基于四叉樹(shù)網(wǎng)格的快速層次聚類(lèi)熱圖可視化研究.pdf

1、圖作為反映數(shù)據(jù)中攜帶信息最重要的一種表達(dá)方式，在許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。而熱圖是超越傳統(tǒng)圖形意義的一種新型的信息可視化方式，在現(xiàn)代的可視化領(lǐng)域中，熱圖的使用更加廣泛。然而隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，數(shù)據(jù)不僅在多元素、多維度等數(shù)據(jù)屬性上劇增，尤其是在數(shù)據(jù)規(guī)模上急劇增加，使目前的方法在大規(guī)模數(shù)據(jù)進(jìn)行熱圖可視化繪制上效率大大降低，甚至超過(guò)機(jī)器的負(fù)載，導(dǎo)致程序崩潰無(wú)法進(jìn)行數(shù)據(jù)可視化的繪制。針對(duì)這一問(wèn)題，本文提出一種基于四叉樹(shù)網(wǎng)格的快速層次聚類(lèi)熱圖可視

2、化方法，通過(guò)對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類(lèi)預(yù)處理，進(jìn)而利用可視化技術(shù)將預(yù)處理數(shù)據(jù)信息采用熱圖的形式進(jìn)行展現(xiàn)。
　　首先，針對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理時(shí)選擇合適的聚類(lèi)方法從數(shù)量級(jí)上減少數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的多種聚類(lèi)方法進(jìn)行仔細(xì)研究和分析，綜合各個(gè)聚類(lèi)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了一種基于四叉樹(shù)網(wǎng)格的快速層次聚類(lèi)算法。該算法適用于大規(guī)模數(shù)據(jù)的聚類(lèi)，避免多次聚類(lèi)造成數(shù)據(jù)信息的丟失，且聚類(lèi)后的數(shù)據(jù)質(zhì)量較高,并在最大程度上保留原數(shù)據(jù)的特性。
　　其次，根據(jù)預(yù)處理后的

3、數(shù)據(jù)，計(jì)算數(shù)據(jù)熱點(diǎn)產(chǎn)生的熱值。將預(yù)處理后新的數(shù)據(jù)中心點(diǎn)看作熱點(diǎn)，通過(guò)高斯函數(shù)擬合計(jì)算每個(gè)熱點(diǎn)(多條數(shù)據(jù))對(duì)周?chē)赜虍a(chǎn)生的作用值，將所有熱點(diǎn)對(duì)區(qū)域的作用值累加。計(jì)算結(jié)果作為最后的熱度值，利用可視化技術(shù)進(jìn)行三維熱圖的繪制。
　　再次，根據(jù)三維熱圖的體數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，提出一種簡(jiǎn)化的光線投射方法，利用GPU強(qiáng)大的并行處理能力和著色器可編程的特性，直接在著色器中計(jì)算經(jīng)緯度對(duì)應(yīng)熱值，把熱值按比例轉(zhuǎn)換成高度再根據(jù)比例值賦顏色值進(jìn)行三維熱圖的繪制，相