DE10151697A1

DE10151697A1 - Process for the analysis of data uses graphical spiral or helical time varying symbol that is shown on a monitor

Info

Publication number: DE10151697A1
Application number: DE2001151697
Authority: DE
Inventors: Marc Weber; Marc Alexa; Wolfgang Mueller
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2001-10-19
Filing date: 2001-10-19
Publication date: 2003-04-30

Abstract

The data analysis process is dependent upon a correlated parameter that is shown on a monitor as a spiral or helical graphical symbol that has a periodicity. This results in a continuous time variable effect used in identification of a data structure.

Description

Technical application area

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Datenanalyse, bei denen die Daten in Abhängigkeit von einer korrelierten Größe an einem Monitor graphisch dargestellt werden, die auf einer spiral- oder helixförmig verlaufenden Linie mit einer vorgebbaren Periodizität aufgetragen wird. The present invention relates to a method and a device for data analysis, in which the Data depending on a correlated size be displayed graphically on a monitor based on a spiral or helical line with a predeterminable periodicity is applied.

Im Bereich der Datenverarbeitung und insbesondere auf dem Gebiet der computergestützten wissenschaftlichen Visualisierung werden aus einem aus numerischen Messwerten bestehenden Datensatz für den Nutzer relevante oder interessante Daten automatisch ausgelesen und in graphischer Form dargestellt. Gerade für die Datenanalyse von zeitbezogenen Messdaten, wie sie in vielen Bereichen der Wissenschaft, der Technik und der Wirtschaft auftreten, spielt die Erkennung von zyklischen Zeitabläufen oder Strukturen eine wesentliche Rolle. Aus den erkannten zyklischen Zeitabläufen oder Strukturen können die zugrundeliegenden Prozesse abgeleitet, Tendenzen identifiziert und zukünftige Entwicklungen vorhergesagt werden. In the field of data processing and in particular in the field of computer aided scientific visualization are made from one existing numerical measured values for the User relevant or interesting data automatically read out and displayed in graphic form. Just for data analysis of time-related measurement data, such as them in many areas of science, technology and the economy occur, the detection of cyclical timings or structures essential role. From the recognized cyclical ones Timelines or structures can underlying processes derived, trends identified and future developments are predicted.

State of the art

Für die Datenanalyse und Visualisierung von zeitbezogenen Daten und deren Relationen sind zahlreiche Verfahren bekannt. For data analysis and visualization of are time-related data and their relations numerous processes known.

So werden zeitbezogene Daten häufig linear dargestellt, wobei die Zeit auf der X-Achse und die jeweiligen Datenwerte orthogonal dazu auf der Y-Achse aufgetragen werden. Linien- und Balkendiagramme basieren auf dieser Darstellungsweise. Time-related data is often linear shown, with the time on the X axis and the respective data values orthogonal to it on the Y axis be applied. Line and bar charts are based on this representation.

Diese Methode der Darstellung hat jedoch den Nachteil, dass große Datensätze oder lange Zeiträume auf einer beschränkten Präsentationsfläche wie beispielsweise einem Bildschirm nicht vollständig sichtbar sind. Eine Darstellung auf kleinem Raum, um alle Daten auf einen Blick sichtbar zu machen, ist entweder mit Datenverlust oder einer starken Verzerrung der dargestellten Werte verbunden. Sofern den dargestellten Daten zyklische Zeitabläufe zugrunde liegen, sind diese schwer identifizierbar. Korrelationen innerhalb langer Datenreihen sind in einer linearen Darstellungsweise nicht direkt miteinander vergleichbar. However, this method of representation has the Disadvantage that large data sets or long periods on a limited presentation space like for example, a screen is not complete are visible. A representation in a small space, um to make all data visible at a glance either with data loss or severe distortion of the values shown. If the presented data based on cyclical timelines are difficult to identify. Correlations within long data series are in a linear representation not directly comparable to each other.

Zur gleichzeitigen Darstellung größerer Datensätze bzw. von Daten, die über einen längeren Zeitraum erfasst wurden, ist es aus K. P, Hewagamage et al., IEICE TRANS. INF. & SYST., Vol. E83-D, No. 8, August 2000, Seiten 1679 bis 1686, bekannt, diese Daten in spiralförmiger Darstellung zu visualisieren. Die Daten werden hierbei in Abhängigkeit von der korrelierten Größe, insbesondere der Zeit, an einem Monitor graphisch dargestellt, wobei die Zeit auf einer spiral- oder helixförmig verlaufenden Linie mit einer vorgebbaren Periodizität aufgetragen ist. Das bedeutet, dass jede Spiralwindung dem gleichen Zeitintervall, beispielsweise einem Tag oder einem Jahr entspricht. Der Nutzer kann bei dem von Hewagamage vorgeschlagenen Verfahren zur Datenanalyse die Spirale interaktiv am Bildschirm rotieren, deren Radius oder auch die Periodizität der aufgetragenen Zeit ändern, um entsprechende Strukturen in dem Datensatz erkennen zu können. For the simultaneous display of larger data sets or of data stored over a longer period of time were recorded, it is from K. P, Hewagamage et al., IEICE TRANS. INF. & SYST., Vol. E83-D, No. 8th August 2000, pages 1679 to 1686, known this data in visualize spiral representation. The data are correlated depending on the Size, especially the time, on a monitor represented graphically, with time on a spiral or helical line with a predeterminable periodicity is plotted. It means that each spiral turn the same time interval, for example corresponds to a day or a year. The user can use the one suggested by Hewagamage Process for data analysis the spiral interactively on Rotate the screen, its radius or also the Change periodicity of time plotted to recognize corresponding structures in the data set can.

Eine derartige Datenanalysetechnik ermöglicht die Gesamtdarstellung größerer Datensätze oder langer Zeiträume auf einem Monitor sowie die bessere Erkennung von Zyklen oder Strukturen in den dargestellten Daten. Weiterhin können durch eine derartige Technik Daten an korrespondierenden zeitlichen Abschnitten verschiedener Zyklen auf einfache Weise miteinander verglichen werden und Korrelationen zwischen derartigen Zyklen erkannt werden. Such data analysis technology enables Overall representation of larger data records or longer Periods on a monitor as well as better detection of cycles or structures in the data presented. Furthermore, data can be transmitted by such a technique corresponding time periods of different Cycles can be easily compared with each other and correlations between such cycles are recognized become.

Das Auffinden von entsprechenden Strukturen oder Zyklen in den Daten gestaltet sich jedoch auch mit einem derartigen Verfahren schwierig. Finding appropriate structures or However, cycles in the data are also shaped such a method difficult.

Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Datenanalyse anzugeben, die den Nutzer bei der Analyse der Daten unterstützen. Based on this state of the art Object of the present invention therein improved method and an apparatus for Specify data analysis that the user during the analysis support the data.

Presentation of the invention

Die Aufgabe wird mit dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß den Patentansprüchen 1 und 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sowie der Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche. The task is with the procedure and the Device according to claims 1 and 10 solved. Advantageous embodiments of the method and Device are the subject of the dependent claims.

Bei dem vorliegenden Verfahren zur Datenanalyse, bei dem Daten in Abhängigkeit von einer korrelierten Größe an einem Monitor graphisch dargestellt werden, wird die korrelierte Größe auf einer spiral- oder helixförmig verlaufenden Linie mit einer vorgebbaren Periodizität aufgetragen, wobei die Periodizität automatisch zumindest während eines Zeitabschnittes der graphischen Darstellung in Schritten oder kontinuierlich verändert wird. In the present method for data analysis, in which data depending on a correlated Size can be graphically displayed on a monitor, is the correlated size on a spiral or helical line with a definable Periodicity plotted with periodicity automatically at least for a period of time graphic representation in steps or is continuously changed.

Durch diese kontinuierliche oder schrittweise Veränderung der Periodizität, mit der die korrelierte Größe auf der spiral- oder helixförmig verlaufenden Linie aufgetragen ist, wird der Nutzer des Verfahrens von eigenen Interaktionen entlastet und kann sich uneingeschränkt auf die Erkennung von Zyklen oder Strukturen während der Veränderung der Periodizität auf dem Monitor konzentrieren. Dies erleichtert das Auffinden derartiger Zyklen oder Strukturen in den zu analysierenden Daten. Through this continuous or gradual Change in the periodicity with which the correlated Size on the spiral or helical Line is plotted, the user of the method relieved of their own interactions and can unrestricted to the detection of cycles or Structures during the periodicity change focus on the monitor. This makes it easier Finding such cycles or structures in the to analyzing data.

Das vorliegende Verfahren findet insbesondere bei der Analyse von quantitativen, nominalen zeitbezogenen Messdaten Anwendung. Zeitbezogene Messdaten haben die allgemeine Form D = {(t₁, y₁), (t₂, y₂), . . . (t_n, y_n)}, wobei y_i = f(t_i) und t_i die korrelierte Größe, in diesem Fall die Zeit, darstellt. In der folgenden Beschreibung wird daher insbesondere in sämtlichen Erläuterungen und Beispielen auf zeitbezogene Messdaten Bezug genommen. Selbstverständlich lässt sich das vorliegende Verfahren und die zugehörige Vorrichtung jedoch auch zur Auswertung von Datensätzen einsetzen, die von einer anderen korrelierten Größe als der Zeit abhängen. Das grundsätzliche Ziel einer Datenanalyse durch Visualisierung besteht darin, charakteristische Eigenschaften der unbekannten Funktion f zu erkennen. The present method is used in particular in the analysis of quantitative, nominal time-related measurement data. Time-related measurement data have the general form D = {(t ₁ , y ₁ ), (t ₂ , y ₂ ),. , , (t _n , y _n )}, where y _i = f (t _i ) and t _{i represent} the correlated quantity, in this case the time. In the following description, reference is therefore made in all explanations and examples to time-related measurement data. Of course, the present method and the associated device can, however, also be used for evaluating data records which depend on a correlated variable other than time. The basic goal of data analysis through visualization is to recognize characteristic properties of the unknown function f.

Die Art der Darstellung der Daten durch Auftragen der korrelierten Größe auf einer spiral- oder helixförmig verlaufenden Linie ist aus der eingangs beschriebenen Veröffentlichung von Hewagamage bekannt. Eine Spirale lässt sich hierbei in Polarkoordinaten in der Form r = f (φ) ausdrücken, wobei f eine monotone Funktion darstellt. Vorzugsweise wird eine so genannte archimedische Spirale zur Darstellung eingesetzt, bei der r = a.φ ist, wobei a ein konstanter Wert ist. Unter einer Helix ist in der vorliegenden Patentanmeldung eine schraubenförmig auf einem Zylindermantel verlaufende Linie zu verstehen. Eine derartige Helix wird am Monitor vorzugsweise perspektivisch dargestellt. The way data is presented by plotting the correlated size on a spiral or helical line is from the beginning known publication of Hewagamage known. A spiral can be in polar coordinates of the form r = f (φ), where f is a monotone Represents function. A so-called is preferred Archimedean spiral used for representation, at which is r = a.φ, where a is a constant value. Under a helix is in the present Patent application a helical on a cylinder jacket to understand the running line. Such a helix is preferably in perspective on the monitor shown.

Unter der Periodizität, mit der die korrelierte Größe auf der spiral- oder helixförmig verlaufenden Linie aufgetragen ist, ist ein Intervall der korrelierten Größe zu verstehen, das gerade einer Spiral- oder Helixwindung entspricht. Under the periodicity with which the correlated Size on the spiral or helical Line is an interval of to understand correlated size, just one Spiral or helical turn corresponds.

Bei dem vorliegenden Verfahren wird diese Periodizität kontinuierlich oder in gleichen oder unterschiedlichen Schritten während eines Zeitabschnittes der graphischen Darstellung verändert, so dass beispielsweise bei der Zeit als korrelierter Größe eine Spiralwindung anfänglich 1 : 2 Stunden und nach Abschluss der kontinuierlichen Veränderung 36 Stunden umfassen kann. Bei einer schrittweisen Veränderung kann die Darstellung beispielsweise in Schritten dieser Periodizität von 1 Stunde verändert werden. In the present process, this is Periodicity continuously or in the same or different steps during one Period of the graphical representation changed, see above that, for example, with time as a correlated quantity a spiral turn initially 1: 2 hours and after Completion of continuous change 36 hours may include. A gradual change can the representation, for example, in steps of this Periodicity of 1 hour can be changed.

Während die korrelierte Größe auf der spiral- oder helixförmig verlaufenden Linie aufgetragen ist und beispielsweise als entsprechende Skala auf dieser Linie visualisiert werden kann, können die zugehörigen Daten auf oder über der Linie in unterschiedlicher Weise dargestellt werden. Dies kann durch die Variation des Linienverlaufes bzw. der Linienposition in Abweichung von der reinen Spiralform, der Linienstärke, der Farbe, der Form, der Textur und durch Animation erfolgen. Diese Darstellungsparameter werden im Folgenden auch als Abbildungsvorschrift bezeichnet, die abhängig von der gewünschten Darstellungsweise geeignet gewählt wird. Die korrelierte Größe, insbesondere die Zeit, wird auf den Winkel der spiralförmigen Linie abgebildet. While the correlated size on the spiral or helical line is plotted and for example as a corresponding scale on this line The associated data can be visualized on or over the line in different ways being represented. This can be done by varying the Line course or line position in deviation of the pure spiral shape, the line width, the color, the shape, texture and animation. These display parameters are also shown below referred to as a mapping rule depending on appropriately chosen the desired presentation becomes. The correlated size, especially the time will on the angle of the spiral line displayed.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens werden die zu analysierenden Daten vor der graphischen Darstellung in Abhängigkeit von der korrelierten Größe einer Fourier-Analyse unterzogen, um dominante Frequenzanteile und diesen entsprechende Periodizitäten vorzubestimmen. Die Vorbestimmung kann auch durch Vorgabe eines Schwellwertes durch den Nutzer des Verfahrens beeinflusst werden, so dass nur Frequenzanteile vorbestimmt werden, deren Amplitude oberhalb des vorgegebenen Schwellwertes liegt. In an advantageous embodiment of the This method will be the ones to be analyzed Data before the graphical representation depending the correlated size of a Fourier analysis subjected to dominant frequency components and this Predetermine corresponding periodicities. The Predetermination can also be done by specifying a Threshold values by the user of the method be influenced so that only frequency components be predetermined, the amplitude above the predetermined threshold value.

Durch diese Vorbestimmung von dominanten Frequenzanteilen im zu analysierenden Datensatz wird eine automatische Änderung der Periodizität in Schritten ermöglicht, die jeweils zu einer der vorbestimmten Periodizitäten führen. Dem Nutzer werden somit in dieser Ausgestaltung nur graphische Darstellungen des Datensatzes mit. Periodizitäten am Monitor dargestellt, die bereits durch eine Voranalyse als signifikant erkannt wurden. Auf diese Weise wird die Suche nach entsprechenden Strukturen oder Zyklen in der graphischen Darstellung verkürzt und damit für den Nutzer erleichtert. By this predetermination of dominant Frequency components in the data set to be analyzed an automatic change in periodicity in Steps, each to one of the lead predetermined periodicities. The user thus only graphic in this embodiment Representations of the data record with. Periodicities on Monitor already presented through a preliminary analysis were recognized as significant. That way the search for appropriate structures or cycles in the graphical representation shortened and thus for the User relieved.

In einer weiteren Ausgestaltung wird dem Nutzer bei einer kontinuierlichen Änderung der Periodizität ein Erreichen einer vorbestimmten Periodizität signalisiert. Dies kann beispielsweise durch ein entsprechendes optisches oder akustisches Signal oder durch eine Verlangsamung der kontinuierlichen Änderung der Periodizität im Bereich der vorbestimmten Periodizitäten erfolgen. In a further embodiment, the user with a continuous change in the periodicity reaching a predetermined periodicity signaled. This can be done for example by a corresponding optical or acoustic signal or by slowing down the continuous change the periodicity in the range of the predetermined Periodicities take place.

In der bevorzugten Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens besteht für den Nutzer die Möglichkeit, die automatische Änderung der Periodizität während der Bildschirmdarstellung zu unterbrechen, falls er eine entsprechende Struktur oder einen entsprechenden Zyklus in der momentanen Darstellung erkennt. Bei einer Unterbrechung wird dann die entsprechende Einstellung, d. h. die bei Unterbrechung vorliegende Periodizität abgespeichert. In the preferred embodiment of the This procedure exists for the user Possibility to automatically change the periodicity pause while on screen, if he has a corresponding structure or a corresponding cycle in the current representation recognizes. In the event of an interruption, the appropriate setting, d. H. the at break stored periodicity.

Selbstverständlich besteht für den Nutzer nach wie vor die Möglichkeit, selbst entsprechende Periodizitäten für die Darstellung vorzugeben oder die Periodizitäten interaktiv während einer Unterbrechung, vor Beginn oder nach Abschluss der automatischen Veränderung zu beeinflussen. Weiterhin lassen sich einzelne Bereiche der Darstellung markieren, aus oder einfügen sowie Maßeinheiten und Skalen ein- und ausblenden und in der Bemaßung verändern. Weiterhin können mehrere in einem gleichen Zeitraum verlaufende Prozesse bzw. erfasste Daten auf parallel verlaufenden Spiralen dargestellt werden. Of course, there is still how before the possibility of corresponding yourself Specify periodicities for the display or the Periodicities interactive during an interruption, before the start or after completion of the automatic To influence change. Furthermore, mark individual areas of the display, from or insert and insert units and scales hide and change the dimensions. Farther can be more than one in the same period Processes or captured data on parallel running Spirals are represented.

Für die Darstellung sehr großer Datensätze eignet sich insbesondere die Darstellung auf einer helixförmigen Linie. Bei dieser dreidimensionalen Darstellung, bei der die Tiefe bzw. Länge der Helix die Größe des gesamten Datensatzes ausdrückt, ist die Helix vorzugsweise interaktiv im Raum drehbar, so dass jede Seite sichtbar gemacht werden kann. Das Verfahren ermöglicht vorzugsweise eine 3D-Navigation durch die Darstellung. Auch hierbei können die Abbildungsvorschriften interaktiv verändert werden. Ebenso kann die t-Achse (d. h. die helixförmige Linie) skaliert werden. Skalen können ein- und ausgeblendet sowie modifiziert werden. In einer weiteren Ausgestaltung ist auch die Transparenz der Darstellung interaktiv einstellbar, so dass beispielsweise in der Darstellung weiter hinten liegende Daten deutlicher erkennbar werden. Suitable for displaying very large data sets especially the representation on a helical line. With this three-dimensional Representation in which the depth or length of the helix is the size of the entire record is the helix preferably rotatable interactively in space, so that each Side can be made visible. The procedure preferably enables 3D navigation through the Presentation. Here, too Illustration rules can be changed interactively. Likewise, the t-axis (i.e. the helical line). Scales can be shown, hidden and modified become. In a further embodiment, the Interactive display transparency adjustable, see above that for example in the illustration further down lying data become more clearly recognizable.

Die zugehörige Vorrichtung verfügt über ein Dateneingabegerät zur Unterbrechung einer automatischen Änderung der Periodizität sowie gegebenenfalls zur Eingabe von Schwellwerten und/oder Periodizitäten. Weiterhin sind eine Datenverarbeitungseinheit zur Aufbereitung der Daten für die graphische Darstellung sowie ein Monitor vorgesehen. Die Vorrichtung verfügt über eine Einheit zur automatischen Änderung der Periodizität in der Darstellung der korrelierten Größe, um diese kontinuierlich oder in Schritten zu verändern. Weiterhin ist vorzugsweise eine Einheit zur Vorbestimmung dominanter Frequenzanteile in den Daten vorgesehen. The associated device has a Data input device to interrupt an automatic Change in periodicity and, if necessary, for Entry of threshold values and / or periodicities. Furthermore, a data processing unit for Preparation of the data for the graphic representation as well as a monitor provided. The device has via an automatic change unit Periodicity in the representation of the correlated quantity, to change them continuously or in steps. Furthermore, a unit for Predetermination of dominant frequency components in the data intended.

Brief description of the drawings

Das vorliegende Verfahren und die zugehörige Vorrichtung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals kurz erläutert. Hierbei zeigen: The present procedure and the related one Device are subsequently based on Embodiments in connection with the drawings again briefly explained. Here show:

Fig. 1 ein Beispiel für die Auftragung einer korrelierten Größe auf einer spiralförmigen Linie; FIG. 1 shows an example of the application of a quantity correlated to a spiral line;

Fig. 2 ein Beispiel für die Darstellung der Daten in Abhängigkeit von der korrelierten Größe auf der spiralförmigen Linie; 2 shows an example for displaying the data as a function of the quantity correlated on the spiral line.

Fig. 3 schematisch ein Beispiel der Veränderung der Periodizität während der graphischen Darstellung; 3 schematically shows an example of the change in the periodicity of the graphics display.

Fig. 4 ein Beispiel für den schematischen Aufbau einer Vorrichtung zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens; Fig. 4 is an example of the schematic structure of an apparatus for carrying out the present method;

Fig. 5 ein Beispiel für die parallele Darstellung von zwei Datensätzen; FIG. 5 shows an example of the parallel display of two sets of data;

Fig. 6 ein Beispiel für die Darstellung auf einer helixförmigen Linie; Fig. 6 shows an example for display on a helical line;

Fig. 7 ein weiteres Beispiel für die Darstellung auf einer helixförmigen Linie; Fig. 7 shows another example for display on a helical line;

Fig. 8 ein weiteres Beispiel für die Darstellung auf einer helixförmigen Linie; Fig. 8 is another example of the display on a helical line;

Fig. 9 ein Beispiel für die Darstellung in einer mehrdimensionalen Spiralkonstruktion; und 9 shows an example for display in a multi-dimensional spiral structure. and

Fig. 10 ein Beispiel für unterschiedliche Skalierungen bei der helixförmigen Darstellung. Fig. 10 is an example of different scales in the helical representation.

Ways of Carrying Out the Invention

Fig. 1 zeigt schematisch ein Beispiel für eine spiralförmig verlaufende Linie 1, wie sie zur Darstellung der korrelierten Größe, im vorliegenden Beispiel der Zeit, von Daten eines Datensatzes eingesetzt werden kann. Die Zeit wird dabei auf den Winkel der die t-Achse bildenden spiralförmigen Linie 1 abgebildet. Die Auftragung der Zeit auf dieser Linie 1 beginnt am Startpunkt 2 und setzt sich in Pfeilrichtung der spiralförmig verlaufenden Linie fort. Die Auftragung der Zeit erfolgt dabei derart, dass jeder Abschnitt der spiralförmig verlaufenden Linie 1 zwischen zwei in der Fig. 1 ersichtlichen Skalenteilungen jeweils dem gleichen Zeitintervall entspricht. In weiter außen liegenden Abschnitten der spiralförmig verlaufenden Linie werden die Datenwerte somit zeitlich stärker auseinander gezogen als in inneren Bereichen. Fig. 1 shows schematically an example of a helically extending line 1 as it can be used to represent the quantity correlated in the present example the time of data of a data set. The time is mapped to the angle of the spiral line 1 forming the t-axis. The application of time on this line 1 begins at the starting point 2 and continues in the direction of the arrow of the spiral line. The time is plotted in such a way that each section of the spiral line 1 between two scale divisions shown in FIG. 1 corresponds to the same time interval. In more distant sections of the spiral line, the data values are thus pulled apart more in time than in inner areas.

Die Darstellung der Datenwerte selbst über der Zeit kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. So können die jeweiligen Datenwerte durch Variation des Linienverlaufes, der Linienstärke, der Farbe, der Form, der Textur und der Animation dargestellt werden. Fig. 2 zeigt ein Beispiel für eine Darstellung der Datenwerte über der Zeit, bei der die Datenwerte 4 als senkrechte Balken über der spiralförmig verlaufenden Linie 1 aufgetragen sind. The representation of the data values themselves over time can be done in different ways. The respective data values can be displayed by varying the line course, the line width, the color, the shape, the texture and the animation. FIG. 2 shows an example of a representation of the data values over time, in which the data values 4 are plotted as vertical bars over the spiral line 1 .

Diese Art der Darstellung eines Datensatzes in Form einer spiralförmig verlaufenden oder einer helixförmig verlaufenden Linie ermöglicht die vollständige und verlustfreie Darstellung des gesamten Datensatzes auf einer kleinen Präsentationsfläche wie einem Monitor. Neben der einfachen Darstellung eines einzelnen Zeitablaufes auf einer spiralförmigen Linie ist es selbstverständlich auch möglich, mehrere in einem gleichen Zeitraum verlaufende Prozesse auf mehreren nebeneinander oder parallel verlaufenden Spiralen darzustellen, wie dies schematisch anhand der zweiten spiralförmig verlaufenden Linie 5 in Fig. 5 dargestellt ist. This type of representation of a data record in the form of a spiral or a helical line enables the complete and loss-free representation of the entire data record on a small presentation surface such as a monitor. In addition to the simple representation of a single time sequence on a spiral line, it is of course also possible to display several processes running in the same time period on several spirals running side by side or in parallel, as is shown schematically by means of the second spiral line 5 in FIG. 5.

Grundsätzlich können bei dieser zweidimensionalen Visualisierung unterschiedliche Darstellungsparameter interaktiv durch den Nutzer verändert werden. So ist einerseits die interaktive Veränderung der Abbildungsvorschrift, d. h. der Art der Darstellung der Daten über der spiralförmig verlaufenden Linie möglich, um die Datenwerte oder deren zyklische Abläufe oder Strukturen besser erkennbar zu machen. Weiterhin können einzelne Bereiche der Graphik markiert, ausgeschnitten und/oder wieder in die Darstellung eingefügt werden. Weiterhin kann auch die t-Achse 1 skaliert werden. Maßeinheiten und Skalen können ein- und ausgeblendet und in der Bemaßung verändert werden. Diese Techniken sind grundsätzlich bei der Visualisierung von Daten aus dem Stand der Technik bekannt und können selbstverständlich auch beim vorliegenden Verfahren zum Einsatz kommen. In principle, with this two-dimensional visualization, different display parameters can be changed interactively by the user. On the one hand, it is possible to change the mapping rule interactively, ie the way the data is presented over the spiral line, in order to make the data values or their cyclical processes or structures more recognizable. Furthermore, individual areas of the graphic can be marked, cut out and / or reinserted into the display. The t-axis 1 can also be scaled. Units of measure and scales can be shown and hidden and the dimensions changed. These techniques are generally known in the visualization of data from the prior art and can of course also be used in the present method.

Beim vorliegenden Verfahren wird während eines Zeitabschnittes der graphischen Darstellung automatisch die Periodizität der Auftragung der Zeit auf der spiralförmig verlaufenden Linie 1 kontinuierlich oder in diskreten Schritten geändert. Dies ist zur Veranschaulichung in der Fig. 3 in drei Abschnitten I bis III nochmals stark schematisiert dargestellt. Bei dieser Darstellung sind nur sehr wenige Datenwerte 4 als Balken aufgetragen, um die Darstellungsweise zu vereinfachen. Bei der ersten Darstellung in der Phase I ist die Zeitskala derart gewählt, dass ein definierter Zeitabschnitt einem Winkelintervall von etwa 90° entspricht. Die Periodizität ist dabei derart, dass jeweils vier dieser definierten Zeitabschnitte auf einer Spiralwindung liegen. Während dieser Darstellung wird diese Periodizität automatisch entweder kontinuierlich oder in ein oder mehreren Schritten bis zur Stufe III geändert. Zwischenzeitlich wird, wie dies aus der Fig. 3 zu erkennen ist, die Stufe II erreicht, bei der eine Periode jeweils sechs der definierten Zeitabschnitte entspricht, die jeweils identisch denen der Stufe I sind. In der Darstellungsstufe III, die nach einer bestimmten Darstellungszeit erreicht wird, entspricht eine Periode jeweils acht dieser definierten Zeitabschnitte. Die Darstellung ist in diesem Beispiel derart gewählt, dass sich bei dieser Periodizität eine gewisse Datenstruktur erkennen lässt, da jeweils zwei gleiche Datenwerte in der Darstellung exakt übereinander liegen, sich also nach der in dieser Darstellung gewählten Periode wiederholen. Dies ist in den Stufen I und II für den Nutzer bzw. Betrachter nicht zu erkennen, wird jedoch in Stufe III eindeutig erkennbar. In the present method, the periodicity of the application of time on the spiral line 1 is automatically changed continuously or in discrete steps during a period of the graphical representation. This is illustrated again in a highly schematic manner in three sections I to III in FIG. 3. In this representation, only very few data values 4 are plotted as bars in order to simplify the representation. In the first display in phase I, the time scale is selected such that a defined time segment corresponds to an angular interval of approximately 90 °. The periodicity is such that four of these defined time segments lie on a spiral turn. During this display, this periodicity is automatically changed either continuously or in one or more steps up to level III. In the meantime, as can be seen from FIG. 3, stage II is reached, in which a period corresponds in each case to six of the defined time segments, each of which is identical to that of stage I. In display level III, which is reached after a specific display time, a period corresponds to eight of these defined time periods. In this example, the representation is chosen in such a way that a certain data structure can be recognized with this periodicity, since two identical data values lie exactly one above the other in the representation, that is, they are repeated after the period selected in this representation. This cannot be seen in stages I and II for the user or viewer, but is clearly recognizable in stage III.

Diese vereinfachte beispielhafte Darstellung macht deutlich, dass die Veränderung der Periodizität der Darstellung die Erkennung zyklischer Zeitabläufe oder Datenstrukturen deutlich vereinfacht. Beim vorliegenden Verfahren erfolgt die Veränderung der Periodizität automatisch, so dass der Nutzer keine zusätzlichen Handlungen vornehmen muss. This simplified exemplary representation makes clearly that the change in the periodicity of the Representation of the detection of cyclical time sequences or Data structures significantly simplified. In the present The periodicity is changed automatically, so the user has no additional Must take action.

Die Erkennung bestimmter zyklischer Zeitabläufe oder Datenstrukturen in dem Datensatz wird in einer Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens bzw. der vorliegenden Vorrichtung durch Vorverarbeitung der Daten zur Bestimmung dominanter Frequenzanteile zusätzlich vereinfacht. The detection of certain cyclical timings or data structures in the data set is in a Design of the present procedure or present device by preprocessing the Data for determining dominant frequency components additionally simplified.

Der Aufbau einer entsprechenden Vorrichtung zur Datenanalyse ist in Fig. 4 schematisch dargestellt. Die Daten werden hierbei in einer Einheit 6 zur Vorverarbeitung einer Fourier-Analyse unterzogen, im vorliegenden Fall einer FFT-Analyse, um sie in den Frequenzraum zu transformieren. Aus dem dabei erhaltenen Frequenzspektrum werden dominante Frequenzanteile, d. h. Frequenzanteile, deren Amplitude über einem voreingestellten oder vom Nutzer über eine Eingabeeinheit 7 eingebbaren Schwellenwert s_f liegen, bestimmt. Die Daten sowie die vorbestimmten dominanten Frequenzanteile werden einer Datenverarbeitungseinheit 8 zugeführt, in der die graphische Aufbereitung zur Darstellung der Daten auf einem Monitor 10 in der entsprechenden spiral- oder helixförmigen Präsentation erfolgt. Eine weiterhin vorgesehene Einheit 9 zur automatischen Veränderung der Periodizität der Darstellung am Monitor 10 steht mit der Datenverarbeitungseinheit 8 in Verbindung. Im vorliegenden Beispiel wird durch diese Einheit 9 die Darstellung in Schritten verändert, die zu den dominanten Frequenzanteilen entsprechenden Periodizitäten führen, die von der Einheit 6 zur Fourier-Analyse ermittelt wurden. Über die Eingabeeinheit 7 kann der Nutzer bei interessanten am Monitor 10 erkennbaren Zyklen oder Datenstrukturen die automatische Veränderung der Periodizität unterbrechen, wobei die entsprechende gerade dargestellte Periodizität in einem Speicher 11 abgespeichert wird. The structure of a corresponding device for data analysis is shown schematically in FIG. 4. In this case, the data are subjected to a Fourier analysis in a preprocessing unit 6 , in the present case an FFT analysis, in order to transform them into the frequency domain. Dominant frequency components, ie frequency components whose amplitude lies above a preset threshold value s _f or which can be input by the user via an input unit 7 , are determined from the frequency spectrum obtained in this way. The data and the predetermined dominant frequency components are fed to a data processing unit 8 , in which the graphic preparation for displaying the data on a monitor 10 takes place in the corresponding spiral or helical presentation. A further provided unit 9 for automatically changing the periodicity of the display on the monitor 10 is connected to the data processing unit 8 . In the present example, this unit 9 changes the display in steps which lead to periodicities corresponding to the dominant frequency components, which were determined by the unit 6 for Fourier analysis. In the case of interesting cycles or data structures recognizable on the monitor 10 , the user can interrupt the automatic change of the periodicity via the input unit 7 , the corresponding periodicity just shown being stored in a memory 11 .

Ein wesentliches Ziel der Spiraldarstellung ist es, mögliche Zyklen in einem Datensatz festzustellen und diese geeignet zu visualisieren. Hierzu kann grundsätzlich beim vorliegenden Verfahren zunächst interaktiv festgelegt werden, wie die vorliegenden Daten auf die Spirale abgebildet werden sollen und welche Periodenlänge im Datensatz angenommen wird. Nicht alle Phasenlängen sind dabei geeignete Kandidaten für eine Visualisierung, um möglichst schnell entsprechende Zyklen zu erkennen. Durch die zusätzliche halbautomatische Identifizierung von Zyklen, wie sie im Zusammenhang mit der Fourier-Analyse erläutert wurde, wird der Nutzer bei der Auswahl interessanter Phasen unterstützt. An essential goal of the spiral representation is to identify possible cycles in a data set and visualize them appropriately. This can basically in the present procedure first be set interactively, like this one Data should be mapped onto the spiral and what period length is assumed in the data record. Not all phase lengths are suitable candidates for a visualization to get as fast as possible to recognize corresponding cycles. By the additional semi-automatic identification of cycles, as in Was explained in connection with the Fourier analysis, will help the user choose interesting phases supported.

Der Nutzer startet hierbei zunächst die Anwendung zur Visualisierung der zeitbezogenen Daten. Durch ein graphisches User-Interface, dass ihm am Monitor 10 dargestellt wird, wird ihm die Möglichkeit geboten, einen entsprechend aufbereiteten Datensatz, beispielsweise eine txt-Datei oder eine Excel-Tabelle, zu wählen. Neben weiteren möglichen Optionen zur Darstellung des Datensatzes wird dem Anwender durch dieses User-Interface auch die Option zur Analyse des Datensatzes gegeben. Wählt der Nutzer diese Option zur Analyse des Datensatzes, so erhält er eine zweidimensionale Spiraldarstellung, die der Fig. 2, ergänzt durch Interaktionsmöglichkeiten zum Ändern der Abbildungsvorschrift und zum Einstellen des Schwellenwertes s_f sowie Menü-Optionen zur mehrfachen Darstellung des Datensatzes, entspricht. The user first starts the application for visualizing the time-related data. A graphical user interface, which is displayed on monitor 10 , offers him the option of selecting a correspondingly prepared data record, for example a txt file or an Excel table. In addition to other possible options for displaying the data record, this user interface also gives the user the option to analyze the data record. If the user selects this option for analyzing the data record, he receives a two-dimensional spiral representation which corresponds to FIG. 2, supplemented by interaction options for changing the mapping rule and for setting the threshold value s _f, and menu options for multiple display of the data record.

Der Nutzer erhält hierbei eine Darstellung, bei der sich die Periodizität kontinuierlich oder in diskreten Schritten während der Darstellung automatisch ändert. Erkennt er eine interessante zyklische Struktur am Monitor, so kann er die Veränderung der Periodizität unterbrechen. Die dabei vorliegende Einstellung wird abgespeichert, um sie zu einem späteren Zeitpunkt wieder abrufen zu können. Selbstverständlich kann die graphische Darstellung auch in geeigneter Form ausgedruckt werden, falls ein entsprechendes Gerät angeschlossen ist. Der Anwender hat selbstverständlich auch die Möglichkeit, während einer derartigen Unterbrechung, vor oder nach der Änderung der Periodizität selbst die Darstellung des Datensatzes zu manipulieren, um aufgrund der visuellen Darstellung möglicherweise in den Daten noch nicht erkannte verborgene Korrelationen und Zyklen erkennen zu können. The user receives an illustration, at which changes the periodicity continuously or in discrete steps during the display automatically changes. He recognizes an interesting cyclical structure on the monitor so he can change the periodicity interrupt. The current setting is saved to them at a later date to be able to call up again. Of course, the graphical representation also in a suitable form can be printed out if a corresponding device connected. The user has of course also the possibility during such Interruption, before or after the change in periodicity to manipulate the representation of the data record itself, in order to possibly in due to the visual representation hidden correlations not yet recognized in the data and to recognize cycles.

Eine weitere Alternative bei der vorliegenden Vorrichtung besteht im vorliegenden Beispiel darin, eine Navigation durch den Datensatz durchzuführen. Der Anwender erhält hierbei eine dreidimensionale Darstellung des Datensatzes am Monitor, die er im Raum bewegen, ein- und auszoomen oder skalieren kann. Der Nutzer kann einen Bereich des visuellen dargestellten Datensatzes markieren, der dann in einem zweiten Fenster erscheint. Auch hier kann der Nutzer alle zur Analyse des gewählten Ausschnittes erforderlichen Schritte ausführen. Another alternative in the present In the present example, the device consists of to navigate through the data set. The The user receives a three-dimensional one Representation of the record on the monitor that he in the room can move, zoom in and out or scale. The User can see an area of the visual Mark the record, which is then in a second Window appears. Again, the user can all Analysis of the selected section required Follow steps.

Fig. 6 zeigt beispielhaft zwei dreidimensionale Darstellungen eines Datensatzes, bei dem die Zeit auf einer helixförmig verlaufenden Linie 13 aufgetragen ist. Die Tiefe der Helix bzw. der t-Achse drückt die Größe des gesamten Datensatzes aus. Die Helix kann durch den Nutzer interaktiv im Raum gedreht werden, so dass jede Seite sichtbar gemacht werden kann. Auch die entsprechenden Abbildungsvorschriften, d. h. die Art der Darstellung der Datenwerte auf dieser helixförmigen Linie, kann durch den Nutzer interaktiv verändert werden. Die t-Achse kann, ebenso wie bei der spiralförmigen Darstellung, skaliert werden. Skalen können ein- und ausgeblendet sowie modifiziert werden. Auch die Transparenz der Darstellung ist interaktiv einstellbar, so dass auch für den Betrachter weiter hinten liegende Bereiche der helixförmigen Linie erkennbar werden, wie dies beispielhaft anhand der unteren Helix der Fig. 6 zu erkennen ist. Fig. 6 shows two three-dimensional representations showing an example of a data set, wherein the time is plotted on a helically extending line 13.. The depth of the helix or t-axis expresses the size of the entire data set. The helix can be rotated interactively in the room by the user, so that each side can be made visible. The user can also interactively change the corresponding mapping rules, ie the type of representation of the data values on this helical line. The t-axis can be scaled, just like in the spiral representation. Scales can be shown, hidden and modified. The transparency of the display can also be adjusted interactively, so that regions of the helical line lying further back can also be recognized by the viewer, as can be seen, for example, from the lower helix of FIG. 6.

Wird die Visualisierung in eine orthogonale Position zur Projektionsfläche 14 gebracht, so kann der gesamte Datensatz wiederum zweidimensional dargestellt werden. Die Visualisierung der helixförmig verlaufenden Linie 13 erscheint hierbei in Kreisform auf dem Monitor 10, wie dies anhand der Fig. 7 in Seitenansicht und Draufsicht auf den Monitor 10 schematisch veranschaulicht ist. Der Vergleich der Daten auf hintereinander liegenden Windungen der Helix kann dabei durch interaktive Einstellung der Transparenz der Helix erleichtert werden. If the visualization is brought into an orthogonal position to the projection surface 14 , the entire data set can in turn be represented in two dimensions. The visualization of the helical line 13 appears in circular form on the monitor 10 , as is schematically illustrated in FIG. 7 in a side view and a top view of the monitor 10 . The comparison of the data on successive turns of the helix can be facilitated by interactively adjusting the transparency of the helix.

Selbstverständlich kann auch durch eine perspektivische Transformation die dreidimensionale helixförmige Darstellung in eine zweidimensionale Spiraldarstellung überführt werden, wie dies anhand der Fig. 8 schematisch veranschaulicht ist. Of course, the three-dimensional helical representation can also be converted into a two-dimensional spiral representation by a perspective transformation, as is illustrated schematically with reference to FIG. 8.

Die dreidimensionale Darstellung ermöglicht die Navigation innerhalb sehr großer Datensätze, indem interaktiv Teile der dreidimensionalen Helix markiert und diese dann parallel dazu in einem anderen Fenster dargestellt werden können. Auch bei dieser helixförmigen Darstellung wird gemäß dem vorliegenden Verfahren die Periodizität der Auftragung der Zeit auf der helixförmig verlaufenden Linie kontinuierlich oder in Schritten automatisch verändert, um für den Nutzer leichter entsprechende Strukturen erkennbar zu machen. Die jeweils zugehörige Datenverarbeitungseinrichtung 12 entsprechend der Fig. 4 ist in den Fig. 7 und 8 ebenfalls schematisch dargestellt. The three-dimensional representation enables navigation within very large data sets by interactively marking parts of the three-dimensional helix and then displaying them in parallel in another window. In this helical representation, too, the periodicity of the application of time on the helical line is changed continuously or in steps automatically in accordance with the present method in order to make corresponding structures easier to recognize for the user. The respectively associated data processing device 12 corresponding to FIG. 4 is also shown schematically in FIGS. 7 and 8.

Mehrere aufeinander aufbauende Zyklen, wie beispielsweise Stunde, Tag, Woche, Monat oder Jahr sowie multidimensionale Datensätze können auch durch mehrdimensionale Spiralkonstruktionen dargestellt werden, wie dies anhand der Fig. 9 beispielhaft dargestellt ist. Hierbei wird der größere Zeitraum, beispielsweise der Monat, entlang einer Windung der großen Helix 15a, der kleinere Zeitraum, beispielsweise der Tag, entlang einer Windung der kleinen Helix 15b aufgetragen. Auch bei dieser Darstellung können die oben genannten Abbildungsvorschriften interaktiv verändert werden. Die t-Achse lässt sich zoomen und skalieren, wie dies anhand der unterschiedlichen Dehnungen der Fig. 10 nochmals zu erkennen ist. Um den Vergleich der Daten zu erleichtern, können die Graphik frei im Raum bewegt oder gedreht sowie die Transparenz der Darstellung verändert werden. BEZUGSZEICHENLISTE 1 Spiralförmig verlaufende Linie
2 Startpunkt der Spirale
3 Skalenteilung
4 Datenwerte als Balken
5 Zweite spiralförmig verlaufende Linie
6 Einheit zur Vorbestimmung dominanter Frequenzanteile
7 Eingabeeinheit für Schwellwert und Unterbrechung
8 Datenverarbeitungseinheit für die graphische Aufbereitung
9 Einheit zur automatischen Änderung der Periodizität
10 Monitor
11 Speicher
12 Datenverarbeitungssystem
13 Helixförmig verlaufende Linie
14 Projektionsfläche
15a Große Helix
15b Kleine Helix
Several cycles that build on one another, such as hour, day, week, month or year, as well as multidimensional data records, can also be represented by multidimensional spiral constructions, as is shown by way of example with reference to FIG. 9. Here, the larger period, for example the month, is plotted along a turn of the large helix 15 a, the smaller period, for example the day, is plotted along a turn of the small helix 15 b. In this representation, too, the mapping rules mentioned above can be changed interactively. The t-axis can be zoomed and scaled, as can be seen again from the different strains in FIG. 10. In order to facilitate the comparison of the data, the graphics can be moved or rotated freely in space and the transparency of the display can be changed. REFERENCE SIGN LIST 1 Spiral line
2 starting point of the spiral
3 scale division
4 data values as bars
5 Second spiral line
6 Unit for the pre-determination of dominant frequency components
7 Input unit for threshold and interruption
8 data processing unit for graphic processing
9 Unit for automatically changing the periodicity
10 monitor
11 memory
12 data processing system
13 Helical line
14 projection surface
15 a Large helix
15 b Small helix

Claims

1. A method for data analysis, in which the data are displayed graphically as a function of a correlated size on a monitor ( 10 ), which is plotted on a spiral or helical line ( 1 , 13 ) with a predeterminable periodicity, characterized in that that the periodicity is automatically changed in steps or continuously at least during a period of the graphical representation.

2. The method according to claim 1, characterized in that the data before the graphical representation depending on the correlated size of a Fourier analysis be subjected to dominant frequency components and corresponding periodicities predetermine.

3. The method according to claim 2, characterized in that dominant frequency components are predetermined, the amplitude of which lies above a predeterminable threshold value s _f .

4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the periodicity during the period in such Steps is changed with every step received one of the predetermined periodicities becomes.

5. The method according to claim 2 or 3, characterized in that at a continuous change in periodicity Reaching a predetermined periodicity is signaled.

6. The method according to claim 2 or 3, characterized in that at a continuous change in periodicity Change in the range of the predetermined Periodicities is slowed down.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the change in Periodicity interrupted by an entry can be, in the event of an interruption existing periodicity is stored.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the correlated size the time is.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that when the correlated size is plotted on a helical line ( 13 ), 3-D navigation is made possible by the display.

10. Device for data analysis with a data processing unit ( 8 ) for the graphic processing of data depending on a correlated size, which is applied to a spiral or helical line ( 1 , 13 ) with a predeterminable periodicity, a monitor ( 10 ) graphical representation of the processed data, a unit ( 9 ) for automatically changing the periodicity continuously or in steps during a period of the graphical representation, and a data input unit ( 7 ) for interrupting a change in the periodicity in the representation when input by a user.

11. The device according to claim 10, characterized in that a unit ( 6 ) is provided for determining dominant frequency components in the data.