같이 부모 노드 영역 위에 자식 노드 영역들을 돌출시키면, 도 5 (a)와 같이 트리맵이 3차원으로 가시화될 뿐만 아니라 각 노드 사이에 빈 공간이 생성되고, 이에 따라 도 5(b)와 같이 각 노드 사이의 측면에 노드 정보를 표시할 수 있다.
결과적으로, 본 발명에 따른 3차원의 트리맵은 각 노드 별로 결정된 돌출 방향으로 각 노드 영역을 밀어낸 뒤 부모 노드 위에 쌓아 올린 구조를 갖게 된다. 즉, 3차원 블록 형태의 입체도형이 구 표면 위에 쌓아 올려진 형태로 구성된다.
이 방법을 사용하면, 노드의 면적을 왜곡 없이 실제 가중치 값과 같게 표현할 수 있기 때문에 자식 노드가 많거나 차수가 높은 복잡한 계층 구조의 정보도 왜곡 없이 얼마든지 표현할 수 있는 효과가 있다. 게다가, 노드와 노드 사이에 자연스럽게 빈 공간이 생기게 되어 계층 구조를 쉽게 파악할 수 있다. 그리고 이 공간을 이용하여 각 노드의 측면에 각 노드 영역에 대응되는 노드 정보를 표시할 수 있어 노드 정보를 표시하기 위한 공간을 따로 만들 필요가 없을 뿐 아니라 계층적 구조의 가시성은 더욱 명료해지는 효과가 있다. 또한, 각 노드가 부모 노드에 쌓아 올려지는 형태를 통해 기존의 2차원 트리맵이 가지는 인지적 문제를 해결하여 계층 구조를 포함관계와 상하 레벨관계, 두 가지 모두로 해석할 수 있다.
한편, 본 발명에서 원천데이터가 변경되는 경우, 도 3(c)에서 배치된 노드 영역을 실시간으로 재구성하는 것이 바람직하다. 즉, 변경된 원천데이터에 따라 곡면의 표면에 리프 노드들 각각에 대응되는 기준점들을 다시 생성하고, 다시 생성된 각 기준점을 기초로 변경된 각 노드의 가중치 값에 대응되는 면적의 영역이 형성되도록 노드 영역을 재구성한다. 이와 같이, 원천데이터의 변경된 정보를 3차원 트리맵에 신속히 반영하여 재구성할 수 있으므로, 본 발명에 따른 트리맵 가시화 시스템(100)은 높은 신뢰도를 가질 수 있다.
<트리맵 제어 시스템에 대한 설명>
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 트리맵 제어 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 트리맵 제어 시스템(200)은 트리맵 출력부(210), 데이터베이스(220), 인터렉션 신호 입력부(230), 인터렉션 기능 판단부(240), 트리맵 변형부(250)를 포함한다.
트리맵 출력부(210)는 가중치 값을 가지는 계층화된 복수의 노드들로 구성된 원천데이터를 수신하여 상기 각 노드에 대응하는 노드 영역을 볼록한 곡면의 표면에 돌출시킨 3차원 트리맵을 출력한다. 3차원 트리맵의 구현방식 및 형태에 관해서는 앞에서 자세히 살펴보았으므로 이에 관한 설명은 생략하기로 한다.
데이터베이스(220)는 원천데이터에 포함된 노드들의 속성정보를 저장하는 구성으로, 상기 속성정보는 노드의 레벨, 가중치 값, 위치정보, 높이정보, 노드에 관한 정보가 수정된 시간 등 3차원 곡면에 노드 영역을 형성시키는데 필요한 정보를 의미한다.
인터렉션 신호 입력부(230)는 사용자로부터 인터렉션 신호를 입력받는다. 본 발명에서 인터렉션 신호는 사용자가 3차원 트리맵이 출력되는 일반 PC나 휴대폰, PDA, 스마트폰, 태블릿 PC와 같은 단말기의 디스플레이 화면을 마우스 휠이나 마우스 드래그 등의 방식으로 줌인/줌아웃(Zoom-In/Zoom-Out) 할 수 있는 신호, 또는 사용자가 3차원 트리맵의 노드를 마우스 클릭이나 터치 등의 방식으로 선택/위치 이동/높이 조절하여 3차원 트리맵의 형태를 변형시킬 수 있는 신호를 의미한다.
인터렉션 기능 판단부(240)는 인터렉션 신호 입력 시 상기 저장된 속성정보 및 상기 인터렉션 신호 입력에 대응하는 인터렉션 기능을 판단한다. 본 발명에서 인터렉션 기능은 앞서 설명한 인터렉션 신호에 대응하는 3차원 트리맵의 디스플레이 화면을 줌인/줌아웃 하는 기능, 또는 3차원 트리맵의 노드를 선택/위치 이동/높이 조절하여 3차원 트리맵의 형태를 변형시키는 기능을 의미한다.
이하에서는 상기 인터렉션 기능에 대하여 좀 더 상세히 살펴보기로 한다.
본 발명에서의 인터렉션 기능은 3차원 트리맵의 디스플레이화면제어기능, 관심영역이동기능(Rotating/Panning), 노드제어기능으로 구분될 수 있다. 노드제어기능의 경우에는 노드 돌출/함몰(Peeling-off/Stacking-up), 동일 레벨의 노드 하이라이팅/동일 속성의 노드 하이라이팅(Structure-based Highlighting/Attribute-based Highlighting), 노드 위치 이동/높이 조절(Node Position/Node Height)로 구분될 수 있다.
먼저, 디스플레이화면제어기능은 마우스 훨 또는 마우스 오른쪽 버튼을 누른채 마우스 드래깅하는 UI를 통해 3차원 트리맵의 디스플레이 화면을 줌인/줌아웃 할 수 있는 기능을 의미하는 것으로, 줌값(zoom amount)에 따라 각 노드 사이의 측면에 라벨링된 노드 정보의 크기도 변한다.
*다음, 관심영역이동기능은 3차원 트리맵에서 관심 영역으로 이동하는 인터렉션 신호에 대응하여 설정된 기능을 의미한다. 이러한 기능의 일예로, 사용자가 3차원 트리맵의 관심 있는 영역을 보기 위하여 마우스 클릭이나 터치 등의 수단으로 3차원 트리맵을 회전시킬 수 있는 기능이 있다. 다른 일예로, 3차원 트리맵을 디스플레이 화면에 고정시키고 대신 배경 화면이 이동하는 것처럼 보이도록 하는 패닝(panning)의 기능이 있다.
일반적으로 패닝은 움직이는 피사체와 고정된 배경 화면의 움직임 관계에서 움직이는 피사체는 화면에 고정시키고 대신 배경 화면이 이동하는 것처럼 촬영하는 기법을 의미한다. 이러한 패닝은 주로 카메라를 저속 촬영으로 설정한 후 달리는 자동차나 뛰는 운동선수와 같은 속도로 움직이며 촬영하는 기법으로 움직이는 물체는 고정되고, 뒤의 배경은 변화되는 촬영 기법으로 인하여 속도감 있는 영상을 얻는데 많이 사용된다.
단, 이러한 패닝 기법을 이용하는데 사용자가 의도치 않은 지점이나 잘못된 방향으로 움직이는 경우 빈 화면만 보일 수 있기 때문에, 이 문제를 해결하기 위하여 본 발명에서의 패닝 기능은 사용자가 노드들을 선택한 후 이를 기준으로 관심 영역으로 이동할 수 있도록 하고 있다.
마지막으로, 노드제어기능은 사용자에 의해 선택된 노드를 제어하는 인터렉션 신호에 대응하여 설정된 기능을 의미하는 것으로, 구체적으로 노드를 선택하여 돌출/함몰, 하이라이팅, 위치 이동, 높이 조절할 수 있는 기능을 의미한다. 전술한 기능들은 사용의 편의상 사용자가 기능에 맞는 옵션을 선택한 후 수행될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 인터렉션 기능 판단부(240)는 상기 설정된 관심영역이동기능을 기초로 관심 영역으로 이동하는 인터렉션 신호에 대응하는 기능을 판단 및 상기 설정된 노드제어기능을 기초로 상기 선택된 노드의 인터렉션 신호에 대응하는 기능을 판단한다.
트리맵 변형부(250)는 상기 판단된 기능에 따라 트리맵 출력부(210)에 출력된 3차원 트리맵을 변형시킨다.
이하에서는 전술한 인터렉션 기능들과 관련하여 인터렉션 기능 판단부(240) 및 트리맵 변형부(250)에 대하여 좀 더 상세히 살펴보기로 한다.
관심영역이동기능의 패닝과 관련하여, 인터렉션 기능 판단부(240)는 상기 설정된 관심영역이동기능을 기초로 복수개의 노드 선택 후 상기 선택된 노드를 기준으로 상기 3차원 트리맵의 관심 영역을 선택하는 인터렉션 신호에 대응하는 기능을 판단하며, 트리맵 변형부(250)는 상기 판단된 기능에 따라 도 10과 같이 상기 선택된 관심 영역을 디스플레이 화면의 중앙에 위치시킨다.
노드제어기능의 노드 돌출/함몰과 관련하여, 인터렉션 기능 판단부(240)는 상기 설정된 노드제어기능을 기초로 하나 이상의 선택된 노드 영역의 돌출 및 함몰여부를 결정하는 인터렉션 신호에 대응하는 기능을 판단하며, 트리맵 변형부(250)는 상기 판단된 기능에 따라 도 11과 같이 상기 선택된 노드 영역을 돌출 및 함몰시킨다. 따라서 사용자는 특정 노드, 예를 들면 사용자가 선택한 임의의 노드, 또는 동일한 레벨을 가진 노드들을 돌출/함몰 시킬 수 있다.
동일 레벨의 노드 하이라이팅/동일 속성의 노드 하이라이팅과 관련하여, 인터렉션 기능 판단부(240)는 상기 설정된 노드제어기능 및 상기 노드의 속성정보를 기초로 하나 이상의 선택된 노드와 동일한 레벨의 노드 또는 동일한 속성정보를 가진 노드를 하이라이트 하는 인터렉션 신호에 대응하는 기능을 판단하며, 트리맵 변형부(250)는 상기 판단된 기능에 따라 상기 동일한 레벨의 노드 또는 동일한 속성정보(예를 들면, 가중치 값, 노드가 수정된 시간)를 가진 노드를 하이라이트한다. 이러한 하이라이트 기능의 목적은 계층적인 노드들의 집합을 표현하기 위함이며, 본 발명에서는 사용자가 노드 상에 마우스 커서를 이동시키면 노드가 하이트라이트 되도록 구현하고 있다. 이때, 도 12와 같이 하이라이트된 노드의 색조와 채도는 그대로 유지된 채 밝기만 증가하도록 구현할 수 있으며, 이러한 구체적인 구현 방법에 의해 본 발명이 제한되는 것은 아니다.
노드제어기능의 노드 위치 이동/높이 조절과 관련하여, 인터렉션 기능 판단부(240)는 상기 설정된 노드제어기능 및 상기 노드의 속성정보를 기초로 하나 이상의 선택된 노드의 위치 또는 높이를 조절하는 인터렉션 신호에 대응하는 기능을 판단하며, 트리맵 변형부(250)는 상기 판단된 기능에 따라 도 13과 같이 상기 선택된 노드의 위치 또는 높이를 변형시킨다. 노드 위치 이동은 사용자가 특정 노드를 이와 멀리 떨어진 다른 노드와 비교하는 등 두 노드 간의 가중치 값이나 레벨을 시각적으로 비교할 때 유용하며, 간단히 두 노드 중 하나의 노드를 마우스 클릭&드래깅하여 두 노드가 인접되도록 이동시키면 된다. 이러한 노드 위치 이동에 따른 노드 정보의 업데이트는 보로노이 다이어그램에 기초하고 있기 때문에 안정적으로 이루어질 수 있다. 또한, 노드 높이 조절의 목적은 하이라이트 또는 선택된 노드를 강조하기 위함으로, 이 경우 상기 노드들을 선택해서 높이를 증가시키거나 다른 노드들을 선택해서 높이를 감소시키면 된다.
전술한 바와 같이, 3차원 트리맵의 디스플레이 화면을 제어하거나, 노드의 관심 영역으로 이동하거나, 노드의 돌출/함몰, 동일 레벨/동일 속성의 노드 하이라이팅, 노드 위치 이동/높이 조절과 같이 노드를 제어하는데 있어서, 사용자에게 손쉬운 제어 UI를 제공하기 때문에 트리맵의 활용도가 높은 효과가 있다.
<트리맵 가시화 방법에 대한 설명>
본 발명의 일실시예에 따른 트리맵 가시화 방법에 대해서 도 7에 도시된 흐름도를 참조하여 설명하되, 편의상 순서를 붙여 설명한다.
1. 원천데이터 수신 및 저장단계<S610>
가중치 값을 가지는 계층화된 복수의 노드들로 구성된 원천데이터(raw data)를 수신하여 저장하며, 본 발명에서의 원천데이터는 앞서 살펴본 바와 동일하므로 이에 관한 설명은 생략하기로 한다.
2. 노드 영역 형성단계<S620>
각 노드에 대응하여, 예를 들어 구 또는 반구 등과 같은 볼록한 곡면의 표면에 위치하는 노드 영역을 형성하는 단계로, 각 노드의 가중치 값에 대응하도록 상기 각 노드가 곡면의 표면에서 차지하는 면적을 결정하고, 상기 결정된 면적을 가지도록 노드 영역을 형성한다. 영역 형성 방법은 다양한 방법이 적용될 수 있으며, 아래와 같은 실시예가 적용이 가능하다.
2-1. 기준점 생성단계<S621>
곡면의 표면에 노드들 각각에 대응되는 기준점들을 생성한다.
2-2. 노드 영역 배치단계<S622>
각 기준점을 기초로 각 노드의 가중치 값에 대응되는 면적의 영역이 동적으로 형성되도록 한다. 상기 단계 S621에서 곡면의 표면에 기준점들이 주어지고, 주어진 곡면을 기준점들에 맞게 나눠 해당하는 노드 영역을 구한다. 구해진 노드 영역의 면적이 가중치 값에 대응되도록 하기 위해서는 기준점에 가중치를 두어 가중치가 크면 넓은 영역을 할당받게 하고, 가중치가 작으면 좁은 영역을 할당받도록 한다. 또한 구해진 영역의 무게중심으로 기준점을 옮기는 과정을 반복하여 노드의 영역이 정다각형에 가깝게 형성되도록 하고 가중치 값에 알맞은 면적을 할당받을 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
또, 자식 노드들의 노드 영역은 부모 노드의 노드 영역을 쪼개서 나온 것이기 때문에 자식 노드들의 노드 영역을 합치게 되면, 부모 노드의 노드 영역과 동일하므로, 부모 노드의 노드 영역이 자식 노드들의 노드 영역들을 포함하도록 노드 영역을 형성하는 것이 바람직하다. 결과적으로, 도 8(a)와 같은 계층 구조에서의 리프 노드들 각각에 해당하는 노드 영역들은 도 8(b)와 같은 곡면의 표면에 형성될 수 있다.
3. 돌출 방향 결정단계<S630>
각 노드 영역이 인접한 노드 영역들과 서로 겹치거나 접하지 않고 돌출될 수 있는 방향을 각 노드 영역의 돌출 방향으로 결정하는데, 이를 구하기 위해서는 아래의 방법이 사용될 수 있다.
먼저, 노드 영역이 복수의 작은 평면(폴리곤)으로 구성된 경우, 각각의 폴리곤의 법선벡터(surface normal)들의 평균을 구하여, 평균 법선 벡터의 방향을 돌출 방향으로 결정하는 것이 가능하다. 이 때, 각각의 작은 평면들의 넓이가 상이한 경우, 그 넓이를 가중치로 하는 가중평균벡터를 이용하는 것이 바람직하다.
또한, NURBS(Non-Uniform Rational B-Spline) 등의 방법으로 노드 영역의 곡면이 구현된 경우, 각 노드 영역의 무게중심점 등의 기준점에서 곡면에 접하는 평면의 법선벡터의 방향을 돌출 방향으로 선정하는 것이 가능하다. 상술한 바와 같이, 기준점을 각 노드영역의 무게중심 점으로 이동시키면서 노드 영역을 배치하는 방법을 사용한 경우라면, 각 노드 영역의 기준점이 노드 영역의 무게중심에 해당하게 되어 별도의 추가 연산 없이 돌출 방향을 확인할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
4. 노드 영역 돌출단계<S640>
대표 법선 벡터 방향으로 노드 영역을 평행이동 시켜 상기 노드 영역을 돌출시킨다. 본 발명에서는 전위순회 방식으로, 먼저 부모 노드의 노드 영역을 돌출시킨 뒤, 상기 부모 노드의 자식에 해당하는 노드 영역을 돌출시킨다(도 4 참조).
5. 라벨링 처리단계<S650>
상기 단계 S640에서 평행이동된 노드 영역의 측면을 형성하고, 상기 측면에 각 노드 영역에 대응되는 노드 정보를 표시한다.
이러한 방식으로 부모 노드 영역 위에 자식 노드 영역들을 돌출시키면, 도 5(a)와 같이 트리맵이 3차원으로 가시화될 뿐만 아니라 각 노드 사이에 빈 공간이 생성되고, 이에 따라 도 5(b)와 같이 각 노드 사이의 측면에 노드 정보를 표시할 수 있다.
결과적으로, 본 발명에 따른 3차원의 트리맵은 각 노드마다 각각의 돌출 방향으로 밀어낸 뒤 부모 노드 위에 쌓아 올린 구조를 갖게 되어, 3차원 블록 형태의 입체도형이 구 표면 위에 쌓아 올려진 형태로 구성된다.
이 방법을 사용하면, 노드의 면적을 왜곡 없이 실제 가중치 값과 같게 표현할 수 있기 때문에 자식 노드가 많거나 차수가 높은 복잡한 계층 구조의 정보도 왜곡 없이 얼마든지 표현할 수 있는 효과가 있다. 게다가, 노드와 노드 사이에 자연스럽게 빈 공간이 생기게 되어 계층 구조를 쉽게 파악할 수 있다. 그리고 이 공간을 이용하여 각 노드의 측면에 각 노드 영역에 대응되는 노드 정보를 표시할 수 있어 노드 정보를 표시하기 위한 공간을 따로 만들 필요가 없을 뿐 아니라 계층적 구조의 가시성은 더욱 명료해지는 효과가 있다. 또한, 각 노드가 부모 노드에 쌓아 올려지는 형태를 통해 기존의 2차원 트리맵이 가지는 인지적 문제를 해결하여 계층 구조를 포함관계와 상하 레벨관계, 두 가지 모두로 해석할 수 있다.
한편, 본 발명에서의 단계들이 진행되는 중 원천데이터가 변경되는 경우, 도 8(b)에서 배치된 노드 영역을 실시간으로 재구성하는 것이 바람직하다. 즉, 변경된 원천데이터에 따라 곡면의 표면에 노드들 각각에 대응되는 기준점들을 다시 생성하고, 다시 생성된 각 기준점을 기초로 변경된 각 노드의 가중치 값에 대응되는 면적의 영역이 형성되도록 노드 영역을 재구성한다. 이와 같이, 원천데이터의 변경된 정보를 3차원 트리맵에 신속히 반영하여 재구성할 수 있으므로, 신뢰도가 높아질 수 있다.
<트리맵 제어 방법에 대한 설명>
본 발명의 일실시예에 따른 트리맵 제어 방법에 대해서 도 9에 도시된 흐름도 흐름도와 더불어 도 10 내지 도 13에 나타난 예시도를 참조하여 설명하되, 편의상 순서를 붙여 설명한다.
1. 3차원 트리맵 출력<S910>
*가중치 값을 가지는 계층화된 복수의 노드들로 구성된 원천데이터를 수신하여 상기 각 노드에 대응하는 노드 영역을 볼록한 곡면의 표면에 돌출시킨 3차원 트리맵을 출력한다. 3차원 트리맵의 구현방식 및 형태에 관해서는 앞에서 자세히 살펴보았으므로 이에 관한 설명은 생략하기로 한다.
2. 노드들의 속성정보 저장<S920>
상기 단계 S910에서의 원천데이터에 포함된 노드들의 속성정보를 저장하는 단계로, 상기 속성정보는 노드의 레벨, 가중치 값, 위치정보, 높이정보, 노드에 관한 정보가 수정된 시간 등 3차원 곡면에 노드 영역을 형성시키는데 필요한 정보를 의미한다.
*3. 사용자로부터 입력되는 인터렉션 신호 수신<S930>
사용자로부터 인터렉션 신호를 입력받는다. 본 발명에서 인터렉션 신호는 사용자가 3차원 트리맵이 출력되는 일반 PC나 휴대폰, PDA, 스마트폰, 태블릿 PC와 같은 단말기의 디스플레이 화면을 마우스 휠이나 마우스 드래그 등의 방식으로 줌인/줌아웃(Zoom-In/Zoom-Out) 할 수 있는 신호, 또는 사용자가 3차원 트리맵의 노드를 마우스 클릭이나 터치 등의 방식으로 선택/위치 이동/높이 조절하여 3차원 트리맵의 형태를 변형시킬 수 있는 신호를 의미한다.
4. 인터렉션 신호 입력에 대응하는 인터렉션 기능 판단<S940>
인터렉션 신호 입력 시 상기 저장된 속성정보 및 상기 인터렉션 신호 입력에 대응하는 인터렉션 기능을 판단한다. 본 발명에서의 인터렉션 기능은 3차원 트리맵의 디스플레이화면제어기능, 관심영역이동기능, 노드제어기능으로 구분될 수 있다. 노드제어기능의 경우에는 노드 돌출/함몰(Peeling-off/Stacking-up), 동일 레벨의 노드 하이라이팅/동일 속성의 노드 하이라이팅(Structure-based Highlighting/Attribute-based Highlighting), 노드 위치 이동/높이 조절(Node Position/Node Height)로 구분될 수 있다.
*먼저, 디스플레이화면제어기능은 마우스 훨 또는 마우스 오른쪽 버튼을 누른채 마우스 드래깅하는 UI를 통해 3차원 트리맵의 디스플레이 화면을 줌인/줌아웃 할 수 있는 기능을 의미하는 것으로, 줌값(zoom amount)에 따라 각 노드 사이의 측면에 라벨링된 노드 정보의 크기도 변한다.
다음, 관심영역이동기능은 3차원 트리맵에서 관심 영역으로 이동하는 인터렉션 신호에 대응하여 설정된 기능을 의미한다. 이러한 기능의 일예로, 사용자가 3차원 트리맵의 관심 있는 영역을 보기 위하여 마우스 클릭이나 터치 등의 수단으로 3차원 트리맵을 회전시킬 수 있는 기능이 있다. 다른 일예로, 3차원 트리맵을 디스플레이 화면에 고정시키고 대신 배경 화면이 이동하는 것처럼 보이도록 하는 패닝(panning)의 기능이 있다.
일반적으로 패닝은 움직이는 피사체와 고정된 배경 화면의 움직임 관계에서 움직이는 피사체는 화면에 고정시키고 대신 배경 화면이 이동하는 것처럼 촬영하는 기법을 의미한다. 이러한 패닝은 주로 카메라를 저속 촬영으로 설정한 후 달리는 자동차나 뛰는 운동선수와 같은 속도로 움직이며 촬영하는 기법으로 움직이는 물체는 고정되고, 뒤의 배경은 변화되는 촬영 기법으로 인하여 속도감 있는 영상을 얻는데 많이 사용된다.
단, 이러한 패닝 기법을 이용하는데 사용자가 의도치 않은 지점이나 잘못된 방향으로 움직이는 경우 빈 화면만 보일 수 있기 때문에, 이 문제를 해결하기 위하여 본 발명에서의 패닝 기능은 사용자가 노드들을 선택한 후 이를 기준으로 관심 영역으로 이동할 수 있도록 하고 있다.
마지막으로, 노드제어기능은 사용자에 의해 선택된 노드를 제어하는 인터렉션 신호에 대응하여 설정된 기능을 의미하는 것으로, 구체적으로 노드를 선택하여 돌출/함몰, 하이라이팅, 위치 이동, 높이 조절할 수 있는 기능을 의미한다. 전술한 기능들은 사용의 편의상 사용자가 기능에 맞는 옵션을 선택한 후 수행될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 설정된 관심영역이동기능을 기초로 관심 영역으로 이동하는 인터렉션 신호에 대응하는 기능을 판단 및 상기 설정된 노드제어기능을 기초로 상기 선택된 노드의 인터렉션 신호에 대응하는 기능을 판단한다
5. 판단된 기능에 따라 3차원 트리맵 변형<S950>
상기 단계 S940에서 판단된 기능에 따라 상기 단계 S910에서 출력된 3차원 트리맵을 변형시킨다.
이하에서는 인터렉션 신호에 따른 상기 단계 S940 및 상기 단계 S950에 대하여 좀 더 상세히 살펴보기로 한다.
관심영역이동기능의 패닝과 관련하여, 상기 단계 S940에서는 상기 설정된 관심영역이동기능을 기초로 복수개의 노드 선택 후 상기 선택된 노드를 기준으로 상기 3차원 트리맵의 관심 영역을 선택하는 인터렉션 신호에 대응하는 기능을 판단하며, 상기 단계 S950에서는 상기 판단된 기능에 따라 도 10과 같이 상기 선택된 관심 영역을 디스플레이 화면의 중앙에 위치시킨다.
노드제어기능의 노드 돌출/함몰과 관련하여, 상기 단계 S940에서는 상기 설정된 노드제어기능을 기초로 하나 이상의 선택된 노드 영역의 돌출 및 함몰여부를 결정하는 인터렉션 신호에 대응하는 기능을 판단하며, 상기 단계 S950에서는 상기 판단된 기능에 따라 도 11과 같이 상기 선택된 노드 영역을 돌출 및 함몰시킨다. 따라서 사용자는 특정 노드, 예를 들면 사용자가 선택한 임의의 노드, 또는 동일한 레벨을 가진 노드들을 돌출/함몰 시킬 수 있다.
*동일 레벨의 노드 하이라이팅/동일 속성의 노드 하이라이팅과 관련하여, 상기 단계 S940에서는 상기 설정된 노드제어기능 및 상기 노드의 속성정보를 기초로 하나 이상의 선택된 노드와 동일한 레벨의 노드 또는 동일한 속성정보를 가진 노드를 하이라이트 하는 인터렉션 신호에 대응하는 기능을 판단하며, 상기 단계 S950에서는 상기 판단된 기능에 따라 상기 동일한 레벨의 노드 또는 동일한 속성정보(예를 들면, 가중치 값, 노드가 수정된 시간)를 가진 노드를 하이라이트한다. 이러한 하이라이트 기능의 목적은 계층적인 노드들의 집합을 표현하기 위함이며, 본 발명에서는 사용자가 노드 상에 마우스 커서를 이동시키면 노드가 하이트라이트 되도록 구현하고 있다. 이때, 도 12와 같이 하이라이트된 노드의 색조와 채도는 그대로 유지된 채 밝기만 증가하도록 구현할 수 있으며, 이러한 구체적인 구현 방법에 의해 본 발명이 제한되는 것은 아니다.
노드제어기능의 노드 위치 이동/높이 조절과 관련하여, 상기 단계 S940에서는 상기 설정된 노드제어기능 및 상기 노드의 속성정보를 기초로 하나 이상의 선택된 노드의 위치 또는 높이를 조절하는 인터렉션 신호에 대응하는 기능을 판단하며, 상기 단계 S950에서는 상기 판단된 기능에 따라 도 13과 같이 상기 선택된 노드의 위치 또는 높이를 변형시킨다. 노드 위치 이동은 사용자가 특정 노드를 이와 멀리 떨어진 다른 노드와 비교하는 등 두 노드 간의 가중치 값이나 레벨을 시각적으로 비교할 때 유용하며, 간단히 두 노드 중 하나의 노드를 마우스 클릭&드래깅하여 두 노드가 인접되도록 이동시키면 된다. 이러한 노드 위치 이동에 따른 노드 정보의 업데이트는 보로노이 다이어그램에 기초하고 있기 때문에 안정적으로 이루어질 수 있다. 또한, 노드 높이 조절의 목적은 하이라이트 또는 선택된 노드를 강조하기 위함으로, 이 경우 상기 노드들을 선택해서 높이를 증가시키거나 다른 노드들을 선택해서 높이를 감소시키면 된다.
전술한 바와 같이, 3차원 트리맵의 디스플레이 화면을 제어하거나, 노드의 관심 영역으로 이동하거나, 노드의 돌출/함몰, 동일 레벨/동일 속성의 노드 하이라이팅, 노드 위치 이동/높이 조절과 같이 노드를 제어하는데 있어서, 사용자에게 손쉬운 제어 UI를 제공하기 때문에 트리맵의 활용도가 높은 효과가 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 트리맵 제어 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명은 트리맵 가시화 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 노드 크기의 왜곡 없이, 계층 구조를 강조하여 시각화한 3차원 트리맵을 사용자가 제어할 수 있는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명에 따른 트리맵 가시화 시스템은 원천데이터 수신부, 노드 영역 형성부 및 노드 영역 돌출부를 포함한다. 상기 원천데이터 수신부는 가중치 값을 가지는 계층화된 복수의 노드들로 구성된 원천데이터(raw data)를 수신한다. 상기 노드 영역 형성부는 상기 각 노드에 대응하여, 볼록한 곡면의 표면에 위치하는 노드 영역을 형성한다. 상기 노드 영역 돌출부는 상기 각 노드 영역이 겹치지 않도록 각 노드 영역의 돌출 방향을 결정하고, 결정된 돌출 방향으로 상기 노드 영역을 평행이동 시켜 상기 노드 영역을 돌출시킨다.

Claims (25)

  1. 가중치 값을 가지는 계층화된 복수의 노드들로 구성된 원천데이터(raw data)를 수신하는 원천데이터 수신부;
    상기 각 노드에 대응하는 노드 영역을 볼록한 곡면의 표면에 형성시키는 노드 영역 형성부; 및
    상기 각 노드 영역이 겹치지 않도록 각 노드 영역의 돌출 방향을 결정하고, 결정된 돌출 방향으로 상기 노드 영역을 평행이동 시켜 상기 노드 영역을 돌출시키는 노드 영역 돌출부
    를 포함하는 트리맵 가시화 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 노드 영역 형성부는,
    부모 노드의 노드 영역이 자식 노드들의 노드 영역들을 포함하도록 노드 영역을 형성하고,
    상기 노드 영역 돌출부는,
    부모 노드의 노드 영역 및 상기 부모 노드의 자식 노드의 노드 영역을 각각 돌출시키는 트리맵 가시화 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 노드 영역 형성부는,
    상기 각 노드의 가중치 값에 대응하도록 상기 각 노드의 노드 영역이 상기 곡면의 표면 중에서 차지하는 면적을 결정하고, 상기 결정된 면적을 가지도록 노드 영역을 형성하는 트리맵 가시화 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 노드 영역 형성부는,
    상기 곡면의 표면에 루트 노드(root node)의 자식 노드 각각에 대응되는 기준점들을 형성하고, 각 기준점을 기초로 각 노드의 가중치 값에 따라 대응되는 면적의 영역이 동적으로 형성되도록 상기 노드 영역을 배치하는 트리맵 가시화 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 노드 영역 형성부는,
    곡면의 표면에 노드 영역이 형성된 각 노드의 자식 노드 각각에 대응되는 기준점을 그 부모 노드의 노드 영역 내에 형성하고, 각 기준점을 기초로 각 자식 노드의 가중치 값에 따라 대응되는 면적의 영역이 동적으로 형성되도록 상기 노드 영역을 배치하는 트리맵 가시화 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 평행이동된 노드 영역의 측면을 형성하고, 상기 측면에 각 노드 영역에 대응되는 노드 정보를 표기하는 라벨링 처리부
    를 더 포함하는 트리맵 가시화 시스템.
  7. 가중치 값을 가지는 계층화된 복수의 노드들로 구성된 원천데이터를 수신하여 상기 각 노드에 대응하는 노드 영역을 볼록한 곡면의 표면에 돌출시킨 3차원 트리맵을 출력하는 3차원 트리맵 출력부;
    상기 원천데이터에 포함된 노드들의 속성정보를 저장하는 데이터베이스;
    사용자로부터 인터렉션 신호를 입력받는 인터렉션 신호 입력부;
    인터렉션 신호 입력 시 상기 저장된 속성정보 및 상기 인터렉션 신호 입력에 대응하는 인터렉션 기능을 판단하는 인터렉션 기능 판단부; 및
    상기 판단된 기능에 따라 상기 출력된 3차원 트리맵을 변형시키는 트리맵 변형부
    를 포함하는 트리맵 제어 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 인터렉션 기능은,
    상기 3차원 트리맵에서 관심 영역으로 이동하는 인터렉션 신호에 대응하여 설정된 관심영역이동기능 및 사용자에 의해 선택된 노드를 제어하는 인터렉션 신호에 대응하여 설정된 노드제어기능을 포함하며,
    상기 인터렉션 기능 판단부는,
    상기 설정된 관심영역이동기능을 기초로 상기 관심 영역으로 이동하는 인터렉션 신호에 대응하는 기능을 판단 및 상기 설정된 노드제어기능을 기초로 상기 선택된 노드의 인터렉션 신호에 대응하는 기능을 판단하는 트리맵 제어 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 인터렉션 기능 판단부는,
    상기 설정된 관심영역이동기능을 기초로 복수개의 노드 선택 후 상기 선택된 노드를 기준으로 상기 3차원 트리맵의 관심 영역을 선택하는 인터렉션 신호에 대응하는 기능을 판단하며,
    상기 트리맵 변형부는,
    상기 판단된 기능에 따라 상기 선택된 관심 영역을 디스플레이 화면의 중앙에 위치시키는 트리맵 제어 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 인터렉션 기능 판단부는,
    상기 설정된 노드제어기능을 기초로 하나 이상의 선택된 노드 영역의 돌출 및 함몰여부를 결정하는 인터렉션 신호에 대응하는 기능을 판단하며,
    상기 트리맵 변형부는,
    상기 판단된 기능에 따라 상기 선택된 노드 영역을 돌출 및 함몰시키는 트리맵 제어 시스템.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 인터렉션 기능 판단부는,
    상기 설정된 노드제어기능 및 상기 노드의 속성정보를 기초로 하나 이상의 선택된 노드와 동일한 레벨의 노드 또는 동일한 속성정보를 가진 노드를 하이라이트 하는 인터렉션 신호에 대응하는 기능을 판단하며,
    상기 트리맵 변형부는,
    상기 판단된 기능에 따라 상기 동일한 레벨의 노드 또는 동일한 속성정보를 가진 노드를 하이라이트 하는 트리맵 제어 시스템.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 인터렉션 기능 판단부는,
    상기 설정된 노드제어기능 및 상기 노드의 속성정보를 기초로 하나 이상의 선택된 노드의 위치 또는 높이를 조절하는 인터렉션 신호에 대응하는 기능을 판단하며,
    상기 트리맵 변형부는,
    상기 판단된 기능에 따라 상기 선택된 노드의 위치 또는 높이를 변형시키는 트리맵 제어 시스템.
  13. (a) 가중치 값을 가지는 계층화된 복수의 노드들로 구성된 원천데이터(raw data)를 수신하는 단계;
    (b) 상기 각 노드에 대응하는 노드 영역을 볼록한 곡면의 표면에 형성시키는 단계;
    (c) 상기 각 노드 영역이 겹치지 않도록 각 노드 영역의 돌출 방향을 결정하는 단계; 및
    (d) 상기 결정된 돌출 방향으로 상기 노드 영역을 평행이동 시켜 상기 노드 영역을 돌출시키는 단계
    를 포함하는 트리맵 가시화 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 (b)단계에서는,
    부모 노드의 노드 영역이 자식 노드들의 노드 영역들을 포함하도록 노드 영역을 형성하고,
    상기 (d)단계에서는,
    부모 노드의 노드 영역 및 상기 부모 노드의 자식 노드의 노드 영역을 각각 돌출시키는 트리맵 가시화 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 (b)단계에서는,
    상기 각 노드의 가중치 값에 대응하도록 상기 각 노드의 노드 영역이 상기 곡면의 표면 중에서 차지하는 면적을 결정하고, 상기 결정된 면적을 가지도록 노드 영역을 형성하는 트리맵 가시화 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 (b)단계에서는,
    상기 곡면의 표면에 루트 노드(root node)의 자식 노드 각각에 대응되는 기준점들을 형성하는 단계; 및
    각 기준점을 기초로 각 노드의 가중치 값에 따라 대응되는 면적의 영역이 동적으로 형성되도록 상기 노드 영역을 배치하는 단계
    를 포함하는 트리맵 가시화 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 (b)단계에서는,
    곡면의 표면에 노드 영역이 형성된 각 노드의 자식 노드 각각에 대응되는 기준점을 그 부모 노드의 노드 영역 내에 형성하는 단계; 및
    각 기준점을 기초로 각 자식 노드의 가중치 값에 따라 대응되는 면적의 영역이 동적으로 형성되도록 상기 노드 영역을 배치하는 단계
    를 포함하는 트리맵 가시화 방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 평행이동된 노드 영역의 측면을 형성하고, 상기 측면에 각 노드 영역에 대응되는 노드 정보를 표시하는 단계
    를 더 포함하는 트리맵 가시화 방법.
  19. (a) 가중치 값을 가지는 계층화된 복수의 노드들로 구성된 원천데이터를 수신하여 상기 각 노드에 대응하는 노드 영역을 볼록한 곡면의 표면에 돌출시킨 3차원 트리맵을 출력하는 단계;
    (b) 상기 원천데이터에 포함된 노드들의 속성정보를 저장하는 단계;
    (c) 사용자로부터 인터렉션 신호를 입력받는 단계;
    (d) 인터렉션 신호 입력 시 상기 저장된 속성정보 및 상기 인터렉션 신호 입력에 대응하는 인터렉션 기능을 판단하는 단계; 및
    (e) 상기 판단된 기능에 따라 상기 출력된 3차원 트리맵을 변형시키는 단계
    를 포함하는 트리맵 제어 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 인터렉션 기능은,
    상기 3차원 트리맵에서 관심 영역으로 이동하는 인터렉션 신호에 대응하여 설정된 관심영역이동기능 및 사용자에 의해 선택된 노드를 제어하는 인터렉션 신호에 대응하여 설정된 노드제어기능을 포함하며,
    상기 (e)단계에서는,
    상기 설정된 관심영역이동기능을 기초로 상기 관심 영역으로 이동하는 인터렉션 신호에 대응하는 기능을 판단 및 상기 설정된 노드제어기능을 기초로 상기 선택된 노드의 인터렉션 신호에 대응하는 기능을 판단하는 것
    을 특징으로 하는 트리맵 제어 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 (d)단계에서는,
    상기 설정된 관심영역이동기능을 기초로 복수개의 노드 선택 후 상기 선택된 노드를 기준으로 상기 3차원 트리맵의 관심 영역을 선택하는 인터렉션 신호에 대응하는 기능을 판단하며,
    상기 (e)단계에서는,
    상기 판단된 기능에 따라 상기 선택된 관심 영역을 디스플레이 화면의 중앙에 위치시키는 것
    을 특징으로 하는 트리맵 제어 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 (d)단계에서는,
    상기 설정된 노드제어기능을 기초로 하나 이상의 선택된 노드 영역의 돌출 및 함몰여부를 결정하는 인터렉션 신호에 대응하는 기능을 판단하며,
    상기 (e)단계에서는,
    상기 판단된 기능에 따라 상기 선택된 노드 영역을 돌출 및 함몰시키는 것
    을 특징으로 하는 트리맵 제어 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 설정된 노드제어기능 및 상기 노드의 속성정보를 기초로 하나 이상의 선택된 노드와 동일한 레벨의 노드 또는 동일한 속성정보를 가진 노드를 하이라이트 하는 인터렉션 신호에 대응하는 기능을 판단하며,
    상기 (e)단계에서는,
    상기 판단된 기능에 따라 상기 동일한 레벨의 노드 또는 동일한 속성정보를 가진 노드를 하이라이트 하는 것
    을 특징으로 하는 트리맵 제어 방법.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 (d)단계에서는,
    상기 설정된 노드제어기능 및 상기 노드의 속성정보를 기초로 하나 이상의 선택된 노드의 위치 또는 높이를 조절하는 인터렉션 신호에 대응하는 기능을 판단하며,
    상기 (e)단계에서는,
    상기 판단된 기능에 따라 상기 선택된 노드의 위치 또는 높이를 변형시키는 것
    을 특징으로 하는 트리맵 제어 방법.
  25. 제13항 내지 제24항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록되어 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록매체.
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