信息可视化显示效果的优化方法研究

1、信息可视化显示效果的优化方法研究网络营销外包 kxgdy 摘要优化技术用来加强、改善信息可视化基本技术的效果。本文对现有的优化技术进行了分类，在研究他们特点的基础上总结了实现思路，并对典型技术及在应用时存在的问题进行了总结。关键词可视化技术；可视化效果；优化文献标识码A为适合不同目的的可视化问题，人们研究开发了大量形式各异的可视化技术。对于众多的可视化具体技术，可以从不同角度进行分类，可视化的技术方法根据不同的标准可分为不同类别。目前的可视化分类主要有5个分类角度，即数据类型、显示类型、交互方式、任务分析和基于模型的分类。所有这些技术都会遇到一个共同问题，当显示复杂的信息结构时，用户不仅需要轻

2、松观察对象的局部细节，也要同时观察到该细节部分在全局结构的位置。如何在有限的屏幕同时显示更多的低层次细节和更多的高层次全局结构是一矛盾。为解决这类问题，人们研究了一些方法来同时照顾这两个方面。本文将他们称为优化方法。笔者首先分析这些方法的特点，在此基础上，将他们按照时空利用特点分成3类，并对典型技术及应用的优缺点进行了总结。1 典型方法优化方法往往不单独使用，即每当进行可视化时，先根据实际问题需要，选择基本可视化方法。当问题的规模较大时，再用优化技术来帮助。其中空间分离的方法最为熟知。以多比例显示的时间分离方法；空间变形的典型技术有透视墙显示，鱼眼视图显示，以及双曲视图显示（Hyperboli

3、c browser）等。多比例显示的观点和技术在遥感图片处理和地理信息系统等计算机系统中使用多年，效果相当好。缩放用户界面最为必需的条件是允许用户根据不同层次的细节，轻松自由地放大和缩小。缩放用户界面与Fumas提出的多比例界面概念接近。缩放用户界面的典型代表是Pad+，这是一个多比例显示工具。Pad+实现的缩放用户界面使得用户能够在一个尺度宽广范围内缩放，缩放用户界面允许用户在不同的水平浏览同一个物理对象。Pad+属于一个数据可视化工具。信息可视化中则要实现语义缩放（Semantic zooming）。首先根据信息单元的关系，构造网络，当网络太大时，也可以通过缩放显示不同级别的结构。Spen

4、ce和Apperley最早提出了这一想法，即在计算机屏幕上以平行线条方式显示信息。线条的宽度不同，中间线条最宽，显示较详细；周围线条收缩，忽略细节，但可显示所有线条，以表示总体状况。用户通过鼠标选中某个线条，它便移到中心进行细节显示。Mackinlay等人提出的透视墙视图是一计算机化的、自动的双焦点显示的三维实现，如图1（a）。透视墙具有3个面板。中间面板显示用户正在聚焦的信息。2个侧面板，收缩在远处，生成上下文信息。用户可以方便地把上下文信息拖到焦点面板。Fumas在1986年的研究了鱼眼视图显示方法，如图1（b）。他使用兴趣程度（Degree of interest，DOI）的概念，用以确

5、定在鱼眼视图中对象的显示比例应该以怎样的速度减小。鱼眼视图是透视视图和语义视图的结合。一般而言，边缘对象看起来要比处在焦点位置的对象小。然而在引入了DOI概念后情况就发生了一些改变，当对象具有高D01分数时，这一规则可以改写。在一个透视视图，各个对象的显示比例与他们的DOI成比例。普通鱼眼技术的透视视图可看成是中心的DOI最高的结果。Corpendale等人提出让每个焦点的周围具有较低的顶点密度，以使它们具有较高的可读性。为了解决在全局结构显示的同时，又可以观察局部细节，一个比较好的方法是运用Focus+Context技术将抽象信息可视化。在提供给用户全局信息结构的基础上，通过显示一些特定对象

6、的细节信息，将那些对用户理解全局关系所需要的非常有用的局部信息提供给用户。Focus+Contet技术的特点是可把与用户有关的信息详细地显示出来，并与其他信息平稳过渡；可同时在不同的抽象层次上进行信息可视化，并平衡局部信息和全局结构之间的关系；适用于几乎各种不同类型的信息种类。双曲视图是为大型信息集合的层次结构进行可视化的系统，它在显示结构层次的同时使用Focus+Context技术（如图2）。与鱼眼透视不同，它利用双曲线的指数增长原理来分配空间显示区域的大小，在全局和细节的显示上提供了一个更平滑的、有效的平衡方法。在该系统中，首先用树的方式来表先各个结点之间的空间关系。树的根节点位于一个圆形

7、平面的中间，占据较多的显示空间。树的各个分支节点向圆的外周延伸，离中心越远，占据的显示空间越少。用户通过拖动平面中的节点，可以改变该结点所占据的显示空间的位置，随着位置的不同，其占据的显示空间的大小跟着发生变化，从而达到浏览整个系统的不同区域的目的。比如，对于可视化图的圆周边上的节点，把它拖到图的中间，它的显示空间就会增大最多倍数。对于数据结构复杂的系统，如WWW系统，一般总是需要同时显示全局结构和局部详细信息，才能达到较好的效果。在WWW的可视化中，主要使某些局部结点信息以非常显眼的方式从全局结构信息中突显出来，让整个全局信息充当宏观环境，突显的局部信息相当于微观部分，从而使用户注意力聚集于

8、微观部分。于是在WWW可视化过程中必须使用优化技术。由于经典的鱼眼视图法最多也只能呈现100个结点的全局图，而WWW系统的结点数很显然远大于这个数目。所以在可视化前，还要用各种不同的技术对信息空间进行预处理，例如WebCutter系统。这些预处理技术主要有：抽象化就是简化信息空间，将一般信息聚集形成一个高层次的结构进行可视化。传统的信息提取聚类技术可以作为一个新技术用于WWW的开发。研究者已经开发了相关的可视化技术用来聚集相关页面。例如，WebBook可以将相关的Web页面进行组织，并允许用户在3D空间中进行各种操作。Terveen开发了一个部落图形可视化技术，将相关站点作为交互和分析的基本单

9、元。2 思路归纳当用户要同时观察全局结构与某一部分细节时，就需要在有限的屏幕空间上显示尽可能多的信息，对重要的必须仔细观察的细节部分就可以进行优先显示。通过总结目前已有的方法，我们可以将上述方法归纳为以下几种思路。时间分离法，这种思路实际上是前后不同屏幕上显示，但不是进行屏幕切换，而是连续变化，从而有“同时”观察的效果。例如视图缩放方法，即以不同比例显示对象，也称作多比例显示。这是从电子地图借鉴过来的一种技术，例如Google地图。所不同的是Google地图显示的是实际存在的一副图像，信息可视化中要对人为构造的抽象图进行缩放。空间分离法，将屏幕分成不同视图窗口，分辨显示全局和细节信息。该方法一

10、般是在两个窗口中完成可视化工作，也称为全局/局部视图法。其中，一个窗口显示信息的全局结构，另一窗口显示局部细节，细节部分是全局窗口中对应的当前节点。如Windows的资源管理器就使用了这种思路。空间变形法，该方法是在一个视图上完成全局结构和突出细节的工作。首先显示全局结构，对于鼠标指向的当前焦点位置，采用几何失真法（如局部放大）显示局部细节，这是全局+细节的思路。失真显示技术是实现细节+全局视图方法的一个关键。一般而言，失真显示技术在同一视图中包含多个比例，焦点区域以较好的比例显示，边缘区域以较为粗糙的比例显示。3 存在问题虽然这些优化技术在对可视化效果有一定的作用，但在将这些技术应用于复杂的

11、网络结构可视化时还面临很多问题，主要包有以下几个方面。3.1在简易、方便及整体效果方面，这些方法各有各的优势和不足时间分离法会暂时失去全局信息；缩放显示在用户放大、缩小过程中改变比例，但用户一次只能看到一个比例。该方法在处理层次结构信息的可视化方面很难应用。当这些技术应用到复杂的网络结构上，将会解决部分难题；空间分离法使用户不得不在不同窗口中显示的全局信息和细节视图之间来回移动；空间变形法在用户过多转换细节时，会失去对细节观察的连续性。如果将不同策略结合起来，则能够得到满意结果。全局显示时用户能对网络的信息空间结构有一个整体了解，但是要使局部结点信息与其相对应的文本信息的融合，既要保证两者在空

12、间上能同时共存，又要保证两者之间能平滑过渡，使用户在浏览过程中非常自然的把它们作为整体而不是单独的两部分看待，还是非常困难。在以往对网络信息可视化系统的研究和应用中，都只涉及网络浏览、网络搜索、网络历史交互和网络用户交互等多个方面的一个方面，很少将各方面综合考虑并予以开发研究，而作为一个较好的可视化系统应该全面考虑用户的需要，尽量从各方面去减少或者避免用户的迷路和认知超负荷问题。一个复杂的网络结构包括网络拓扑结构、网络内容和网络可用性3个成分。有效的可视化系统应该让用户观察到信息空间的所有成分。以上技术都只解决对网络结构或者网络内容进行可视化，而对网络和可用性方面的可视化技术的研究较少。4 结束语本文对可视化技术的显示效果