面向像素的可视化技术研究

摘要

随着数据库技术的成熟和数据库应用的普及，存储在计算机内的数据量日益庞大，人们已经不满足于仅仅对数据进行管理，而希望能对数据进行分析，从大量的数据中发现知识或信息。信息可视化技术是直观表现数据的重要工具之一，能够揭示信息之间的关系和信息中隐藏的特征，多维数据可视化是信息可视化领域中一个热点的研究内容。 本文首先对可视化技术作了概述，对各种技术的原理和特点进行了分析和总结。面向像素技术作为一个表示海量高维数据可视化技术，其基本思想是将每一个数据项的一个属性映射为一个彩色的屏幕像素，整个属性值的范围映射为固定的颜色范围，在不同的子窗口表现不同数据属性的值。该技术最大可能利用屏幕空间，可用于探索和分析大数据库，发现数据聚类以及其他有价值的关系，是信息可视化技术中处理大量多维数据的主要手段之一。但其缺点是由于大量像素点的不规则分布，不容易进行聚类分析。为此，有学者提出了像素柱状图技术和像素矩阵技术，增强了数据的可视化。 文章将像素柱状图技术应用到实际的数据集的可视化中，说明该技术对大的数据集非常有效。并对像素柱状图技术进行简化和改进。 本文所做的研究工作主要有以下几点： 1.在研究各种可视化技术并作比较的基础上，选择面向像素的可视化技术作为研究的重点； 2.研究实现面向像素的可视化技术的几个要素：颜色映射、排列象素、子窗口的形状和属性的顺序；研究像素柱状图技术及其参数的选择问题；研究像素矩阵技术； 3.实现像素柱状图技术，并对该技术进行简化； 4.实现一种独立于查询的像素技术，并针对子窗口较多比较分散的问题来说明属性选择的重要性； 5.实现一种改进的像素技术，并和原来的技术作比较。 6.实现本文提出的太阳图标可视化技术。 通过研究与实践发现，在应用可视化技术表示数据时，往往由于数据的特点如维数的多少、数据量的大小、数据的类型等不一样，应选择不同的可视化技术。只有不断地进行实践，才能改进已有的可视化技术并提出新的可视化技术，提高其对数据的洞察。

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致谢

第一章可视化技术概述

1.1可视化技术的产生

1.1.1科学计算可视化

1.1.2数据可视化

1.2可视化技术的特点

1.3数据可视化的实施步骤

1.4本文结构

第二章多维数据可视化

2.1多维数据可视化简介

2.2可视化的数据类型

2.3可视化技术分类

2.4交互和变形技术分类

2.5本章小结

第三章面向像素的可视化技术

3.1独立于查询的可视化技术

3.2基于查询的技术

3.3本章小结

第四章面向象素技术的研究

4.1对一般面向像素技术的研究

4.1.1颜色映射

4.1.2排列像素

4.1.3子窗口的形状

4.1.4属性的顺序

4.2像素柱状图技术

4.2.1柱状图到像素柱状图

4.2.2像素柱状图的形式化定义

4.2.3像素放置算法

4.3参数的选择

4.3.1可视化参数空间

4.3.2局限性与问题复杂度分析

4.3.3参数选择过程模型

4.4像素-矩阵可视化技术

4.5本章小结

第五章像素技术的实现与应用

5.1像素柱状图技术的实现

5.1.1数据可视化流程

5.1.2像素柱状图的生成

5.1.3像素柱状图的应用与比较

5.1.4像素柱状图的简化

5.2独立于查询的像素技术的实现

5.2.1基于属性选择的查询独立的像素方法

5.2.2基于属性选择的查询独立的像素方法的实验和评价

5.3一种改进的像素方法

5.3.1改进的像素方法

5.3.2实验与评价

5.4像素技术与太阳图标技术的比较

5.4.1太阳图标可视化技术

5.4.2太阳图标技术与像素柱状图技术的比较

5.5本章小结

第六章结论

参考文献

作者简历