一種可編程信息可視化交互式設計方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可編程信息可視化交互式設計方法，屬于信息可視化領域。
【背景技術】
[0002]在當今這個數據驅動，信息大爆炸的時代，信息可視化是非常重要的一門技術。如何提供一種信息可視化設計系統(工具)，使得無論是大眾，還是專業(yè)的可視化設計人員，都能夠利用它來自由地創(chuàng)作自己想要的可視化視圖成為了很多用戶所關心的問題。為了滿足這個需求，兩種不同形式的可視化設計框架迅速發(fā)展了起來:一種是信息可視化編程框架，如D3和Processing等，極大地延伸了對用戶的設計限制，可以通過編程以極大的自由度實現各種可視化樣式，但它們對編程能力的過高要求同時卻給普通用戶提高了學習門濫；另一種是可交互式的信息可視化設計集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，如Lyra和iVisdesigner等，不要求用戶有任何的編程基礎，僅僅通過一些簡單的交互，比如拖拽、點擊等，就能創(chuàng)建一些可視化圖表，這大大的增加了系統的易用性，降低了用戶的使用成本，然而此類工具提供的可視化樣式比較少，限制了用戶的設計空間。在信息可視化領域中，尚未有綜合這兩類工具優(yōu)點的設計方法或工具的出現。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種可視化樣式豐富、易用性強的可編程信息可視化交互式設計方法。
[0004]為了實現上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是:
[0005]可編程信息可視化交互式設計方法，包括如下步驟:
[0006]將信息可視化設計流程分為數據讀取、數據變換、視覺映射和視圖繪制四個階段，每個單獨的信息可視化的設計流程都要包含這四個階段，而且每個階段相互獨立，前一個階段的輸出作為后一個階段的輸入，具體如下:
[0007]a)數據讀取:讀取表格數據文件或關系型數據，將其解析為表格數據對象；
[0008]b)數據變換:對上述表格數據對象進行變換操作再輸出新的表格數據，所述的變換操作為:篩選過濾、對行運算、對列運算、統計中的一種或多種；
[0009]c)視覺映射:指定圖元并定義圖元的視覺屬性，將步驟b)輸出的表格數據的任意一列按照用戶需求進行映射，將該列數據與圖元的某一視覺屬性綁定，獲得圖形數據對象(即圖元對象)，輸出；
[0010]d)視圖繪制:將上述圖形數據對象使用圖形繪制技術進行繪制，輸出可視化視圖。
[0011]所述的信息可視化設計流程采用交互界面完成，交互界面自帶解析讀取數據文件及圖形繪制的功能，并預定義有多種數據變換模塊及視覺映射模塊，用戶可選擇所需模塊并指定該模塊的輸入輸出，構建信息可視化流程，生成可視化視圖。
[0012]為提高易用性及豐富可視化樣式，所述的數據變換模塊及視覺映射模塊具有供用戶編輯表達式或語句的代碼編輯接口。所述的交互界面還預定義有用于供用戶編程實現數據變換或視覺映射的自定義模塊。用戶可以根據需求自定義數據變換及視覺映射的具體方式。
[0013]與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的方法相對于純編程的可視化編程框架如D3和Processing等所采用的方法而言，本發(fā)明提供所見即所得的編輯功能和友好的用戶交互界面，通過數據讀取、數據變換、視覺映射和視圖繪制四個階段的標準流水線進行可視化設計，降低非專業(yè)可視化用戶的學習成本和操作成本；相對于模板定制化(如Excel和Tabluea)或純交互操作(如Lyra和iVisdesigner)的可視化設計工具所采用的方法而言，本發(fā)明因為提供可編程性而擴大了用戶的設計空間，讓用戶可以實現更多的可視化組件，表達能力大大地增強。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明實例中的一種交互界面圖；
[0015]圖2是在圖1的交互界面中應用代碼編輯功能后的結果圖。
【具體實施方式】
[0016]下面對本發(fā)明提出的可編程信息可視化交互式設計方法作進一步說明:
[0017]步驟I)將信息可視化設計流程規(guī)范化，分成了數據讀取、數據變換、視覺映射和視圖繪制四個階段，每個信息可視化的設計流程都要包含這四個階段。每個階段相互獨立，前一個階段的輸出作為后一個階段的輸入。其中:
[0018]a)數據讀取:本方法僅支持表格數據文件(如CSV格式數據)或關系型數據，主要功能是將此類數據文件解析為表格數據對象。此階段的輸入為數據文件，輸出為表格數據對象。
[0019]b)數據變換:對上述表格數據對象進行變換操作再輸出新的表格數據，所述的變換操作為:篩選過濾、對行運算、對列運算、統計中的一種或多種。此階段輸入和輸出均為表格數據對象。
[0020]c)視覺映射:指定圖元并定義圖元的視覺屬性，將步驟b)輸出的表格數據的任意一列按照用戶需求進行映射，將該列數據與圖元的某一視覺屬性綁定，獲得圖形數據對象，輸出；具體可首先指定圖元及定義圖元的視覺屬性，再將數據的某一列按照特定的規(guī)則，比如一個區(qū)間到一個區(qū)間的線性映射、區(qū)間到某個值的離散映射等，綁定到圖元的某個視覺通道上，根據數據的行數生成相應數量的圖元，每行數據對應一個圖元實體。此階段的輸入為表格數據對象，輸出為圖形數據對象。
[0021]d)視圖繪制:將上述圖形數據對象使用圖形繪制技術進行繪制，輸出可視化視圖。例如采用html5的canvas、基于js的D3.js、基于java的processing等技術。此階段的輸入為圖形數據對象，輸出為繪制好的圖形。
[0022]所述的信息可視化設計流程采用交互界面完成，交互界面自帶解析讀取數據文件及圖形繪制的功能，并預定義有多種數據變換模塊及視覺映射模塊，用戶可選擇所需模塊并指定該模塊的輸入輸出，構建信息可視化流程，生成可視化視圖。
[0023]為提高易用性及豐富可視化樣式，所述的數據變換模塊及視覺映射模塊具有供用戶編輯表達式或語句的代碼編輯接口。所述的交互界面還預定義有用于供用戶編程實現數據變換或視覺映射的自定義模塊。用戶可以根據需求自定義數據變換及視覺映射的具體方式。
[0024]下面以具體實例對本發(fā)明做進一步說明。
[0025][I]數據讀取
[0026]導入一份名為“boys, csv”的本地表格數據文件(如圖1)，該數據為某年美國新生兒姓名統計，“name”維度表示新生兒姓名，“ frequency”維度表示該年取此姓名的新生兒人數，并將該文件解析為表格對象作為下一階段輸入數據；
[0027][2]數據變換
[0028]首先篩選出“frequency”在[14743.89，58093.27]區(qū)間內的數據；之后對篩選得到的新數據對象按照“name”的字母序進行排序操作；
[0029][3]視覺映射&視圖繪制
[0030]使用點作為圖元，將上一步中變換得到的新表格數據對象中的“ name ”和“frequency”分別進行視覺映射，綁定了圖元的位置的橫坐標和縱坐標；并通過視圖繪制，展現出相應可視化視圖，圖1所示為本實例實現信息可視化設計流程所采用的一種交互界面，其顯示了四階段的連線流程和最終獲得的可視化視圖。
[0031][4]代碼編輯接口應用
[0032]應用上述交互界面的代碼編輯接口，即修改數據變換過程中的數據篩選模塊為代碼編輯狀態(tài)，如圖2所示，篩選出“name.length〈6”的數據，將名字字母長度小于6的嬰兒篩選了出來，繪制的圖形也相應變化。
【主權項】
1.可編程信息可視化交互式設計方法，其特征在于，包括如下步驟: 將信息可視化設計流程分為數據讀取、數據變換、視覺映射和視圖繪制四個階段，每個單獨的信息可視化的設計流程都要包含這四個階段，而且每個階段相互獨立，前一個階段的輸出作為后一個階段的輸入，具體如下: a)數據讀取:讀取表格數據文件或關系型數據，將其解析為表格數據對象； b)數據變換:對上述表格數據對象進行變換操作再輸出新的表格數據，所述的變換操作為:篩選過濾、對行運算、對列運算、統計中的一種或多種； c)視覺映射:指定圖元并定義圖元的視覺屬性，將步驟b)輸出的表格數據的任意一列按照用戶需求進行映射，將該列數據與圖元的某一視覺屬性綁定，獲得圖形數據對象，輸出； d)視圖繪制:將上述圖形數據對象使用圖形繪制技術進行繪制，輸出可視化視圖。2.根據權利要求1所述的可編程信息可視化交互式設計方法，其特征在于，所述的信息可視化設計流程采用交互界面完成，交互界面自帶解析讀取數據文件及圖形繪制的功能，并預定義有多種數據變換模塊及視覺映射模塊，用戶可選擇所需模塊并指定該模塊的輸入輸出，構建信息可視化流程，生成可視化視圖。3.根據權利要求2所述的可編程信息可視化交互式設計方法，其特征在于，所述的數據變換模塊及視覺映射模塊具有供用戶編輯表達式或語句的代碼編輯接口。4.根據權利要求2所述的可編程信息可視化交互式設計方法，其特征在于，所述的交互界面預定義有用于供用戶編程實現數據變換或視覺映射的自定義模塊。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可編程信息可視化交互式設計方法。該方法包括：規(guī)范化信息可視化設計流程，將其分為數據讀取、數據變換、視覺映射和視圖繪制四個階段；提供可交互的圖形界面和預定義的數據變換和視覺映射組件，使信息可視化設計流程可以完全基于交互完成，避免繁雜的代碼編寫工作；此外，數據變換和視覺映射組件提供可編程接口嵌入javascript代碼，自由修改或添加組件功能，擴大設計空間、增強表達能力。<!-- 2 -->
【IPC分類】G06F9/44
【公開號】CN105159688
【申請?zhí)枴緾N201510664216
【發(fā)明人】陳為, 胡萬祺, 梅鴻輝, 馬昱欣, 關會華
【申請人】浙江大學
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年10月14日