數據可視化, 2/e

陳為(http://www.cad.zju.edu.cn/home/chenwei; chenwei@cad.zju.edu.cn)，浙江大學計算機學院CAD&CG國家重點實驗室，教授，博導，國家優秀青年基金獲得者，十三五國家重點研發專項“雲計算與大數據”總體組與指南組專家。研究興趣是可視分析與醫療人工智能。承擔國家自然科學基金重點項目等國家項目十餘項。發表國際頂尖學術期刊和會議論文100餘篇，其中包括IEEE/ACM Transactions和IEEE VIS頂級期刊和會議論文40餘篇。出版著作5部。擔任數個國際一流學術會議的大會論文主席、國際SCI期刊JVLC副主編、IEEE CG&A和JOV編委。

目錄
基礎篇
第1章數據可視化簡介2 
1.1可視化釋義2 
1.2可視化簡史8 
1.3數據可視化詳解23 
1.3.1數據科學的發展23 
1.3.2數據可視化的意義25 
1.3.3數據可視化分類29 
1.3.4數據可視化與其他學科領域的關係38 
1.4數據可視化研究挑戰43 
參考文獻44 

第2章視覺感知與認知47 
2.1視覺感知和認知47 
2.1.1視覺感知和認知的定義48 
2.1.2視覺感知處理過程48 
2.1.3格式塔理論49 
2.1.4相關實驗56 
2.2顏色57 
2.2.1顏色刺激理論57 
2.2.2色彩空間61 
2.3視覺編碼原則66 
2.3.1相對判斷和視覺假象66 
2.3.2標記和視覺通道69 
2.3.3視覺通道的概念71 
2.3.4視覺通道的特性77 
參考文獻88 

第3章數據91 
3.1總覽91 
3.2數據基礎96 
3.2.1數據分類96 
3.2.2數據集96
3.2.3數據相似度與密度97 
3.3數據獲取、清洗和預處理98 
3.3.1數據獲取98 
3.3.2數據清洗99 
3.3.3數據精簡102 
3.3.4其他常用的數據預處理步驟103 
3.4數據組織與管理104 
3.4.1數據整合與集成106 
3.4.2數據庫與數據倉庫108 
3.5數據分析與挖掘111 
3.5.1探索式數據分析113 
3.5.2聯機分析處理113 
3.5.3數據挖掘116 
3.6數據科學與可視化118 
3.6.1數據工作流118 
3.6.2可視數據挖掘122 
3.7數據科學的挑戰130 
參考文獻131 

第4章數據可視化基礎136 
4.1數據可視化基本框架136 
4.1.1數據可視化流程136 
4.1.2數據可視化設計140 
4.2可視化中的數據143 
4.2.1數據認知143 
4.2.2數據類型143 
4.3可視化的基本圖表145 
4.3.1原始數據繪圖145 
4.3.2簡單統計值標繪150 
4.3.3多視圖協調關聯151 
4.4可視化設計原則153
4.4.1數據到可視化的直觀映射153 
4.4.2視圖選擇與交互設計155 
4.4.3信息密度——數據的篩選156 
4.4.4美學因素157 
4.4.5動畫與過渡159 
4.4.6可視化隱喻163 
4.4 .7顏色與透明度164 
4.5可視化理論發展164 
4.5.1圖形符號學165 
4.5.2關係數據的圖形表示166 
4.5.3圖形語法167 
4.5.4基於數據類型的研究168 
4.5.5基於數據狀態模型的研究169 
4.5.6多維關係數據庫可視化分析系統170 
參考文獻171 

時空數據篇
第5章空間標量場可視化174 
5.1一維標量場可視化174 
5.2二維標量場可視化176 
5.2.1顏色映射177 
5.2.2等值線178 
5.2.3高度圖179 
5.3三維標量場數據可視化179 
5.3.1空間數據表達182 
5.3.2空間數據特徵計算187 
5.3.3間接體繪製192 
5.3.4規則三維標量場的直接體可視化197 
5.3.5不規則體數據的體可視化221 
參考文獻233

第6章大規模多變量空間數據場可視化243 
6.1大規模空間標量場數據的實時可視化244 
6.1.1大規模空間標量場數據的單機繪製244 
6.1.2大規模空間標量場數據的並行繪製245 
6.1 .3時變空間標量場數據加速繪製方法247 
6.2時變異構空間數據場的特徵追踪與可視化248 
6.2.1時變空間標量場數據的特徵提取248 
6.2.2異構數據的特徵融合249 
6.2 .3時變空間標量場數據的特徵追踪250 
6.3空間向量場數據可視化253 
6.3.1圖標法255 
6.3.2幾何法257 
6.3.3紋理法262 
6.3.4拓撲法265 
6.4空間張量場數據可視化267 
6.4.1張量場的數學描述268 
6.4.2基於幾何的方法271 
6.4.3基於紋理的方法275 
6.4.4基於拓撲的方法278 
6.4.5高階張量場可視化281 
6.5多變量空間數據場可視化282 
6.5.1多變量空間數據場的特徵表達與關聯分析283 
6.5.2多變量空間數據場的可視化與交互287 
參考文獻290 

第7章時變數據可視化305 
7. 1時間屬性的可視化307
7.1.1線性和周期時間可視化308 
7.1.2日曆時間可視化312 
7.1.3分支和多角度時間可視化314 
7.1.4時間屬性的動態可視化319 
7.2多變量時變型數據可視化320 
7.2.1基於線表示的可視化321 
7.2.2基於圖結構的可視化325 
7.2.3時間序列數據的可視化交互326 
7.3流數據可視化327 
7.3.1流數據可視化模型327 
7.3.2流數據處理技術328 
7.3.3流數據可視化案例331 
7.3.4並行流計算框架337 
參考文獻339 

非時空數據篇
第8章層次和網絡數據可視化344 
8.1層次數據344 
8.1.1層次數據的可視化348 
8.1.2節點-鏈接法349 
8.1.3空間填充法357 
8.1.4其他方法365 
8.2網絡數據367 
8.2.1網絡和圖367 
8.2.2網絡數據可視化368 
8.2.3網絡數據的地圖隱喻可視化382 
8.2.4超圖及其可視化385 
8.2.5動態網絡數據可視化387 
8.2.6圖可視化的視覺效果390
8.2.7圖可視化中的交互398 
8.2.8網絡數據可視化的挑戰400 
參考文獻401 

第9章文本和文檔可視化409 
9.1文本可視化釋義409 
9.1.1文本信息的層級409 
9.1.2文本可視化的研究內容與任務410 
9.1.3文本可視化流程411 
9.2文本信息分析基礎412 
9.2.1分詞技術和詞幹提取412 
9.2.2數據模型413 
9.3文本內容可視化417 
9.3.1基於關鍵詞的文本內容可視化417 
9.3. 2時序性的文本內容可視化421 
9.3.3文本特徵的分佈模式可視化424 
9.3.4文檔信息檢索可視化428 
9.3.5軟件可視化430 
9.4文本關係可視化432 
9.4.1文檔相似性可視化432 
9.4.2文本內容關聯可視化435 
9.4.3文檔集合關係可視化437 
9.5文件情感分析可視化439 
9.5.1顧客評價可視化440 
9.5.2情感變化可視化441 
9.5.3情感差異可視化443 
9.6總結444 
參考文獻444 

第10章跨媒體數據可視化448
10.1圖像448 
10.1.1圖像網格448 
10.1.2基於時空採樣的圖像集可視化449 
10.1.3基於相似性的圖像集可視化450 
10.1.4基於海塞圖的社交圖像可視化451 
10.1.5基於故事線的社交圖像可視化452 
10.2視頻453 
10.2.1視頻摘要453 
10.2.2視頻抽象456 
10.3聲音與音樂459 
10.3.1聲樂波形可視化461 
10.3.2聲樂結構的可視化462 
10.4超媒體465 
10.4.1社交媒體可視化468 
10.4.2社交網絡可視化476 
10.5數字生活可視化487 
參考文獻490 

第11章複雜高維多元數據的可視化493 
11.1高維多元數據494 
11.1.1空間映射法495 
11.1.2圖標法511 
11.1.3基於像素圖的方法514 
11.1.4基於動畫的方法517 
11.2非結構化與異構數據的可視化518 
11.2.1非結構化數據518 
11.2.2異構數據520 
11.3大尺度數據的可視化523 
11.3.1基於並行的大尺度數據高分辨率可視化523
11.3.2大尺度數據的分而治之可視化與分析527 
11.4數據不確定性的可視化531 
11.4.1不確定性的基本定義532 
11.4.2不確定性的來源532 
11.4.3不確定性的可視化方法533 
參考文獻550 

用戶篇
第12章可視化中的交互558 
12.1交互準則559 
12.1.1交互延時559 
12.1.2交互成本561 
12.1.3交互場景變化562 
12.2交互分類563 
12.2.1按低階交互操作分類563 
12.2.2按交互操作符與空間分類564 
12.2.3按交互任務分類564 
12.3交互技術565 
12.3.1選擇565 
12.3.2導航567 
12.3.3重配569 
12.3.4編碼571 
12.3.5抽象/具象573 
12.3.6過濾574 
12.3.7關聯579 
12.3.8概覽+細節581 
12.3.9焦點+上下文584 
12.4交互與硬件設備593 
12.4.1交互環境594 
12.4.2交互設備596 
參考文獻599

第13章可視化效果評測與用戶實驗607 
13.1評測流程608 
13.2評測方法609 
13.2.1用戶實驗（User Studies） 609 
13.2.2專家評估（Expert Review/Heuristic Evaluation） 609 
13.2.3案例研究（Case Studies and Use Cases） 610 
13.2.4指標評估（Metrics） 612 
13.2.5眾包（Crowdsourcing） 612 
13.2.6標註（Labeling） 613 
13.3用戶實驗613 
13.3.1確定實驗目標613 
13.3.2準備實驗615 
13.3.3進行實驗619 
13.3.4分析結果並討論619 
13.3.5評測案例分析620 
13.4總結632 
參考文獻632 

第14章面向領域的數據可視化635 
14.1高性能科學計算635 
14.1.1高性能科學可視化的挑戰637 
14.1 .2重要信息的提取和顯示640 
14.1.3原位可視化642 
14.1.4未來挑戰645 
14.2生命科學645 
14.2.1臨床醫學影像645 
14.2.2其他影像651
14.2.3電生理信號655 
14.2.4 OMICS組學658 
14.2.5深度學習662 
14.3其他科學與藝術663 
14.3.1氣候學與氣象中的可視化663 
14.3.2面向藝術的表意性可視化667 
14.4網絡與系統安全的可視化671 
14.4.1基於可視變換的蟲洞攻擊可視化671 
14.4.2可信計算的可視化672 
14.4.3安全日誌數據的可視化673 
14.4.4智能電網數據的可視化673 
14.5商業智能可視化674 
14.5.1商業智能675 
14.5.2商業智能中的數據可視化676 
14.5.3雲端商業智能680 
14.5.4未來趨勢681 
14.6金融數據可視化681 
14.6.1金融數據來源682 
14.6.2金融數據分析的自動化方法683 
14.6.3金融數據可視化方法683 
14.6.4金融數據可視分析686 
參考文獻690 

第15章可視化研究與開發資源698 
15.1可視化軟件698 
15.1.1醫學可視化軟件698 
15.1.2科學可視化軟件700 
15.1. 3信息可視化軟件704
15.1.4可視分析軟件709 
15.2可視化開發工具709 
15.2.1應用程序開發工具709 
15.2.2 Web應用開發工具712 
15.3數據分析和數據挖掘軟件與開發工具714 
15.4可視化數據集資源716 
15.5可視化信息資源718 
15.6海外可視化研究機構719