一种基于螺旋图的时间序列数据可视化方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106846437A(43)申请公布日2017.06.13(21)申请号201710095028.1(22)申请日2017.02.22(71)申请人西南交通大学地址610031四川省成都市高新西区西部园区西南交通大学科学技术发展研究院(72)发明人李天瑞杨欢欢陈馨菂(74)专利代理机构成都盈信专利代理事务所(普通合伙)51245代理人张澎(51)Int.Cl.G06T11/20(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称据信息。一种基于螺旋图的时间序列数据可视化方法(57)摘要本发明公开了一种基于螺旋图的时间序列数据可视化方法，包括如下步骤：首先对于给定的阶段性时间序列，使用一个圆环表示一个状态，多个同心圆表示阶段性时间序列所包含的状态集；其次状态间的可达路径使用螺旋线表示，其中螺旋线的颜色和透明度分别与路径的种类和路径与其他路径的交叉点数量有关，而且螺旋线的透明度根据该螺旋线与其他螺旋线的交叉个数采用长尾算法计算；最后设计交互动作以满足用户的操作需要。对我国铁路列车站点数据的实验，验证了模型对阶段性时间序列数据可视化的有效性，并能够为用户对于状态变换间路线选择提供决策支持。本发明解决了在有限的空间中，在不增加时间轴长度的情况下，有效展示任意时间长度的路径的问题，并通过采用基于长尾函数的透明度算法，给每条路径分配透明度，降CN106846437A低路径交叉重叠带来杂乱度，同时有效保留了数CN106846437A权利要求书1/1页1.一种基于螺旋图的时间序列数据可视化方法，完成对阶段性时间序列数据有在有限的空间内有效地可视化，顺序执行如下具体步骤：步骤1：输入具有状态集S＝{s1,...si,...sn}，和状态间可达路径集L＝{L1,...Li,...Ln-1}的阶段性时间序列数据，其中，n为状态数量，si表示第i个状态，从状态i转换到状态i+1的过程称为阶段i，Li表示阶段i的可达路径；步骤2：根据状态集S状态属性设计状态圆环，包括状态圆环半径集R＝{r1,...ri,...rn}，状态圆环宽度arcWidth，状态圆环颜色集Color＝{color1,...colori,...colorn}；根据状态周期T设计的状态圆环坐标轴，其中，半径集R中元素ri表示状态si圆环的外半径，Color集中的元素colori表示状态si的颜色，状态集S表现为一系列同心圆环，圆心为(xo,yo)；步骤3：根据路径集L和状态集S，采用椭圆子线条完成路径的线路绘制，其中路径集L中每条路径包括以下属性：路径的起始时间startTime，到达时间arriveTime，经历时间t，完成路径绘制；详细步骤如下：步骤3.1：根据每条路径lik(i＝1,2,...n-1；k＝1,2,...pi；pi＝|Li|)的起始时刻startTimeik，到达时刻arriveTimeik，得到位于状态si圆环上的起始位置坐标为(Sxik,Syik)，位于状态si+1圆环的到达位置坐标为(Txik,Tyik)；步骤3.2：根据路径lik的历时tik，以及状态圆环周期T，求得路径螺旋线跨度Δradianik＝(tik/T)*2π，并将路径lik设计为由segmentik＝(tik/T)*360段椭圆子线条构成；步骤3.3：阶段i圆环宽度Δri＝ri+1-arcWidth-ri分成segmentik段，每段子线条宽度为Δrik＝Δri/segmentik，则椭圆子线条segikj(j＝1,2,...,segmentik)的长半轴为aikj＝ri+Δrik*(j-1)，长半轴为bikj＝ri+Δrik*j，且椭圆的圆心与状态圆环圆心相同；步骤3.4：根据以上步骤绘制路径线条；步骤4：路径lik的类型映射到区间[0,1]中得到l_typeik，并将l_typeik作为一元函数y＝kx+b的自变量，得到的y即为lik的颜色colorik；步骤5：计算阶段i中与路径lik交叉的路径个数crossNumik，利用长尾函数求得路径的透明度transpik，其中crossNumik是自变量，transpik是因变量；步骤6：进行交互设计。2CN106846437A说明书1/5页一种基于螺旋图的时间序列数据可视化方法技术领域[0001]本发明涉及信息可视化领域，尤指一种基于螺旋图的时间序列数据可视化方法。背景技术[0002]人类的日常行为中，时间是无所不在的标尺。在当今数据剧增的时代，人们在活动中都产生着大量的数据，其中就包含涉及状态变化的时间序列数据。人们往往希望从时间序列数据中得到数据随着时间变化的模式，但是通过肉眼观察大量数据是很难从中快速得到有效信息。[0003]可视化将数据抽象为图