內容簡介
本書以設計思維與可視化作為切入點,立足迎合新工科建設對創新人才培養的目標,依託數據可視化課程做一些積極探討,撰寫一本能夠有效支撐該課程的新型教材。本書首先在數據可視化的定義、歷史和數據建模等的基礎上,進一步介紹針對不同數據形態(如文檔、音視頻、時空數據、圖和層次數據、高維數據等)的具體可視化技術及研究前沿;然後介紹設計思維的定義及相關模型;最後通過不同領域的案例演示如何將設計思維的理念用於具體的可視系統的設計與實現中。
本書可作為高等院校計算機、軟件工程專業高年級本科生、研究生的教材,也可作為對可視化和可視設計比較熟悉且對設計思維有興趣的開發人員、廣大科技工作者和研究人員的參考用書。
目錄
第 一 部 分
第1章 數據可視化概述3
1 1數據可視化的定義3
1 2數據可視化的形態及演化4
1 3數據可視化的研究領域9
1 3 1科學可視化9
1 3 2信息可視化10
1 3 3可視分析10
1 4感知與信息處理11
1 4 1感知處理模型11
1 4 2人類視覺12
1 4 3色彩14
1 5數據可視系統設計與評測16
1 5 1數據可視系統設計16
1 5 2數據可視系統評測22
第2章 數據基礎26
2 1概述26
2 2數據類型27
2 2 1基本數據類型27
2 2 2數據集類型28
2 3屬性類型31
2 3 1用於分類的屬性類型31
2 3 2用於排序的屬性類型: 定性與定量32
2 3 3具有層次結構的屬性32
2 4語義33
2 4 1鍵與值的語義33
2 4 2時間的語義352 5數據預處理36
2 5 1數據清洗36
2 5 2數據集成36
2 5 3數據轉換36
2 5 4數據規約37
第3章 多模態數據可視化38
3 1概述38
3 2文本和文檔可視化38
3 2 1文檔相似性可視化39
3 2 2文檔內容可視呈現47
3 2 3文本情感可視分析56
3 2 4文檔探索技術58
3 3圖像可視化60
3 4視頻可視化62
3 4 1視頻內容可視分析62
3 4 2視頻情感可視分析65
3 5音頻可視化65
3 5 1面向音樂作品的可視分析65
3 5 2面向音樂集的可視分析69
3 5 3面向音樂家的可視分析70
3 5 4面向樂器的可視分析71
第4章 時空數據可視分析73
4 1概述73
4 2空間標量場可視化74
4 3空間向量場可視化77
4 3 1直接的可視化方法77
4 3 2向量場聚類與可視化79
4 3 3基於幾何的可視化方法79
4 3 4基於紋理的可視化方法82
4 4空間張量場可視化85
4 4 1張量圖示符85
4 4 2基於幾何的方法87
4 4 3基於紋理的方法88
4 4 4基於拓撲的方法89
4 5時空軌跡可視化92
4 5 1交通軌跡可視分析93
4 5 2運動軌跡可視分析100
第5章 圖和層次數據可視化104
5 1背景知識104
5 1 1圖的定義和分類105
5 1 2圖的預處理105
5 2圖的可視表示106
5 2 1靜態圖的可視表示106
5 2 2動態圖的可視表示117
5 3圖可視化中的交互130
5 3 1視圖交互130
5 3 2可視抽象交互130
5 3 3數據交互131
5 4圖分析132
5 4 1圖結構分析132
5 4 2圖比較133
第6章 高維數據可視分析134
6 1概述134
6 2數據變換134
6 3可視映射136
6 4用戶交互138
第7章 沉浸式可視分析141
7 1概述141
7 2多感知沉浸式分析142
7 2 1視覺感知142
7 2 2聽覺感知144
7 2 3觸覺感知144
7 2 4嗅覺和味覺感知145
7 3面向沉浸式分析的交互146
7 3 1觸摸交互146
7 3 2實體交互146
7 3 3筆式交互146
7 3 4手勢交互147
7 3 5凝視交互147
7 3 6物理漫遊147
7 4協作沉浸式分析148
7 4 1定義與分類148
7 4 2共位置同步協作148
7 4 3分布式同步協作150
7 4 4分布式異步協作150
7 4 5共位置異步協作151
7 4 6混合存在協作152
第8章 人工智能與可視分析153
8 1概述153
8 2面向人工智能的可視化153
8 2 1數據質量改善154
8 2 2特徵工程155
8 2 3模型機理解釋156
8 3人工智能驅動的可視化162
8 3 1數據處理162
8 3 2數據映射162
8 3 3交流見解163
8 3 4風格遷移163
8 3 5交互163
8 3 6解讀163
8 3 7用戶畫像165
第 二 部 分
第9章 設計思維簡介1699 1概述169
9 1 1設計170
9 1 2思維170
9 2設計思維的提出174
9 3設計思維的特點176
9 4設計思維的應用178
9 4 1生物醫學儀器課程中的設計思維實踐178
9 4 2應用設計思維製作遊戲控制器原型180
第10章 設計思維模型與實施184
10 1設計思維模型184
10 1 1斯坦福模型184
10 1 2Brown模型186
10 1 3IDEO模型186
10 1 4IBM模型188
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