一种基于平行坐标度量模型的聚类算法及其应用

本文说明了数据挖掘中可视化技术应用的特点与方法,给出了数据挖掘中可视对象与参数的确定及算法分解的方法,并给出基于平行坐标技术的聚类算法的可视化方法与平行坐标的度量模型,以及在K-means算法上的应用方法.结果表明这种方法对于数据及聚类算法K-means的数据挖掘过程的可视化表示是有效的.     

基于平行坐标的信息可视化方法的应用研究

基于平行坐标和聚类理论,通过采用数学模型定义平行坐标,使用编程工具建立平行坐标系统,解决了如何显示多维数据集的问题,结合系统聚类法,解决了平行坐标维数过多或数据量过大时,平行坐标屏幕限制、折线重叠、不易于发现各维间的隐含关系等问题,达到用可视化方法协助医生分析客户的健康状况分布,及其健康发展趋势的目的.     

平行坐标原理与研究现状综述

多元数据的平行坐标是信息可视化的主流技术之一.平行坐标的一个显著优点是其具有良好的数学基础,其射影几何解释和对偶特性使它可以很好地同时表达高维数据在多个低维子空间的投影信息.本文首先阐述了平行坐标的基本原理,并且推导了欧式空间的可微曲线在平行坐标空间的表达形式.接着综述了平行坐标的研究现状,分析了平行坐标应用于可视化数据分析和模式识别领域的潜力并且指出了未来的发展方向.     

多维数据的聚类结果可视化技术综述

在很多情况下,人们不仅需要聚类算法给出类标,还需要掌握聚类结构和数据分布情况.为满足后一项需求,出现了许多聚类结果的可视化(简称聚类可视化)技术,以图形的方式将多维数据和其聚类结果显示在二维或三维空间.从直接在二维或三维空间显示数据及其聚类结果、数据经降维(或映射)后显示以及其它显示方式3种角度综述了常用的30多种聚类可视化方法,并对各种方法的优缺点和适用性进行了分析和讨论.     

点得分平行坐标可视化分析方法

提出了一种多元数据的点得分平行坐标表示及可视化分析方法.该方法利用简单贝叶斯公式计算各属性值或属性值区间的频数和点得分,最后根据构建的点得分平行坐标即可进行数据集的可视化分析和未知样本的分类.将该方法应用到一个肝功异常数据集的结果表明,利用该图表示可以有力地揭示数据内在结构和发现知识,从而特别适合应用到疾病诊断等数据分析领域.     

聚类数据挖掘可视化模型方法与技术

面向通用数据资源,研究聚类数据可视化方法与技术,旨在探索有效的数据处理方法,满足信息领域对高维数据处理的要求。通过对高维数据进行降维处理和可视化映射实现,建立K均值算法的聚类数据挖掘可视化系统模型,实现中间聚簇结果、聚类中心、收敛准则函数值三类要素的可视化。利用加利福利亚大学欧文分校(UCI)数据库中的Iris数据集、Wine数据集、Seeds数据集对可视化系统模型方法进行测试。结果表明,该模型实现了对数据集的有效聚类,能够将中间聚类、聚类中心、收敛准则函数值进行实时有效的可视化表达,达到了预期效果。     

基于降维的聚类可视化技术

基于降维或映射技术的聚类结果可视化技术提供了在二维或三维空间直观地分析数据集的聚类结构、聚类质量和分布信息的有效手段.对线性降维可视化方法、非线性降维可视化方法及映射可视化方法等进行了介绍、实例展示和讨论分析,最后对这类方法的优缺点、存在的问题和进一步的研究方向做了总结和展望.     

基于涌现自组织映射的油气层识别及分析

当样本数多、数据维数高时,利用Kohonen自组织特征映射聚类后相邻类簇间容易发生大面积重叠,导致聚类和可视化的效果降低.利用Ultsch涌现自组织特征映射神经网络对测井数据进行聚类,而后分别通过分量图、U矩阵和P矩阵在超环面上进行可视化,并对其结果进行比较分析.该模型可克服Kohonen自组织特征映射的上述缺陷,优化聚类结果.借助该模型进行测井数据的聚类分析与可视化,可为岩性识别提供参考.     

基于相位同步指数的运动想象脑电平行坐标可视化分类

脑电相位同步可以反应大脑不同功能区域之间的连接性能,是当前脑科学研究中最活跃的课题之一。平行坐标作为信息可视化的主流技术,在可视化数据分析和模式识别领域有广泛应用。本文以脑机接口竞赛的运动想象脑电数据(Data Ⅲ)为对象,以平行坐标可视化技术为手段,基于相位同步指数和线性判别分类器对左右手想象意识任务进行识别。结果表明,信息可视化技术为脑机接口系统的实现提供新的思路。     

自组织特征映射网络的分析与应用

数据挖掘的方法主要包括检索和分类两类,而各自都有缺陷.针对这些缺点提出先利用自组织映射的方法对采集的数据进行聚类和可视化,获得一些关于采集到的数据的初步信息.自组织映射法的目的是一个将高维数据非线性的投到一个预先定义好的二维拓扑中.它通过竞争学习的方法达到了降维、聚类、可视化的目的.     

模式特征的几何代数多向量表示方法

模式表示是模式识别的一个基本问题。传统统计模式识别理论中模式特征一般表示为一个数值向量,并被视作维欧式空间中的一个点。这种表示方法只利用了一阶特征,容易丢失模式特征间的关联信息和高阶结构。本文首先阐述了几何代数的公理化定义和一些基本概念,然后将传统的模式特征向量表示推广为几何代数空间的多向量表示,接着讨论了该表示的两种特例,最后阐述了基于该多向量表示进行特征提取和分类的一般思想和需要进一步研究的问题。     

基于平行坐标技术的关联规则可视化模型

数据挖掘可视化是数据挖掘过程中的重要组成部分.通过交互式数据挖掘可以增强挖掘结果的可理解性和可信度.平行坐标技术是数据挖掘可视化技术中的一个重要技术之一,该文在这种技术的基础上,提出了一种基于此技术的关联规则的可视化模型及显示方法.在最后对现有的关联规则的可视化方法进行了比较,论文中提出的显示模型在海量多维规则的显示和交互式操作上表现较为突出.     

基于PVM的并行编程技术及其对温度场的可视化

 首先介绍了基于PVM分布式平台的并行编程技术以及科学计算可视化的基本概况、数据场可视化的流程,接着在Visual C⁺⁺ 6.0可视化编程环境下对温度场可视化应用进行了并行程序设计.     

数据可视化研究综述

数据可视化对于从海量数据中发现规律、增强数据表现、提升交互效率具有重要作用。目前,数据可视化的概念及相关研究领域不断扩展,就数据类型而言,可视化研究逐渐聚焦于多维数据、时序数据、网络数据和层次化数据等领域。通过对中国知网（CNKI）中外文文献进行分析可知：2014年、2015年是数据可视化领域研究热度升级、理论成果大量产出的“里程碑”式年份;中国大数据领域研究热潮形成后,数据可视化是迅速发展的一个重要支撑领域;国内外数据可视化领域的研究,在时间上基本同步,而武汉大学、浙江大学、北京邮电大学、国防科技大学、电子科技大学等都是在该领域研究活跃度较高的国内高校。要获得良好的视觉效果,帮助用户降低理解难度,高效分析数据和洞悉价值,通常还需要注意色彩与语义、突出核心数据、防止数据过载、防止思维过度发散等技术要点。现有的数据可视化技术主要分为基于几何技术、基于图标技术、基于降维技术、面向像素技术、基于时间序列技术、基于网络数据技术的数据可视化方法,以及层次可视化技术和分布技术等。基于几何技术的可视化方法,包括平行坐标、散点图矩阵、Andrews曲线等。基于坐标的可视化方法,可以清晰展示变量间的关系,但受限于屏幕尺寸,当数据维度超过3个时,难以直观显示全部维度,需要结合人机交互技术进行展示,适用于表达不同维度之间的相关关系,比如学生学习行为之间的关联关系等。基于图标的可视化方法,主要包括星绘法和Chernoff面法,以几何图形作为图标刻画多维数据,直观反映出图标各个维度所表示的意义,适用于工作完成情况、激励工作进度概览等。基于降维技术的可视化方法,根据维度属性确定点的坐标,在保持数据关系不变的前提下映射到低维可视空间中,主要涉及主成分分析、自组织映射、等距映射等。基于时间序列的可视化方法,是一种显示数据间相互关系和影响程度的可视化方法,主要包含线形图、堆积图、地平线图等,随着时间发展采集相应数据,并利用上述3类可视化方法进行呈现,适用于表示信息数据流动和变化状态,如不同时间段成绩流向趋势分布、主题概念的变迁等。基于网络数据的可视化方法,核心是自动布局算法,通过自动布局与计算绘制成网状结构图形,主要有力导向布局、圆形布局、网格布局等,常用来表示大规模社交网络结构,适用于活跃度分析、引文关系展现等。层次可视化技术,主要包括节点链接、空间填充、混合方法等,通过绘制不同形状的节点和包围框来表示层次结构的数据,适用于表示群组成员间交互关系的发现和挖掘,如在线协作员工之间的交互。基于CNKI,通过对数据可视化研究情况的分析,提出数据可视化研究过程中的注意点,指出数据可视化需要重点考虑色彩的匹配,在色彩与数据内容的重要度之间建立关联;可视化方案应在满足业务需求的基础上以业务逻辑为依据,合理组合与应用相关可视化技术;统一的可视化风格有助于提升人们理解数据的连贯性、一致性和效率,兼顾用户的审美要求,在风格与色彩之间建立合理的匹配关系;数据可视化应以实用、合理、高效地表现关键过程、关键目标、关键结果为主要面向。此外,对可视化应用实例Echarts展开综述,包括Echarts 交互组件（markPoint和markLine标注点组件、dataZoom区域组件、图例交互组件）在可视化中的应用,以及动态数据绘制等。最后,对可视化存在的挑战以及未来研究方向进行了分析和展望,指出虚拟现实、可视化系统和数据分析是可视化未来的研究方向,其应用热点领域还包括统计可视化、新闻可视化、思维可视化、社交网络可视化和搜索日志可视化等。     

基于医学图像的交互式三维测量技术研究与实现

介绍了交互式三维测量技术在医学图像中的应用。在平行投影透视图中,将用户指定的屏幕二维坐标点转化为需要的物体坐标系下的空间三维坐标,并用取点法实现了特征点的选取。对病人的颅面部进行实际测量,得到了较为满意的结果。     

信息可视化研究综述

信息可视化是可视化技术在非空间数据领域的应用,可以增强数据呈现效果,让用户以直观交互的方式实现对数据的观察和浏览,从而发现数据中隐藏的特征、关系和模式。可视化应用非常广泛,主要涉及领域:数据挖掘可视化、网络数据可视化、社交可视化、交通可视化、文本可视化、生物医药可视化等等。根据CARD可视化模型可以将信息可视化的过程分为以下几个阶段:数据预处理;绘制;显示和交互。根据SHNEIDERMAN的分类,信息可视化的数据分为以下几类:一维数据、二维数据、三维数据、多维数据、时态数据、层次数据和网络数据。其中针对后4种数据的可视化是当前研究的热点。多维数据可视化方法主要包括基于几何的方法、图标方法和动画方法等。基于几何的可视化方式中最经典的就是"平行坐标系"方法。平行坐标系(parallel coordinates)使用平行的竖直轴线来代表维度,通过在轴上刻划多维数据的数值并用折线相连某一数据项在所有轴上的坐标点展示多维数据。平行坐标系方法能够简洁、快速地展示多维数据,发展出很多改进技术。但是当数据集的规模变得非常大时,密集的折线会引起"视觉混淆"(visual clutter),处理方法包括维度重排、交互方法、聚类、过滤、动画等。其他基于几何的方法包括Radviz方法使用圆形坐标系展示可视化结果;散点图矩阵(scatter plot matrix)将多维数据中的各个维度两两组合绘制成一系列的按规律排列的散点图。基于图标的可视化方法用具备可视特征的几何形状如大小、长度、形状、颜色等刻划数据,代表性的方法包括星绘法和Chernoff面法等。动画方法用于可视化中可被用来提高交互性和理解程度,其缺点包括可能分散注意力、引起用户的误解、产生"图表垃圾"等。时间序列数据是指具有时间属性的数据集,针对时间序列数据的可视化方法如下:线形图、堆积图、动画、地平线图、时间线。层次数据具有等级或层级关系。层次数据的可视化方法主要包括节点链接图和树图2种方式。其中树图(treemap)由一系列的嵌套环、块来展示层次数据。为了能展示更多的节点内容,一些基于"焦点+上下文"技术的交互方法被开发出来。包括"鱼眼"技术、几何变形、语义缩放、远离焦点的节点聚类技术等。网络数据具有网状结构。自动布局算法是网络数据可视化的核心,目前主要有以下3类:一是力导向布局(force-directed layout);二是分层布局(hierarchical layout);三是网格布局(grid layout)。当数据节点的连接很多时,容易产生边交叉现象,导致视觉混淆。解决边交叉现象的集束边(edge bundle)技术可以分为以下几类:力导向的集束边技术、层次集束边技术、基于几何的边聚类技术、多层凝聚集束边技术和基于网格的方法等。其他研究热点包括图形的视觉因素研究、自适应可视化研究、可视化效果的评估等。视觉因素对于可视化效果的影响,如位置、长度、面积、形状、色彩等影响已经引起很多研究者的注意。色彩是视觉因素的重要组成部分,研究主要集中在颜色选择的原则和交互系统中。这些原则基于数据类型、类的数量、认知约束等。自适应可视化可以提高信息可视化的适应性。研究成果分为以下几类:自适应可视化展示、自适应资源模型、自适应用户模型。自适应可视化展示是指根据用户的特征自动为用户提供多种展示类型,自动选择可视化内容及布局的形式,自动调整可视化的元素等。自适应资源模型反映了对硬件和软件的利用以提高可视化性能。自适应用户模型通过显示用户模型的内容并让用户能够编辑,从而让用户能够控制模型的内容。当前关于信息可视化评价的研究较少,少量研究也没有提出直接和通用的可视化的评估方式,需要对信息可视化评价的理论基础、方法和应用做深入的研究。可视化技术与应用还应该继续向以下4个方面努力:直观化、关联化、艺术化、交互化。信息可视化技术的发展方向是协同(collaboration)、分析过程(analytics)、计算(computational)和意会(sense-making)。未来研究方向可以包括以下几个内容。信息可视化和数据挖掘的紧密结合。为提高处理海量数据时的速度和效率和解决视觉混淆现象;必须运用数据挖掘的公式和算法,对数据分析的过程及结果进行可视化展现。协同可视化。协同可视化领域的研究方向可以包括可视化接口设计、基于Web的可视化协同平台开发、协同可视化工作的视图设计、协同可视化中的工作流管理及协同可视化技术的应用等。更多领域的应用技术开发。包括统计可视化:需要研究使用几何、动画、图像等工具对数据统计的过程和结果进行加工和处理的技术;新闻可视化:对新闻内容进行抓取、清洗和提取和可视化展示;社交网络可视化:可视化方式显示社交网络的数据,对社交网络中节点、关系及时空数据的集成展示。搜索日志可视化:针对在使用搜索引擎时产生的海量搜索日志,可视化的展现用户的搜索行为、关系和模式等。     

可视化并行程序开发环境GPPDS研究

并行程序的编写、调试和性能分析十分复杂和困难,极大地阻碍了并行计算的普及,因此需要一个较完善的并行程序开发环境来帮助开发并行程序、监视程序运行和分析程序的性能,以减轻并行程序开发者的困难。本文针对消息传递类型的并行程序,研究并开发了一种可视化并行程序开发环境GPPDS(Graphical Parallel Program Development System),包括图形化并行程序开发模块、远程提交编译计算模块、性能数据监测模块以及性能可视化模块等。GPPDS是一个轻量的开发环境,功能实用、简单,便于使用。     

交互式平行坐标多维电磁态势可视分析

针对传统分析手段难以满足综合快速感知多维战场电磁态势的需求,提出三维战场空间与交互式平行坐标联动表现的可视分析方法：改进平行坐标的交互式查询方法;提取战场电磁态势要素,将其定量映射到平行坐标中进行多维展现;通过平行坐标与三维场景联动,从不同角度对电磁态势进行可视分析;引入时间维展现电磁态势的动态变化趋势。实验表明,交互式平行坐标多维电磁态势可视分析方法能有效加快电磁态势感知过程,适合于复杂电磁环境下指挥作战应用。