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申请/专利权人：北京大学

摘要：本发明涉及一种通用的交互式约束图布局系统及布局方法，属于可视化技术领域，该系统包括图数据准备模块、约束模块、建模与计算模块以及结果展示模块，用户通过图数据准备模块导入原始图，从原始图中选择需要优化的子图；约束模块对原始图中的节点施加基于图论中节点距离的约束，对于用户选择的子图数据中的节点，用户自定义约束类型及参数；建模与计算模块将各种约束转化为不同的函数，使用合适的优化算法计算得到用户期望的图布局可视化结果；在结果展示模块中展示各个约束的作用范围及图布局可视化结果。本发明提供的系统及方法能够支持用户便捷自定义约束，得到符合用户期望的图布局可视化结果，同时方便用户理解约束在布局中起到的效果。

主权项：1.一种通用的交互式约束图布局系统，其特征在于，所述系统包括图数据准备模块、约束模块、建模与计算模块以及结果展示模块，其中：图数据准备模块用于用户导入原始图数据，以及从所述原始图数据中选择需要优化的子图数据；约束模块用于为原始图数据和子图数据中的节点施加约束；对于原始图数据中的节点，约束模块使用默认的最短路径算法施加基于图论中节点距离的约束；对于用户选择的子图数据中的节点，用户可自定义约束类型及约束参数；建模与计算模块用于将各种类型的约束转化为不同的函数形式，使用合适的优化算法计算得到符合用户期望的图布局可视化结果；结果展示模块：用于在图布局视图中展示各个约束的作用范围以及图布局可视化结果；所述约束模块包括基本约束子模块和高阶约束子模块，所述基本约束子模块用于定义基本约束，所述基本约束包括位置约束、距离约束、方向约束和角度约束；所述高阶约束子模块用于定义高阶约束，所述高阶约束包括基于位置约束的高阶约束、基于距离约束的高阶约束、基于方向约束的高阶约束和基于角度约束的高阶约束；所述高阶约束可被解构为基本约束的形式；所述建模与计算模块将各种类型的约束转化为不同的函数形式，使用合适的优化算法计算得到符合用户期望的图布局可视化结果，具体包括以下情况：系统将基于图论中节点距离的约束转化为默认的应力函数的形式，使用随机梯度下降优化算法计算应力函数对节点位置的梯度，根据计算得到的梯度移动节点的位置；系统将用户定义的高阶约束转化为基本约束，将基本约束中的软约束转化为目标函数的形式，使用随机梯度下降优化算法计算目标函数对节点位置的梯度，根据计算得到的梯度移动节点的位置；系统将用户定义的高阶约束转化为基本约束，将基本约束中的硬约束转化为投影函数的形式，使用梯度投影优化算法，若节点位置满足所述硬约束，不对节点位置进行移动；若节点位置不满足所述硬约束，移动节点使得其满足所述硬约束，其中节点移动的方向能使得本次移动的距离最短。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 北京大学 一种通用的交互式约束图布局系统及布局方法