基于刚体动力学的标签云编辑系统

摘要

标签云(tag cloud)，又称文本云(text cloud)、词云(word cloud)，是目前面向文本数据的常见可视化展示方式之一。随着标签云的普及推广，用户的需求也从原本的“一键式生成”，上升到“个性化定制”。为解决标签云个性化定制中设计周期长、技术难度高等问题，标签云编辑工具应运而生。为避免标签云布局在用户编辑过程中产生的布局不紧凑、标签重叠等现象，现有工作往往采用更新整体布局的策略。然而，此类大规模更新布局的方法往往造成在响应用户操作过程中标签云布局突变，这种布局突变不仅影响用户体验，还为用户理解带来难度。
　　鉴于以上原因，本文围绕大众对标签云的编辑需求，分析现有工作在标签云编辑过程中关于布局突变的问题，通过技术方案的分析与选择、框架与功能模块的设计与开发，完成“基于刚体动力学的标签云编辑系统”，为用户提供了保证标签云布局合理流畅的可交互式标签云编辑系统。
　　本文经技术分析与架构设计，在系统底层策略中引入刚体动力学（旨在研究刚体在外力作用下的运动规律），将标签云中各单词标签视为物理世界中有质量和轮廓的物体，并在用户的交互编辑过程中，对各标签施加不同类型的作用力完成标签位置的更新，从而在满足用户交互功能需求的基础上，维持标签之间的相对位置关系和布局紧凑性，保证标签云宏观变化的连续性和流畅性。系统测试环节验证了系统编辑功能有效性和友好性，并通过系统评估的实验对比环节，验证系统结果在布局紧凑性和标签邻接关系保持性方面的良好表现，也验证了技术策略的可靠性。
　　经过为期一年多的开发与完善，本系统实现了在多种人机交互环境下（电脑及多点式触控显示屏）的稳定运行，支持用户通过标签层面的编辑调整完成标签云的改造，使其得到满足自身需求和个人审美的布局结果，完成了标签云的个性化定制，实现了稳定且连续的布局变化。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 相关工作

1．2．1 可编辑的标签云

1．2．2 约束下的标签云

1．3 本文工作

1．4 论文结构

第2章 系统需求分析

2．1 系统概述

2．2 系统目标及解决问题

2．3 系统功能性需求分析与非功能性需求

2．3．1 功能性需求

2．3．2 系统非功能性需求分析

第3章 系统设计

3．1 系统设计目标与原则

3．1．1 系统设计目标

3．1．2 系统设计原则

3．2 系统框架设计

3．2．1 系统技术架构设计

3．2．2 系统功能模块设计

3．3 系统功能详细设计

3．3．1 数据预处理

3．3．2 标签云初始生成

3．3．3 标签云编辑功能设计

3．3．4 系统实时响应

3．3．5 结果导出

3．4 系统界面设计

3．5 系统交互设计

4．1 系统应用技术介绍

4．1．1 文本数据可视化与标签云

4．1．2 刚体动力学与Box2D物理引擎

4．1．3 刚体动力学环境下的标签云

4．2 系统配置

4．3 界面实现

4．4 功能实现

4．4．1 数据预处理

4．4．2 标签云初始布局

4．4．3 标签编辑功能与系统交互检测

4．4．4 力的定义与实现

4．4．5 力的迭代处理

4．5 小结

第5章 系统测试与评估

5．1 系统测试

5．2 系统评估

5．2．1 布局评估

5．2．2 用户研究

5．2．3 小结

6．1 本文总结

6．2 未来展望

附录

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文和参加科研情况