一種基于平行坐標系的海量文件流轉可視化方法
【專利摘要】本發(fā)明專利涉及一種基于平行坐標系的海量文件流轉可視化方法。首先，對文件流轉數(shù)據(jù)進行預處理，轉換為中間表示；其次，將中間表示數(shù)據(jù)集轉換為虛擬坐標集合，作為平行坐標系的可視化數(shù)據(jù)源；然后，根據(jù)虛擬坐標集合繪制平行坐標系，平行坐標上的點表示單位，點與點之間的折線表示流轉關系；最后，根據(jù)數(shù)據(jù)特征或人機交互對平行坐標系的報送流程進行高亮顯示和過慮顯示；本發(fā)明的優(yōu)點是能夠支持海量文件報送的可視化管理，提高管理效率。
【專利說明】
-種基于平行坐標系的海量文件流轉可視化方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明專利設及一種基于平行坐標系的海量文件流轉可視化方法。首先，對文件 流轉數(shù)據(jù)進行預處理，轉換為中間表示;其次，將中間表示數(shù)據(jù)集轉換為虛擬坐標集合，作 為平行坐標系的可視化數(shù)據(jù)源;然后，根據(jù)虛擬坐標集合繪制平行坐標系，平行坐標上的點 表示單位，點與點之間的折線表示流轉關系;最后，根據(jù)數(shù)據(jù)特征或人機交互對平行坐標系 的報送流程進行高亮顯示和過慮顯示;本發(fā)明的優(yōu)點是能夠支持海量文件報送的可視化管 理，提高管理效率。
【背景技術】
[0002] 數(shù)據(jù)可視化是利用人眼的感知能力對數(shù)據(jù)進行交互的可視化表達W增強認知的 技術，它將不可見或難W直接顯示的數(shù)據(jù)轉化為可感知的圖形、符號、顏色、紋理等，增強數(shù) 據(jù)識別效率，傳遞有效信息，其基本方法是將每一個數(shù)據(jù)項作為單個圖像元素表示，將大量 的數(shù)據(jù)集合構成數(shù)據(jù)圖像，同時將數(shù)據(jù)的各個屬性值W多維數(shù)據(jù)的形式表示，可W從不同 的維度觀察數(shù)據(jù)，從而對數(shù)據(jù)進行更深入的觀察和分析。
[0003] 數(shù)據(jù)可視化分析是指在數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘時，利用支持信息可視化的用戶界面 W及支持分析過程的人機交互方式與技術，有效融合計算機的計算能力和人的認知能力， 獲得對于大規(guī)模數(shù)據(jù)集的桐察能力。
[0004] 隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展和應用，政府部口和企事業(yè)單位部署了許多網(wǎng)上辦公系 統(tǒng)，運些系統(tǒng)往往會產(chǎn)生海量文件，并在不同部口、不同單位之間進行流轉，運些海量文件 的流轉信息由于結構復雜、數(shù)據(jù)體量較大，難W依靠人來發(fā)現(xiàn)其中存在的規(guī)律，比如文件的 流向、文件的時間、文件處理的及時性等。為此，基于可視化技術將海量文件的流轉W可視 化方式展現(xiàn)出來具有較重要的意義，運有助于直觀的發(fā)現(xiàn)文件流轉過程中的規(guī)律性知識。
[0005] 平行坐標技術在90年代初由Inse化erg和Dimsdale提出的，它克服了傳統(tǒng)的笛卡 爾直角坐標系易耗盡空間、難W表達=維W上數(shù)據(jù)的難題，它將多維數(shù)據(jù)通過多條水平(或 者垂直)等距離的平行軸映射到二維平面上，每一條軸線代表一個屬性維，軸線上的取值范 圍從對應屬性的最小值到最大值均勻分布。運樣，每一個數(shù)據(jù)項都可W依據(jù)其屬性維度取 值而用一條跨越多調平行軸的折線段表示，相似的對象就具有相似的折現(xiàn)走向趨勢。平行 坐標系為分析多維數(shù)據(jù)提供了有效的可視化手段。
[0006] 國內(nèi)外許多學者和研究機構對平行坐標系可視化也進行了相關的研究。Gen等人 (IEEE Transaction on Visualization and Computer Graphics，2011)建立了一種具有 多角度的柱狀圖平行坐標，進行具體的量化分析和處理，表示某個維度屬性上的一個區(qū)域 內(nèi)的數(shù)量，W及支持用戶根據(jù)密度和角度進行多維分析，從而更直觀高效的展現(xiàn)數(shù)據(jù)在某 個維度上的分布特征；化hMyung-Hoe(Computational Statistics and Data Analysis, 2008)提出了一種增強的平行坐標圖，運種圖對變量進行最優(yōu)化重新排列，運些變量間的距 離是成比例的，并且把變量和數(shù)據(jù)點用光滑的曲線連接，此外，該文還提出了在平行坐標圖 中各變量軸間可W是非等間距的思想；Xu Yonghong化ecture Notes in Computer Science, 2007)提出了基于平行坐標及其優(yōu)化的平行篩可視化分類方法，該方法利用線性 判別進行子空間捜索，利用決策樹進行分類；Harri Sii;rtola(Interacting with Computers,2006)主要介紹了當前平行坐標瀏覽器的可交互技術，并在文字上比較了其可 視化設計思想。同時，研究了可視化平行坐標的直接可用性；Natsuhiko Kumasakaa (Computational Statistics and Data Analysis,2008)提出了一種基于平行坐標圖的新 的高維數(shù)據(jù)可視化方法一一紡織圖，它是在平行坐標圖的基礎上調整和設置坐標軸的刻 度，并同時選擇連接的線，用每一線代表一種屬性，使它們盡可能水平的排列。奮旭君(計算 機應用研究，2005)等提出了一種分層平行坐標對數(shù)據(jù)集進行分層顯示，克服當數(shù)據(jù)集很大 時顯示的數(shù)據(jù)層次混亂，并應用到聚類分析中；陳誼(系統(tǒng)仿真學報，2013)等人提出了一種 簡單、快捷的多視圖協(xié)同可視化方法，充分利用各種可視化技術的優(yōu)點，從不同的視角掲示 多維數(shù)據(jù)，在平行坐標中嵌入直方圖等統(tǒng)計方法來解決局部可視化的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明要克服現(xiàn)有技術的上述特點，提供一種基于平行坐標系的海量文件流轉可 視化方法。
[0008] -種基于平行坐標系的海量文件流轉可視化方法，包括W下步驟：
[0009] (1)對海量文件流轉數(shù)據(jù)預處理；
[0010] 將海量文件、投遞單位、接受單位進行預處理，轉換為一個結構化數(shù)據(jù)集，該結構 化數(shù)據(jù)集所采用的數(shù)據(jù)結構可W表示為一個=元組：
[0011] Da1:aSubmision= (Fileld'FromDeptId'AcceptDeptId)
[0012] 其中：FileId表示流轉文件標識，F(xiàn)romDeptId表示流轉文件的投遞單位， AcceptDeptId表示流轉文件的接受單位；
[0013] (2)將結構化數(shù)據(jù)集轉換為中間表示數(shù)據(jù)集；
[0014] 對結構化數(shù)據(jù)集進行重組，W流轉文件標識為Key, W流轉文件的投遞單位和接受 單位為化Iue進行重組，可W表示為如下一個鍵值對列表：
[0015] !"611191)31:31 = <FileId，（FromD邱tId，Acc邱tD邱tid)〉
[0016] (3)對中間表示數(shù)據(jù)集進行重組；
[0017] (3.1) W流轉文件標識為Key,將K巧相同的化Iue值作為ValueLi St,構建鍵值對列 表并按照流轉Key從小到大進行排序，該表示如下：
[0018] !"611191)31:32 = (FileId)^lueLisO
[0019] 其中，F(xiàn)i IeId流轉文件標識，ValueLiSt= {(FYomDeptId)AcceptDeptId)}表示 Fi IeId相同的二元組列表集合；
[0020] (3.2)將鍵值對集合中文件流轉過程相同的Key進行合并，合并為流轉文件標識列 表K巧List,可表示為如下：
[0021 ] =
[0022] 其中，KeyLi St = {Fi leld}表示文件流轉過程相同的流轉文件標識列表， 化IueList表示文件流轉過程集合；
[0023] (4)將中間表示鍵值對集合中的化IueList轉換為一個虛擬坐標集合；
[0024] 遍歷中間表示鍵值對集合中的ValueList,將其轉換為相應平行坐標軸上的虛擬 坐標集合，該虛擬坐標集合對應平行坐標軸上面的虛擬坐標，表示如下：
[0025] VirDa1:a = <KeyList ,Vir 化 lueList〉
[0026] 其中：K巧List表示報送流程相同的文件列表，Vir化IueList=Ki,axisi) I i表示 坐標軸編號，axi SI表示該值在坐標軸i上的虛擬坐標};
[0027] (5)根據(jù)虛擬坐標軸集合繪制平行坐標系；
[00%] (5.1)設定平行坐標系坐標軸個數(shù)與軸距；
[0029] 根據(jù)虛擬坐標集合中VirValueList中坐標個數(shù)的最大值，設定為平行坐標軸的個 數(shù)，然后根據(jù)對應分辨率設置平行坐標軸的軸距；
[0030] (5.2)將虛擬坐標集合映射為平行坐標系的物理坐標集合；
[0031] 將虛擬坐標集合Vir化IueList映射為平行坐標系的物理坐標集合。相應的物理坐 標中X坐標是根據(jù)虛擬坐標集合每個坐標點的第一個分量得到平行坐標系中相對應的X軸 所對應的X坐標，即Xi ;相應的物理坐標中Y坐標根據(jù)虛擬坐標集合的第二個分量設定平行 坐標系中在Xi軸對應的坐標點的Y坐標。由此可得到相應的物理坐標點(Xi，Y);
[0032] (5.3)畫出平行坐標系之間的折線；
[0033] 遍歷每個虛擬坐標集合中相應的物理坐標點(Xi,Y)，連成對應的折線；
[0034] (6)對平行坐標系的報送流程進行高亮顯示和過慮顯示；
[0035] (6.1)根據(jù)數(shù)據(jù)特征高亮顯示平行坐標系中的可視化元素；
[0036] 根據(jù)文件數(shù)據(jù)特征，局部高亮顯示平行坐標系中的點與折線，W凸顯運些文件的 報送特征；
[0037] (6.2)根據(jù)用戶輸入過慮顯示平行坐標系中的可視化元素；
[0038] 采取人機交互方式，篩選出用戶感興趣的平行坐標系的可視化元素，W提高人機 交互式體驗。
[0039] 海量的文件的流轉數(shù)據(jù)具有結構復雜體量巨大、流向參差不齊等特點，為了分析 挖掘海量文件流轉數(shù)據(jù)中的規(guī)律性知識，本發(fā)明專利提供了一種基于平行坐標系的海量文 件流轉可視化方法，通過對流轉數(shù)據(jù)建模、流轉數(shù)據(jù)映射、流轉數(shù)據(jù)可視化、交互式分析等 手段提供了有效的可視化手段，運在大數(shù)據(jù)背景下分析海量文件的流轉特征具有重要的作 用。
[0040] 本發(fā)明的優(yōu)點主要表現(xiàn)是:本發(fā)明提出的可視化方法能夠對海量文件在不同部口 之間的流轉情況進行可視化管理，并結合文件特征、人機交互等對平行坐標系進行高亮顯 示和過慮顯示，提高管理效率和用戶體驗。
【附圖說明】
[0041 ]圖1.將虛擬坐標集合映射為平行坐標系的物理坐標集合
[0042] 圖2.根據(jù)物理坐標集合繪制相應平行坐標系中的折線
[0043] 圖3.基于平行坐標系的海量文件流轉可視化結果
[0044] 圖4.根據(jù)文件特征高亮顯示平行坐標系
[0045] 圖5.根據(jù)用戶輸入過慮顯示平行坐標系；
【具體實施方式】
[0046] 下面結合附圖，對本發(fā)明做進一步說明。
[0047] W表1所示的文件流轉數(shù)據(jù)集為例，W兩千份流轉文件為數(shù)據(jù)源，對本發(fā)明專利的 實施方式進行說明，步驟如下：
[0048] 表1文件流轉數(shù)據(jù)集
[0049]
[(K)加]注:n = 2000，m = 500分別為正整數(shù)
[0051] (1)對海量文件流轉數(shù)據(jù)預處理；
[0052] 將海量文件、投遞單位、接受單位進行預處理，轉換為一個結構化數(shù)據(jù)集，表1中的 文件流轉數(shù)據(jù)可W表示為如下=元組集合：
[0053] {(F1，D1，D2)，（F1，D2，D3)，（F1，D3，D4)，（F2，D2，D3)，
[0054] (F2，D3，D4)，（F2，D4，D5)，（F2，D5，D6)，
[0化5] (F3，D3，D5)，（F3，D5，D7)，
[0化6] (F4，D3，D5)，（F4，D5，D7)}
[0057] (2)將結構化數(shù)據(jù)集轉換為中間表示數(shù)據(jù)集；
[0058] 對結構化數(shù)據(jù)集進行重組，W流轉文件標識為Key, W流轉文件的投遞單位和接受 單位為化Iue進行重組，可表示為如下中間表示數(shù)據(jù)集：
[0059] KFl，（Dl，D2)>，<F1，（D2，D3)>，<F1，（D3，D4)>，
[0060] <F2，（D2，D3)〉，<F2，（D3，D4)〉，<F2，（D4，D5)〉，<F2，（D5，D6)〉，
[0061 ] <F3，（D3，D5)〉，<F3，（D5，D7)〉，
[0062] <F4，（D3，D5)〉，<F4，（D5，D7)〉}
[0063] (3)對中間表示數(shù)據(jù)集進行重組；
[0064] (3.1) W流轉文件標識為Key,將K巧相同的化Iue值作為ValueList,構建鍵值對列 表并按照流轉Key從小到大進行排序，得到：
[00化](<F1，{(D1，D2)，（D2，D3)，（D3，D4)}〉，
[0066] <F2，{(D2，D3)，（D3，D4)，（D4，D5)，（D5，D6)}〉，
[0067] <F3，{(D3，D5)，（D5，D7)}〉，
[006引 <F4，{(D3，D5)，（D5，D7)}〉}
[0069] (3.2)將鍵值對集合中文件流轉過程相同的Key進行合并，合并為流轉文件標識列 表KeyList,得到：
[0070] (<{F1}，{(D1，D2)，（D2，D3)，（D3，D4)}〉，
[0071] <{F2}，{(D2，D3)，（D3，D4)，（D4，D5)，（D5，D6)}〉，
[0072] <{F3，F(xiàn)4}，{(D3，D5)，（D5，D7)}〉}
[0073] (4)將中間表示鍵值對集合中的化IueList轉換為一個虛擬坐標集合；
[0074] 遍歷中間表示鍵值對集合中的ValueList,將其轉換為相應平行坐標軸上的虛擬 坐標集合Vir化IueList,該集合對應平行坐標軸上面的虛擬坐標，得到：
[0075] {<{F1M(1，D1)，（2，D2)，（3，D3)，（4，D4)}〉
[0076] <{F2}，{(1，D2)，（2，D3)，（3，D4)，（4，D5)，（5，D6)}>
[0077] <{F3，F(xiàn)4}，{(1，D3)(2，D5)，（3，D7)}〉}
[0078] (5)根據(jù)虛擬坐標軸集合繪制平行坐標系；
[0079] (5.1)設定平行坐標系坐標軸個數(shù)與軸距；
[0080] 根據(jù)虛擬坐標集合中VirValueList中坐標個數(shù)的最大值，目陽2文件報送流程中虛 擬坐標集合中坐標個數(shù)5設定平行坐標軸的個數(shù)，包括X1、X2、X3、X4、X5，然后根據(jù)對應分辨 率設置平行坐標軸的軸距；
[0081] (5.2)將虛擬坐標集合映射為平行坐標系的物理坐標集合；
[0082] 將虛擬坐標集合Vir化IueList映射為平行坐標系的物理坐標集合。相應的物理坐 標中X坐標是根據(jù)虛擬坐標集合每個坐標點的第一個分量得到平行坐標系中相對應的X軸 所對應的X坐標，即Xi ;相應的物理坐標中Y坐標根據(jù)虛擬坐標集合的第二個分量設定平行 坐標系中在Xi軸對應的坐標點的Y坐標。W< {F1}，{(1，Dl)，（2，D2)，（3，D3)，（4，D4)}〉為例， 得到相應的物理坐標點，如圖1所示；
[0083] (5.3)畫出平行坐標系之間的折線；
[0084] 遍歷每個虛擬坐標集合中相應的物理坐標點，連成對應的折線，如圖2所示，海量 流轉文件流轉的平行坐標可視化結果如圖3所示；
[0085] (6)對平行坐標系的報送流程進行高亮顯示和過慮顯示；
[0086] (6.1)根據(jù)數(shù)據(jù)特征高亮顯示平行坐標系中的可視化元素；
[0087] 根據(jù)文件的報送時間段，高亮顯示平行坐標系中的點與折線，W凸顯運些文件在 整體報送中的報送特征，如圖4所示；
[0088] (6.2)根據(jù)用戶輸入過慮顯示平行坐標系中的可視化元素；
[0089] 采取人機交互方式，篩選出接收單位是D1、D2、D3的文件報送情況，顯示結果如圖5 所示。
【主權項】
1. 一種基于平行坐標系的海量文件流轉可視化方法，包括以下步驟： (1) 對海量文件流轉數(shù)據(jù)預處理； 將海量文件、投遞單位、接受單位進行預處理，轉換為一個結構化數(shù)據(jù)集，該結構化數(shù) 據(jù)集所采用的數(shù)據(jù)結構可以表示為一個三元組： DataSubmision=(FileId，F(xiàn)romDeptId，AcceptDeptId) 其中：？;1161(1表示流轉文件標識，？1'〇111〇6。1:1(1表示流轉文件的投遞單位，4〇〇6。丨〇6口1:1(1 表示流轉文件的接受單位； (2) 將結構化數(shù)據(jù)集轉換為中間表示數(shù)據(jù)集； 對結構化數(shù)據(jù)集進行重組，以流轉文件標識為Key，以流轉文件的投遞單位和接受單位 為Value進行重組，可以表示為如下一個鍵值對列表： TempDatal=〈FileId，（FromDeptId，AcceptDeptId)> (3) 對中間表示數(shù)據(jù)集進行重組； (3.1) 以流轉文件標識為Key，將Key相同的Value值作為ValueList，構建鍵值對列表并 按照流轉Key從小到大進行排序，該表示如下： TempData2 =〈FileId，ValueList> 其中，F(xiàn)ile Id流轉文件標識，ValueList ={ (FromDeptlcUAcceptDeptld)}表不File Id 相同的二元組列表集合； (3.2) 將鍵值對集合中文件流轉過程相同的Key進行合并，合并為流轉文件標識列表 KeyList，可表示為如下： TempData3 =〈KeyList，ValueList> 其中，KeyList= {Fileld}表示文件流轉過程相同的流轉文件標識列表，ValueList表 示文件流轉過程集合； (4) 將中間表示鍵值對集合中的ValueList轉換為一個虛擬坐標集合； 遍歷中間表示鍵值對集合中的ValueList，將其轉換為相應平行坐標軸上的虛擬坐標 集合，該虛擬坐標集合對應平行坐標軸上面的虛擬坐標，表示如下： VirData = <KeyList ,VirValueList> 其中:KeyList表示報送流程相同的文件列表，VirValueList={(i，axisI) I i表示坐標 軸編號，axi s I表示該值在坐標軸i上的虛擬坐標}; (5) 根據(jù)虛擬坐標軸集合繪制平行坐標系； (5.1) 設定平行坐標系坐標軸個數(shù)與軸距； 根據(jù)虛擬坐標集合中VirValueLi st中坐標個數(shù)的最大值，設定為平行坐標軸的個數(shù)， 然后根據(jù)對應分辨率設置平行坐標軸的軸距； (5.2) 將虛擬坐標集合映射為平行坐標系的物理坐標集合； 將虛擬坐標集合VirValueList映射為平行坐標系的物理坐標集合。相應的物理坐標中 X坐標是根據(jù)虛擬坐標集合每個坐標點的第一個分量得到平行坐標系中相對應的X軸所對 應的X坐標，即Xi ;相應的物理坐標中Y坐標根據(jù)虛擬坐標集合的第二個分量設定平行坐標 系中在Xi軸對應的坐標點的Y坐標。由此可得到相應的物理坐標點(Xi，Y); (5.3) 畫出平行坐標系之間的折線； 遍歷每個虛擬坐標集合中相應的物理坐標點(Xi，Y)，連成對應的折線； (6)對平行坐標系的報送流程進行高亮顯示和過慮顯示； (6.1) 根據(jù)數(shù)據(jù)特征高亮顯示平行坐標系中的可視化元素； 根據(jù)文件數(shù)據(jù)特征，局部高亮顯示平行坐標系中的點與折線，以凸顯這些文件的報送 特征； (6.2) 根據(jù)用戶輸入過慮顯示平行坐標系中的可視化元素； 采取人機交互方式，篩選出用戶感興趣的平行坐標系的可視化元素，以提高人機交互 式體驗。
【文檔編號】G06Q10/06GK106021529SQ201610354920
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月25日
【發(fā)明人】張元鳴, 高亞琳, 肖剛, 陸佳煒, 徐俊, 葉成龍
【申請人】浙江工業(yè)大學