RDF / XML本体：用Java转换为JSON（-LD）树

Question

我正在尝试处理以Protégé创建的RDF / XML格式存储的现有本体（OWL 2.0），以Java中的JSON / JSON-LD树表示形式。 目标是在单独的vue.js Web应用程序中使用此处理后的数据进行可视化。

不幸的是，我正在努力做到这一点。

我正在尝试处理的数据：

这是我要处理的本体（示例本体）：

<?xml version="1.0"?>
<rdf:RDF xmlns="urn:absolute:example.com/"
     xml:base="urn:absolute:example.com/"
     xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#"
     xmlns:owl="http://www.w3.org/2002/07/owl#"
     xmlns:xml="http://www.w3.org/XML/1998/namespace"
     xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#"
     xmlns:rdfs="http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#">
    <owl:Ontology rdf:about="urn:absolute:example.com/"/>



    <!-- 
    ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
    //
    // Classes
    //
    ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
     -->




    <!-- urn:absolute:example.com/#CPU -->

    <owl:Class rdf:about="urn:absolute:example.com/#CPU">
        <rdfs:subClassOf rdf:resource="urn:absolute:example.com/#Hardware"/>
    </owl:Class>



    <!-- urn:absolute:example.com/#Enduser_Application -->

    <owl:Class rdf:about="urn:absolute:example.com/#Enduser_Application">
        <rdfs:subClassOf rdf:resource="urn:absolute:example.com/#Software"/>
    </owl:Class>



    <!-- urn:absolute:example.com/#GPU -->

    <owl:Class rdf:about="urn:absolute:example.com/#GPU">
        <rdfs:subClassOf rdf:resource="urn:absolute:example.com/#Hardware"/>
    </owl:Class>



    <!-- urn:absolute:example.com/#HDD -->

    <owl:Class rdf:about="urn:absolute:example.com/#HDD">
        <rdfs:subClassOf rdf:resource="urn:absolute:example.com/#Storage"/>
    </owl:Class>



    <!-- urn:absolute:example.com/#Hardware -->

    <owl:Class rdf:about="urn:absolute:example.com/#Hardware"/>



    <!-- urn:absolute:example.com/#Keyboard -->

    <owl:Class rdf:about="urn:absolute:example.com/#Keyboard">
        <rdfs:subClassOf rdf:resource="urn:absolute:example.com/#Peripherals"/>
    </owl:Class>



    <!-- urn:absolute:example.com/#Mainboard -->

    <owl:Class rdf:about="urn:absolute:example.com/#Mainboard">
        <rdfs:subClassOf rdf:resource="urn:absolute:example.com/#Hardware"/>
    </owl:Class>



    <!-- urn:absolute:example.com/#Monitor -->

    <owl:Class rdf:about="urn:absolute:example.com/#Monitor">
        <rdfs:subClassOf rdf:resource="urn:absolute:example.com/#Peripherals"/>
    </owl:Class>



    <!-- urn:absolute:example.com/#Mouse -->

    <owl:Class rdf:about="urn:absolute:example.com/#Mouse">
        <rdfs:subClassOf rdf:resource="urn:absolute:example.com/#Peripherals"/>
    </owl:Class>



    <!-- urn:absolute:example.com/#Operating_System -->

    <owl:Class rdf:about="urn:absolute:example.com/#Operating_System">
        <rdfs:subClassOf rdf:resource="urn:absolute:example.com/#Software"/>
    </owl:Class>



    <!-- urn:absolute:example.com/#Peripherals -->

    <owl:Class rdf:about="urn:absolute:example.com/#Peripherals">
        <rdfs:subClassOf rdf:resource="urn:absolute:example.com/#Hardware"/>
    </owl:Class>



    <!-- urn:absolute:example.com/#Printer -->

    <owl:Class rdf:about="urn:absolute:example.com/#Printer">
        <rdfs:subClassOf rdf:resource="urn:absolute:example.com/#Peripherals"/>
    </owl:Class>



    <!-- urn:absolute:example.com/#SSD -->

    <owl:Class rdf:about="urn:absolute:example.com/#SSD">
        <rdfs:subClassOf rdf:resource="urn:absolute:example.com/#Storage"/>
    </owl:Class>



    <!-- urn:absolute:example.com/#Software -->

    <owl:Class rdf:about="urn:absolute:example.com/#Software"/>



    <!-- urn:absolute:example.com/#Storage -->

    <owl:Class rdf:about="urn:absolute:example.com/#Storage">
        <rdfs:subClassOf rdf:resource="urn:absolute:example.com/#Hardware"/>
    </owl:Class>



    <!-- urn:absolute:example.com/#Video_Game -->

    <owl:Class rdf:about="urn:absolute:example.com/#Video_Game">
        <rdfs:subClassOf rdf:resource="urn:absolute:example.com/#Enduser_Application"/>
    </owl:Class>



    <!-- urn:absolute:example.com/#Word_Processor -->

    <owl:Class rdf:about="urn:absolute:example.com/#Word_Processor">
        <rdfs:subClassOf rdf:resource="urn:absolute:example.com/#Enduser_Application"/>
    </owl:Class>
</rdf:RDF>



<!-- Generated by the OWL API (version 4.2.8.20170104-2310) https://github.com/owlcs/owlapi -->

这是我想将此本体转换成的结构（最好是在JSON或JSON-LD中）：

Protégé屏幕截图（Imgur）

Thing
|-- Hardware
  |-- CPU
  |-- GPU
  |-- Mainboard
  |-- Peripherals
    |-- Keyboard
    |-- Monitor
    |-- Mouse
    |-- Printer
  |-- Storage
    |-- HDD
    |-- SSD
|-- Software
  |-- Enduser_Application
    |-- Video_Game
    |-- Word_Processor
  |-- Operating_System

但是，本体通过其subclassOf属性定义了类之间完全相反的关系。 因此，事情似乎变得更加困难。

先前的方法

我已经尝试了几种不同的方法。

1. 使用Apache Jena

    Model model = ModelFactory.createOntologyModel(); model.read(ontology, "OWL"); model.write(new BufferedWriter(f), "JSON-LD"); 

   目前，这似乎工作“最佳”。 我最终得到一个以树表示形式包含JSON-LD数据的字符串。 但是，类关系是相反的：

   例如，顶层由元素Keyboard，Monitor，Mouse，Printer等组成。 它们各自的超类作为子元素附加。

如果有一种使用Apache Jena来逆转关系的方法，那将非常酷。 我目前无法想到一种可能的方式。

2. 使用owlapi

   由于某种原因，owlapi对我完全不起作用。 它一直无法解析我的本体。

3. 使用JSON-LD框架（使用方法1的输出）

   我注意到JSON-LD具有所谓的“成帧”功能，该功能实质上允许您将数据重新适配到已定义的框架中。

   我修改了JSON-LD的@reverse关键字以及rdfs:subclassOf希望从本质上扭转这种关系。 但是，我也无法使它正常工作，而且我对JSON-LD也不完全了解。 因此，我有些挣扎。

这已经给我带来了一些不眠之夜。 如果有人知道解决方案，或者可以给我提示如何解决此问题，我将非常高兴。

非常非常感谢。

Answer 1

我检查了一下，确实可以使用OWL API加载您的本体并将其保存为JsonLD格式。 不过，正如@Ignazio指出的那样，我怀疑它能否解决您的问题。 为了打印出树形结构，您需要访问一个推理器，从中可以查询包含关系。

这是一个代码示例，用于加载和保存本体并将其打印为树形结构。

private static Logger logger = LoggerFactory
        .getLogger(owl.api.test.StandaloneOWLNamedIndividualRetrievalv5.AppHardwareTest.class);
// Why This Failure marker
private static final Marker WTF_MARKER = MarkerFactory.getMarker("WTF");

static OWLReasoner reasoner;

static void printChildren(NodeSet<OWLClass> owlClasses) {
    for (Node<OWLClass> node : owlClasses) {
        logger.trace(node.getRepresentativeElement().toString());
        if (!node.getRepresentativeElement().isBottomEntity())
            printChildren(reasoner.getSubClasses(node.getRepresentativeElement()));
    }       
}

public static void main(String[] args) {
    try {
        // Setup physical IRI for storing ontology
        Path path = Paths.get(".").toAbsolutePath().normalize();
        IRI loadDocumentIRI = IRI.create("file:" + path.toFile().getAbsolutePath() + "/hardware.owl");
        IRI saveDocumentIRI = IRI.create("file:" + path.toFile().getAbsolutePath() + "/hardwareSave.txt");

        // Initialize
        OWLOntologyManager manager = OWLManager.createOWLOntologyManager();
        OWLOntology ontology = manager.loadOntologyFromOntologyDocument(loadDocumentIRI);

        // Write to JsonLD format
        OWLDocumentFormat ontologyFormat = new RDFJsonLDDocumentFormat();
        manager.saveOntology(ontology, ontologyFormat, saveDocumentIRI);        

        // Print tree structure
        OWLReasonerFactory reasonerFactory = new JFactFactory();
        reasoner = reasonerFactory.createReasoner(ontology);            
        Node<OWLClass> top = reasoner.getTopClassNode();
        logger.trace(top.getRepresentativeElement().toString());
        printChildren(reasoner.getSubClasses(top.getRepresentativeElement()));          
    } catch (Throwable t) {
        logger.error(WTF_MARKER, t.getMessage(), t);
    }
}

希望对您有所帮助。 祝好运。