一种数据可视化的交互系统的制作方法

1.本发明涉及数据可视化技术领域，具体的，本发明涉及一种数据可视化的交互系统。


背景技术：

2.随着科学技术发展，我们可以测量得到的数据总量大幅提升，于是有了大数据分析和可视化的需求。目前，为了方便专业人员进行数据分析，一般是将检测数据以各种图形的形式显示，并附以统计学分析。人们常常需要对大数据总体做出筛选，对筛选出的子集做出新的、实时的统计学分析和可视化展示。可以实现这个大数据筛选、作图、统计的软件比较少，特别是在终端上通过网页方式实现，由于网络环境的局限性，无法处理大批量的数据。
3.在生命科学研究中，近年来单个体组学信息的精准研究蓬勃发展，包括单外泌体、单细胞、单个细胞器等。单个体的组学检测，包括基因组、转录组、蛋白组等等，可以通过特定的技术实现。我们会因此获得大量的数据，如用邻近编码技术检测单外泌体，我们会得到10000-5000000个个体的数据，每个个体的上千种特征可以被测量，形成一个庞大的数据矩阵。在此背景下，科学家需要一个可视化的工具，以更系统、直观、快捷地获取这个庞大的数据矩阵所包含的信息。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种数据可视化的交互系统，以解决上述的技术问题。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种数据可视化的交互系统，其改进之处在于：包括数据处理模块、数据缓存模块和浏览器端可视化模块，数据处理模块用于将用户数据进行格式转换；数据缓存模块与浏览器端可视化模块连接，用于将格式转换后的用户数据暂存后发送给浏览器端可视化模块；浏览器端可视化模块用于根据用户操作将用户数据进行可视化。
6.在上述系统中，所述的将用户数据进行格式转换，即将csv格式的数据转换成web传输中json数据。
7.在上述系统中，所述的浏览器端可视化模块包括图表主体单元、操作器单元和统计单元，图表主体单元用于将数据进行绘图并展示；操作器单元与图表主体单元连接，用于根据操作器单元中的不同操作，使图表主体单元将数据重新绘图并展示；统计单元与操作器单元连接，用于根据操作器单元中的不同操作，对数据进行分析，并生成可视化的图表。
8.在上述系统中，所述的绘图，即将每一条数据记录绘制成图表主体里的一个点，每条数据记录均包括x、y坐标信息，以及各种标签信息。
9.在上述系统中，所述的操作器单元包括view组件和select组件，view组件与所述的图表主体单元连接，包括total、groups和samples的选项，total选项即初始图表，groups选项或者sample选项将对应标签的点进行位移，使数据按组或样本分开绘图展示；select组件与所述的图表主体单元连接，用于选择数据点并调整绘图中数据点的大小。
10.在上述系统中，所述的位移，即将samples或者groups的类别数目进行开根然后向上取整，得到每一行排列对应类别标签的数量，将所有类型标签依次排列，使图表位于浏览器的中央。
11.在上述系统中，所述的操作器单元还包括protein组件，用于选择数据点并调整数据点的颜色和透明度。
12.在上述系统中，所述的统计单元包括柱状图组件和饼图组件，柱状图组件与所述的的select组件和protein组件连接，用于当从select组件和protein组件选择出对应标签的数据点集后，统计该数据点的标签的数值总和，并绘制柱状图；饼图组件与所述的的select组件和protein组件连接，用于当从select组件和protein组件选择出对应标签的数据点集后，计算group标签每个类别的频数，并绘制饼图。
13.本发明的有益效果是：根据用户操作对数据进行绘图，生成可视化的统计图，以方便用户系统、直观、快捷地获取庞大的数据矩阵所包含的信息，实现与用户的交互。
附图说明
14.附图1为本发明的一种数据可视化的交互系统的原理示意图。
15.附图2-4为本发明的一种数据可视化的交互系统中操作单元进行操作的原理示意图。
16.附图5-6为本发明的一种数据可视化的交互系统中统计单元生成统计图的示意图。
17.附图7为本发明将用户数据进行可视化的实施例之一。
具体实施方式
18.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
19.以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
20.关于本文中的名词解释：json数据格式，即java scriptobject notation，是一种轻量级的数据交换格式，基于javascript(standard ecma-2623rd edition-december 1999)的一个子集。json采用完全独立于语言的文本格式，但是也使用了类似于c语言家族的习惯(包括c,c++,c#,java,javascript,perl,python等)。这些特性使json成为理想的数据交换语言，易于人阅读和编写，同时也易于机器解析和生成，使得网络传输速度快，便于进行前后台交互，以及图标触控数据变化的交互。它会包含多个数据项，每个数据项必定包含一个标签描述，一个具体的数值，当然还可以包括该数据项的其他额外的信息。
21.参照图1所示，本发明提供了一种数据可视化的交互系统，包括数据处理模块、数据缓存模块和浏览器端可视化模块，数据处理模块将上传的csv格式的用户数据进行格式转换，转换成web传输中json数据（即java scriptobject notation），用户将转换后的json数据上传到数据缓存模块，数据缓存模块与浏览器端可视化模块连接，用于将格式转换后的用户数据暂存后发送给浏览器端可视化模块；浏览器端可视化模块用于根据用户操作将用户数据进行可视化，以方便用户（例如科学家）系统、直观、快捷地获取庞大的数据矩阵所包含的信息，实现与用户的交互。
22.用户数据，指的是极大量的单一个体的属性特征和多项特征的测量值，属性特征信息包括：此个体所属的样本（sample），此个体所属样本的样本组（group），此个体所属的类别（cluster）。多项特征，是通过检测已经获取的测量值。数据格式可以为.json 文件。
23.作为实施例之一，数据缓存模块中的数据缓存服务器暂存数据，用于和浏览器交互。一般而言，本身服务器也可以直接转换数据后传给浏览器即可，但是考虑有些数据是用户的数据，需要配合报告，还需要设计用户管理系统；而且数据本身偏大，处理数据、传输数据都用一个服务器也会影响性能。因此，本发明单独提供数据缓存服务器，让用户拿到json文件自已上传再返回浏览器（数据不能直接从本地传给浏览器）。
24.进一步的，所述的浏览器端可视化模块包括图表主体单元、操作器单元和统计单元，图表主体单元用于将数据进行绘图并展示；绘图即将每一条数据记录绘制成图表主体里的一个点，每条数据记录均包括x、y坐标信息，以及各种标签信息，group,sample,cluster,（p1,p2,p3
………
px）括号里的是蛋白；绘图使用svg图表，svg是一种矢量图形数据，可操作性强，且没有分辨率低导致图片质量差的问题。绘图时，先定义一个svg画布，确定画布的长和宽，然后遍历从数据缓存模块（即数据缓存服务器）传来的json数据里的每一条数据记录，根据其的x,y坐标转换成对应的像素位置，然后绘制到svg画布里。
25.操作器单元与图表主体单元连接，用户在操作器单元中进行不同操作，使图表主体单元将数据重新绘图并展示；进一步的，所述的操作器单元包括view组件和select组件，view组件与所述的图表主体单元连接，包括total、groups和samples的选项，total选项即初始图表，groups选项或者sample选项将对应标签的点进行位移，使数据按组或样本分开绘图展示；所述的位移，即将samples或者groups的类别数目进行开根然后向上取整，得到每一行排列对应类别标签的数量，将所有类型标签依次排列，使图表位于浏览器的中央；select组件与所述的图表
主体单元连接，用于选择数据点并调整绘图中数据点的大小；进一步的，所述的操作器单元还包括protein组件，用于选择数据点并调整数据点的颜色和透明度；统计单元与操作器单元连接，用于根据操作器单元中的不同操作，对数据进行分析，并生成可视化的图表。
26.参照图2-4所示，使用时，操作器单元可以选择对应标签的数据点。第一个view组件可以选择total,groups,samples。total为初始的图表。选择groups或者sample，则可将对应标签的点进行位移来达到按组或样本分开数据点的效果。位移的策略为：对samples或者groups的类别数目进行开根然后向上取整得到每一行排列多少个对应类别标签，然后所有类型标签依次排列即可，以保证图表尽量位于浏览器中央。第二个select组件和第三个protein组件可以修改已选择标签数据点的颜色、透明度和大小，以实现高亮数据点的效果。选择select组件时，数据点的大小会变大，非选择状态下，点的大小保持原样；选择protein组件时，数据点的颜色大小透明度会发生改变，例如选择p1这个标签，则不携带p1标签的数据点透明度会降低，携带p1标签的，将数据点p1标签下的数值转换为0-1之间的数，然后转换成对应的渐变色赋给对应的点，同时也将p1标签下的数值赋给点的大小。当选择多个标签，如同时选择了p1、p2时，protein组件旁有个开关按钮是用来控制交集还是并集的，并集，则选择只要携带了p1,p2其中一个标签的数据点；交集，则只有两个标签同时携带的点才会被选择。
27.select组件的manual选择方法，支持通过鼠标长按绘制选取的方式来选择，数据点在manual选择状态下：在图表主体里按下鼠标左键然后移动鼠标，鼠标移动的过程中即可产生一段段小线段组成的不规则图形即选区。在svg画布里实时绘制线段创建出选区。松开鼠标左键，选区绘制结束。在svg画布里将不规则图形填充颜色显示选区。对选区内的数据点添加selected标签，对选区外的点添加unselected标签同时降低其透明度，以实现鼠标自由选择的效果。
28.所述的统计单元包括柱状图组件和饼图组件，柱状图组件与所述的的select组件和protein组件连接，用于当从select组件和protein组件选择出对应标签的数据点集后，统计该数据点的标签的数值总和，并绘制柱状图；饼图组件与所述的的select组件和protein组件连接，用于当从select组件和protein组件选择出对应标签的数据点集后，计算group标签每个类别的频数，并绘制饼图。
29.参照图5-6所示，使用时，统计单元针对操作单元的select组件和protein组件，当从这两个组件选项区，选择出对应标签的数据点集后，统计这些点的(p1,p2,p3
…
px)标签的数值总和，然后绘制柱状图。饼图同样也是针对select和protein选取选出来的点，计算group标签每个类别的频数，然后绘制饼图。
30.本发明将用户数据进行可视化，包括以下的步骤：（1）数据中的坐标信息，将所有个体在x-y坐标上绘图；（2）按照用户操作改变绘图的方式，重新绘图；（3）按照用户操作，绘图时重点突出被点选的个体的集合；（4）按照用户点选的个体集合，后台计算统计信息，绘制包括柱状图、饼图在内的统计图，最终如图7所示。
31.根据操作器单元的点选，用户可以选择出个体子集，如一个样本、一个样本组、一
个类别、拉索选择区域、某个或某几个特征的测量值不为0的个体。个体子集被选择后，数据中可以抽选对应的个体所在的行，形成个体子集的数据，如下：所有个体的数据表点选类别ii之后，个体子集的数据表被选择的个体子集的数据，点击download可以下载个体子集的数据表格。
32.本发明根据用户操作对数据进行绘图，生成可视化的统计图，以方便用户系统、直观、快捷地获取庞大的数据矩阵所包含的信息，实现与用户的交互。
33.以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。

技术特征：
1.一种数据可视化的交互系统，其特征在于：包括数据处理模块、数据缓存模块和浏览器端可视化模块，数据处理模块用于将用户数据进行格式转换；数据缓存模块与浏览器端可视化模块连接，用于将格式转换后的用户数据暂存后发送给浏览器端可视化模块；浏览器端可视化模块用于根据用户操作将用户数据进行可视化。2.如权利要求1所述的一种数据可视化的交互系统，其特征在于：所述的将用户数据进行格式转换，即将csv格式的数据转换成web传输中json数据。3.如权利要求2所述的一种数据可视化的交互系统，其特征在于：所述的浏览器端可视化模块包括图表主体单元、操作器单元和统计单元，图表主体单元用于将数据进行绘图并展示；操作器单元与图表主体单元连接，用于根据操作器单元中的不同操作，使图表主体单元将数据重新绘图并展示；统计单元与操作器单元连接，用于根据操作器单元中的不同操作，对数据进行分析，并生成可视化的图表。4.如权利要求3所述的一种数据可视化的交互系统，其特征在于：所述的绘图，即将每一条数据记录绘制成图表主体里的一个点，每条数据记录均包括x、y坐标信息，以及各种标签信息。5.如权利要求4所述的一种数据可视化的交互系统，其特征在于：所述的操作器单元包括view组件和select组件，view组件与所述的图表主体单元连接，包括total、groups和samples的选项，total选项即初始图表，groups选项或者sample选项将对应标签的点进行位移，使数据按组或样本分开绘图展示；select组件与所述的图表主体单元连接，用于选择数据点并调整绘图中数据点的大小。6.如权利要求5所述的一种数据可视化的交互系统，其特征在于：所述的位移，即将samples或者groups的类别数目进行开根然后向上取整，得到每一行排列对应类别标签的数量，将所有类型标签依次排列，使图表位于浏览器的中央。7.如权利要求5所述的一种数据可视化的交互系统，其特征在于：所述的操作器单元还包括protein组件，用于选择数据点并调整数据点的颜色和透明度。8.如权利要求7所述的一种数据可视化的交互系统，其特征在于：所述的统计单元包括柱状图组件和饼图组件，柱状图组件与所述的的select组件和protein组件连接，用于当从select组件和protein组件选择出对应标签的数据点集后，统计该数据点的标签的数值总和，并绘制柱状图；饼图组件与所述的的select组件和protein组件连接，用于当从select组件和protein组件选择出对应标签的数据点集后，计算group标签每个类别的频数，并绘制饼图。

技术总结
本发明提供了一种数据可视化的交互系统，涉及数据可视化技术领域，该系统包括数据处理模块、数据缓存模块和浏览器端可视化模块，数据处理模块用于将用户数据进行格式转换；数据缓存模块与浏览器端可视化模块连接，用于将格式转换后的用户数据暂存后发送给浏览器端可视化模块；浏览器端可视化模块用于根据用户操作将用户数据进行可视化，以方便用户系统、直观、快捷地获取庞大的数据矩阵所包含的信息，实现与用户的交互。实现与用户的交互。实现与用户的交互。


技术研发人员：吴迪 刘跃飞 蔡延玲
受保护的技术使用者：深圳泌码科技有限公司
技术研发日：2023.05.08
技术公布日：2023/8/28