可視化方法與技術(shù)

.可視化方法與技術(shù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在各領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用導(dǎo)致海量數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，數(shù)據(jù)處理能力的滯后迫切需要研究和開發(fā)新的信息處理技術(shù)和方法?；诖?，海量、異構(gòu)、時(shí)變、多維數(shù)據(jù)的可視化表示和分析在各領(lǐng)域中日益受到重視并得到越來越廣泛的應(yīng)用。精品文檔放心下載一、可視化概述測(cè)量的自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)傳輸過程的數(shù)字化和大量的計(jì)算機(jī)仿真產(chǎn)生了海量數(shù)據(jù)，超出了人類分析處理的能力?？梢暬峁┝私鉀Q這種問題的一種新工具。一般意義下的可視化定義為：可視化是一種使復(fù)雜信息能夠容易和快速被人理解的手段，是一種聚焦在信息重要特征的信息壓縮語言，是可以放大人類感知的圖形化表示方法。可視化就是把數(shù)據(jù)、信息和知識(shí)轉(zhuǎn)化為可視的表示形式并獲得對(duì)數(shù)據(jù)更深層次認(rèn)識(shí)的過程。可視化作為一種可以放大人類感知的數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)的表示方法，日益受到重視并得到越來越廣泛的應(yīng)用。可視化可以應(yīng)用到簡(jiǎn)單問題，也可以應(yīng)用到復(fù)雜系統(tǒng)狀態(tài)表示，從可視化的表示中人們可以發(fā)現(xiàn)新的線索、新的關(guān)聯(lián)、新的結(jié)構(gòu)、新的知識(shí)，促進(jìn)人機(jī)系統(tǒng)的結(jié)合，促進(jìn)科學(xué)決策。精品文檔放心下載可視化充分利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖像處理、用戶界面、人機(jī)交互等技術(shù)，形象、直觀地顯示科學(xué)計(jì)算的中間結(jié)果和最終結(jié)果并進(jìn)行交互處理?？梢暬夹g(shù)以人們慣于接受的表格、圖形、圖精品文檔放心下載.像等方法并輔以信息處理技術(shù)將客觀事物及其內(nèi)在的聯(lián)系進(jìn)行感謝閱讀表現(xiàn)，可視化結(jié)果便于人們記憶和理解?？梢暬癁槿祟惻c計(jì)算機(jī)這兩個(gè)信息處理系統(tǒng)之間提供了一個(gè)接口?？梢暬瘜?duì)于信息的處理和表達(dá)方式有其它方式無法取代精品文檔放心下載的優(yōu)勢(shì)，其特點(diǎn)可總結(jié)為可視性、交互性和多維性。二、可視化技術(shù)目前，可視化技術(shù)包括數(shù)據(jù)可視化、科學(xué)計(jì)算可視化、信息精品文檔放心下載可視化和知識(shí)可視化等，這些概念及應(yīng)用存在著區(qū)別、交叉和聯(lián)謝謝閱讀系。（一）數(shù)據(jù)可視化數(shù)據(jù)可視化技術(shù)指的是運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理技術(shù)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖形或圖像在屏幕上顯示出來，并進(jìn)行交互處理的理論、方法和技術(shù)。精品文檔放心下載數(shù)據(jù)可視化的重點(diǎn)是將多維數(shù)據(jù)在二維或三維空間內(nèi)顯示，這對(duì)初步的數(shù)據(jù)分類理解是有意義的。針對(duì)于此，產(chǎn)生了許多數(shù)據(jù)可視化的技術(shù)，大體分為散點(diǎn)矩陣法、投影矩陣法、平行坐標(biāo)法、面向象素的可視化技術(shù)、層次技術(shù)、動(dòng)態(tài)技術(shù)、圖標(biāo)表示技術(shù)、直方圖法及一些幾何學(xué)技術(shù)等等。此外還采用主成分分析、因子分析、投影尋蹤、主曲線、主曲面、多維標(biāo)度圖和自組織映射等方法將多維變量表示為二維變量，依據(jù)此算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單分類，并了解各個(gè)特征屬性之間的關(guān)系。感謝閱讀（二）科學(xué)計(jì)算可視化.科學(xué)計(jì)算可視化，指的是利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理技術(shù)，精品文檔放心下載將工程測(cè)量數(shù)據(jù)、科學(xué)計(jì)算過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)換為感謝閱讀圖形圖像在屏幕上顯示出來，并進(jìn)行交互處理的理論、方法和技精品文檔放心下載術(shù)。科學(xué)計(jì)算數(shù)據(jù)可以劃分為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和混合型數(shù)據(jù)，科學(xué)計(jì)算數(shù)據(jù)還可以分為標(biāo)量、矢量和張量數(shù)據(jù)?？茖W(xué)計(jì)算可視化技術(shù)主要有兩個(gè)難點(diǎn)：一是分類，研究如何判斷出可視化對(duì)象的類別；二是繪制，研究如何將可視化對(duì)像真實(shí)、高效地顯示在屏幕上，使得用戶可交互式查看。感謝閱讀科學(xué)計(jì)算數(shù)據(jù)的三維重建方法有大致可分為面繪制和體繪制兩類。面繪制方法首先在三維空間數(shù)據(jù)場(chǎng)中構(gòu)造出中間幾何圖元如平面、曲面等，然后再由計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)繪制顯示。其基本思想是提取感興趣物體的表面信息，再用繪制算法根據(jù)光照、明暗模型進(jìn)行陰影和渲染后得到最后的顯示圖像；體繪制是一種直接由三維數(shù)據(jù)場(chǎng)產(chǎn)生屏幕上二維圖像的技術(shù)。體繪制技術(shù)研究的是如何表示、維護(hù)和繪制體數(shù)據(jù)集，從而提供洞察數(shù)據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和理解物質(zhì)復(fù)雜特性的機(jī)制。體繪制技術(shù)最大優(yōu)點(diǎn)是可以探索物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可以描述非定形的物體如肌肉等，而面繪制在這些方面比較弱。精品文檔放心下載（三）信息可視化信息可視化就是利用計(jì)算機(jī)支撐的、交互的、對(duì)抽象數(shù)據(jù)的可視表示，來增強(qiáng)人們對(duì)這些抽象信息的認(rèn)知。信息可視化是將謝謝閱讀.非空間數(shù)據(jù)的信息對(duì)象的特征值抽取、轉(zhuǎn)換、映射、高度抽象與整合，用圖形、圖像、動(dòng)畫等方式表示信息對(duì)象內(nèi)容特征和語義的過程。信息對(duì)象包括文本、圖像、視頻和語音等類型，它們的可視化是分別采用不同模型方法來實(shí)現(xiàn)的。精品文檔放心下載信息可視化研究人、計(jì)算機(jī)表示的信息以及它們相互影響的技術(shù)。而人機(jī)交互是研究人、計(jì)算機(jī)以及它們相互影響的技術(shù)。信息可視化可以看作是從數(shù)據(jù)信息到可視化形式再到人的感知系統(tǒng)的可調(diào)節(jié)的映射。信息可視化可分為一維數(shù)據(jù)、二維數(shù)據(jù)、三維數(shù)據(jù)、多維數(shù)據(jù)、時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)、層次數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的可視化7類。精品文檔放心下載（四）知識(shí)可視化知識(shí)可視化是在科學(xué)計(jì)算可視化、數(shù)據(jù)可視化、信息可視化基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新興研究領(lǐng)域，應(yīng)用視覺表征手段，促進(jìn)群體知識(shí)的傳播和創(chuàng)新。謝謝閱讀知識(shí)可視化研究的是視覺表征在提高兩個(gè)或兩個(gè)以上人之間的知識(shí)傳播和創(chuàng)新中的作用。這樣一來，知識(shí)可視化指的是所有可以用來建構(gòu)和傳達(dá)復(fù)雜知識(shí)的圖解手段。除了傳達(dá)事實(shí)信息之外，知識(shí)可視化的目標(biāo)是傳輸見解、經(jīng)驗(yàn)、態(tài)度、價(jià)值觀、期望，觀點(diǎn)、意見和預(yù)測(cè)等，并以這種方式幫助他人正確地重構(gòu)、記憶和應(yīng)用這些知識(shí)。知識(shí)可視化與信息可視化有著本質(zhì)差別，信息可視化的目標(biāo)在于從大量的抽象數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)一些新的見解，或者簡(jiǎn)單地使存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)更容易被訪問；而知識(shí)可視化則是通過精品文檔放心下載.提供更豐富的表達(dá)他們所知道內(nèi)容的方式，以提高人們之間的知識(shí)傳播和創(chuàng)新。謝謝閱讀三、可視化的應(yīng)用可視化的應(yīng)用范圍十分廣泛，幾乎可以應(yīng)用于自然科學(xué)、工程技術(shù)、金融、農(nóng)業(yè)和商業(yè)等各種領(lǐng)域，其中醫(yī)學(xué)、氣象預(yù)報(bào)、油氣勘探、地質(zhì)學(xué)和地理學(xué)等是可視化的典型應(yīng)用?？梢暬闹匾栽谟?，通過提供對(duì)數(shù)據(jù)和知識(shí)的可視化建立用戶與數(shù)據(jù)系統(tǒng)交互的良好溝通渠道，可以利用人類的專業(yè)知識(shí)和模式識(shí)別能力評(píng)估和提高挖掘出的結(jié)果模式的有效性，提供對(duì)挖掘結(jié)果的可視化顯示，使用戶對(duì)結(jié)果模式能夠有深刻直觀的理解。精品文檔放心下載（一）數(shù)據(jù)挖掘可視化數(shù)據(jù)挖掘比較公認(rèn)的描述性定義是由U．M．Fayyad等給出的，即數(shù)據(jù)挖掘是從數(shù)據(jù)集中識(shí)別出有效的、新穎的、潛在有用的以及最終可理解的模式的非平凡過程。感謝閱讀數(shù)據(jù)挖掘可視化的目的是使用戶能夠交互地瀏覽數(shù)據(jù)以及挖掘過程等。當(dāng)要識(shí)別的不規(guī)則事物是一系列圖形而不是數(shù)字表格時(shí)，人的識(shí)別的速度是最快的。數(shù)據(jù)挖掘可視化分為3類。一是源數(shù)據(jù)可視化，源數(shù)據(jù)可視化是用于表現(xiàn)源數(shù)據(jù)的分布情況和特性表現(xiàn)。二是數(shù)據(jù)挖掘過程可視化，可以使用戶更形象的了解挖掘的流程。三是數(shù)據(jù)挖掘結(jié)果可視化。結(jié)果可視化是將挖掘出來的知識(shí)和結(jié)果用可視化的形式表現(xiàn)出來，比如柱狀圖等，有助于更形象的理解結(jié)果的含義。結(jié)果可視化應(yīng)用比較多，畢竟大多謝謝閱讀.數(shù)研究成果最后的用戶他們最關(guān)心的還是結(jié)果，所以結(jié)果可視化是一個(gè)很重要的部分。精品文檔放心下載可視化技術(shù)與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的結(jié)合形成的可視數(shù)據(jù)挖掘經(jīng)歷了若干階段。一是初級(jí)圖表可視化階段，在此階段只是利用圖表、曲線（直方圖、餅圖等）顯示數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)信息（總和、均值等）；二是信息查詢可視化階段，此階段主要利用可視化的人機(jī)界面，用圖形、圖像顯示查詢結(jié)果，對(duì)復(fù)雜的查詢起到直觀的表達(dá)，便于用戶理解；三是可視數(shù)據(jù)挖掘階段，此階段可以用圖形方式表示數(shù)據(jù)之間的內(nèi)在聯(lián)系及發(fā)展規(guī)律，并引導(dǎo)整個(gè)數(shù)據(jù)挖掘過程的進(jìn)行。感謝閱讀（二）復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)可視化人們通過對(duì)Web網(wǎng)絡(luò)、社會(huì)關(guān)系網(wǎng)絡(luò)、生物網(wǎng)絡(luò)等的研究,發(fā)現(xiàn)，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜,如果僅用數(shù)據(jù)表格或文字的形式來表示網(wǎng)絡(luò)，理解起來非常困難,導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)所包含的信息無從體現(xiàn)。將復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)方便、直觀地表示出來的最好方法是將其進(jìn)行可視化。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)可視化研究涉及復(fù)雜系統(tǒng)、圖論、統(tǒng)計(jì)學(xué)、數(shù)據(jù)挖掘、信息可視化以及人機(jī)交互等多個(gè)領(lǐng)域。其中受關(guān)注程度最多的一個(gè)問題是可視化算法,包括布點(diǎn)算法和可視化壓縮算法。它的典型應(yīng)用包括可視化信息檢索、可視化通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、可視化基因網(wǎng)絡(luò)或蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)和可視化交通網(wǎng)等。精品文檔放心下載（三）物流可視化現(xiàn)代物流業(yè)是運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)對(duì)其生產(chǎn)、經(jīng)營和承運(yùn)的物精品文檔放心下載.資的流通過程中所產(chǎn)生的文本、圖像數(shù)據(jù)、聲音、語音、視頻等所有數(shù)字化信息進(jìn)行采集、分類、傳遞、匯總、識(shí)別、跟蹤、查詢等一系列處理活動(dòng)，在符合管理要求的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)物資流動(dòng)過程的控制，從而降低成本、提高效益的管理活動(dòng)。物流可視化是可視化技術(shù)在物流領(lǐng)域的綜合應(yīng)用，它包含了物流信息的采集、傳輸、分類、匯總、圖形化顯示等一系列過程，以及完成這些過程所需的軟硬件。實(shí)現(xiàn)物流可視化的目的就是為了幫助人們更好地理解物流信息的本質(zhì)和更方便地操縱信息。謝謝閱讀（四）農(nóng)業(yè)可視化利用數(shù)據(jù)可視化實(shí)現(xiàn)植物在三維空間中的生長(zhǎng)發(fā)育過程。利用三維建模與數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，提供對(duì)新農(nóng)村規(guī)劃設(shè)計(jì)與新農(nóng)村規(guī)劃管理項(xiàng)目審批的直觀、可行的可視化輔助手段，為有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)做出最終決策提供幫助。感謝閱讀（五）音樂可視化音樂可視化是對(duì)音樂表達(dá)的一種非主觀的解釋和判斷,是為理解、分析、比較音樂的表現(xiàn)力和內(nèi)部結(jié)構(gòu)提供的一種呈現(xiàn)技術(shù)。音樂可視化在對(duì)音樂的特征如波形、頻率、音調(diào)、音高、節(jié)奏、速度、音色等進(jìn)行提取之后映射到相應(yīng)的可視化效果這種可視化效果具體形式多樣,可以是煙霧、水波、火焰等的變化特別是基于計(jì)算機(jī)圖形圖像變換處理而產(chǎn)生的、復(fù)雜的、全新的視覺效果,如虛擬角色小動(dòng)物或人的動(dòng)作變化及其虛擬場(chǎng)景的變幻、音樂的音符、音高、節(jié)拍等的具體形象化視覺效果等,更動(dòng)人心弦。謝謝閱讀.四、存在的問題和發(fā)展方向存在的問題包括：第一是如何提高可視化顯示空間和時(shí)間分辨率，以滿足虛擬與物理現(xiàn)實(shí)可視化表示的需求；第二是可視化和其它技術(shù)的集成，可視化需要與網(wǎng)絡(luò)、語音、人工視覺、計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)合起來；第三是找到有效的方法可視化高維數(shù)值的信息，或者非數(shù)值的信息，一個(gè)好的可視化展示會(huì)使所有信息清晰、分辨性強(qiáng)，同時(shí)利于尋找可視化后的規(guī)律和聯(lián)系；第四是人機(jī)可視化交互，發(fā)現(xiàn)有效的可視化表示方式并用于直接操作用戶和可視化系統(tǒng)進(jìn)行交互，以及用于多個(gè)用戶間的合作交互；第五是定義有效的抽象，以便用戶和可視化系統(tǒng)的交互操作，注意有效的抽象應(yīng)兼顧可視化表示和易于使用；第六，已有的可視化算法和工具大多用于顯示存在的靜態(tài)結(jié)構(gòu),但靜態(tài)結(jié)構(gòu)無法確切描述現(xiàn)實(shí)中持續(xù)演變的真實(shí)情況，怎樣實(shí)