JP2000047778A - 情報視覚化方法 - Google Patents

情報視覚化方法

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JP2000047778A
JP2000047778A JP22943898A JP22943898A JP2000047778A JP 2000047778 A JP2000047778 A JP 2000047778A JP 22943898 A JP22943898 A JP 22943898A JP 22943898 A JP22943898 A JP 22943898A JP 2000047778 A JP2000047778 A JP 2000047778A
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Shin Suzuki
伸 鈴木
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Abstract

(57)【要約】 【課題】コンピュータのディレクトリ・ファイル構成、
画面構成、もしくはネットワーク、プラントのシステム
における運転管理状況等の種種の情報を表示するヒュー
マンインタフェースは、かなり大規模な階層構造的に連
携するデータを把握できなければならない。また容易に
重要なデータを絞り込むことができるなどの操作性が要
求されている。ここでの優れた視覚性、および操作性を
備えた表示方法が必要である。 【解決手段】従来の階層構造的に連携するデータの平面
的ツリー表示に代わる、3次元グラフィックを用いた階
層構造データを錐形上に配置する表示方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータを用
いた階層構造を持つデータの連携状況を表示し、そこか
ら詳細を探るために閲覧、検索、および監視等の操作を
行う場合のヒューマンインタフェースに関する。特に大
規模なデータを扱い、その階層構造が複雑な場合に効果
を発揮するインターフェースに関する。
【0002】
【従来の技術】従来のコンピュータを用いたデータの表
示におけるヒューマンインタフェースは、2次元グラフ
ィックを用いて対象の階層構造的データをツリーに配置
するものがよく使用されている。第2図はコンピュータ
内のデータファイル構造をツリー上に表した例で、20
1はデータ構造画面の1ウインドウ表示を表している。
202はファイルの保存場所を表すホルダと呼ばれるア
イコンであり、マウス等のポインタで指定されたときに
203のようなホルダを開いたアイコンに変化し、他の
ウインドウ(図示せず)にその中に保存されているファ
イルの一覧が表示されるようになっている。204、2
05はそれぞれ画面スクロールのための縦スクロールバ
ー、横スクロールバーであって、ウインドウ201にツ
リーが収まりきれないときに表示され、これらをポイン
タでスライド操作することによりツリー全体を表示可能
にしている。そして操作者は、希望のファイルを探すた
めに、先ずそのファイルの入っているホルダをアイコン
の横に表示されているホルダ名を見ながら、上位のホル
ダから順に下位のホルダに画面を順次移動し、該当する
データを探すことができるようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
従来技術によると、詳細に移行するためには操作者が画
面を上下左右にスクロールし、アイコンを展開しながら
目的のファイルを探すなどの手間と慣れが必要であっ
た。また、このようなスクロールや展開によって見たい
画面が、今見ている画面表示から別の画面、または、は
み出している部分に移動してしまった場合には、画面上
で見えなくなる部分が出来てしまい、これらを追ってい
くうちに閲覧・ 検索においては全体を見誤る等の不都合
があった。特に大きなファイル構造であると、現在の表
示位置が全体に対してどの位置にあるのかが分からず、
上下左右に画面を何度も移動させながら検索するという
時間もかかっていた。結局、一度現在のツリーの位置を
見失うと、再度最上位から順にスクロールしかしながら
目的の位置まで連続して移動させるということが行われ
ていた。
【0004】また、システムの運転状況として異常状態
等を表示させるような用途でこのツリー構造を用いてい
る場合などには、見ている画面にすべてが表示されてい
ないため、異常に気づくことが遅れたり、異常の位置を
検索する時間がかかり、そのために思わぬ事故につなが
る危険性もあった。
【0005】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、本発明は階層構造的データを3次元グラフィ
ックを用いて俯瞰的に情報としてまとまりのある形で表
示し、これによって検索、閲覧する方法である。3次元
グラフィックによる錐形上にデータ表示のための要素
(ノード、ライン、アイコン名等)を配置し、上位階層
ノードを錐形の上方に配置し、上位階層から順次錐の裾
の方向へ放射状に分散配置させ、錐木(以下コーンツリ
ーと呼ぶ)として視覚化するものである。3次元グラフ
ィック特有の機能である視点移動、また対象自体を縦横
に回転させて俯瞰することができる手段を有する。
【0006】また、請求項2の発明は、請求項1のコー
ンツリーを実施するための方法の一部であり、錐形状物
体にツリー形状で階層的にノードおよびラインを配置す
るための座標位置計算方法である。
【0007】
【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を、第1図
に示す。これはシステムのデータ構造を3次元グラフィ
ックでCRTまたは液晶画面上に表示したものである。
【0008】ここで錐形状は円錐形状(以下コーンと呼
ぶ)を用いコーン1は半透明の3次元グラフィックで表
される。コーンの表面上にシステムの持つ特性から分類
されたサブシステムを表すノード14、15、16がラ
イン11、12、13を介してコーン表面上に裾広がり
で配置される。同様に更に下位システムを表すノードが
ラインを介してそのノードに順次つながっていく。つま
り、この配置は上にいくほどシステムの主要総括的デー
タを示し、下にいくほどシステムの末端データを示すこ
とになる。
【0009】このように全体を3次元グラフィックで表
示するため、俯瞰的に全体を認知でき、かつ近傍のライ
ンとノードの連携状態を把握することができる。なお、
ここでは図示されていないが、画面を上下回転、左右回
転、ズームイン、ズームアウトできるように画面端部に
スクロールバーやコントロールアイコン等をもうけた
り、直接画面をマウス等のポインタでクリックしながら
移動させることができるようにしてある。そして3次元
の視点を移動することで詳細な場所を移動しながら検索
することが可能であるので、大きなデータ構造を持つも
のであっても現在の位置を起点に任意の方向にデータを
たどることが可能となる。また、データ構造の大きさに
よって、3次元グラフィックではズームイン・ズームア
ウトが自在であるので、ズームアウトすることによって
全体に対する位置を確かめ、詳細なデータ構造部分にズ
ームインして操作することも可能である。
【0010】このような階層構造を単にデータ構造の表
示・検索のみならず、システムの状態監視に用いること
もできる。例えば、第1図をプロセスシステムの構成に
対応させたとき、システム・サブシステムの何処かのノ
ードで異常が起きると、そのノードの色、形状、動き等
のグラフィック表示変化で操作者は異常を認知できる。
さらにその異常が上方のノードに影響を与える場合には
連携のラインおよびノードにもグラフィック表示変化で
認知させることができる。
【0011】サブシステム間で相互干渉があるような場
合は、サブシステムの各々のラインに跨るライン17の
ように、円錐の内部を貫通して接続した表示も可能であ
る。その枝で相互連鎖があることを示し、さらにブリン
ク表示等によりグラフィック表示変化を与えることで相
互干渉を示すことが可能である。
【0012】次に、第1図のようなコーンツリーの作成
をする方法を説明する。3次元グラフィックは図形
(球、直方体、円柱、円錐、線分など)を座標(x、
y、z)に配置して形成する。そこで本発明のグラフィ
ックを作成するために、表示すべきデータの論理的なデ
ータ構造を何らかの形で(ファイル入力もしくは逐次手
入力でも)取得し、それに従って、ノードの座標を計算
しその位置に適当な図形を配置する。その後ノードを結
ぶラインの始点―終点の座標は始点―終点のノード座標
から得てラインを引けばよい。これを3次元記述言語の
要領にしたがって整形してグラフィックの定義が出来上
がる。
【0013】座標の計算方法は次の通りである。2次元
で表現された階層構造の論理構造が第3図のように得ら
れたとする。今、第4図(a)のように円錐に対して
x,y,zの座標を設けたとする。これに対し本実施例
では第4図(b)(c)のような4レベルに分けた構造
でそれぞれのノードの位置を決めていく。
【0014】先ずはじめに、階層レベルに従ってy座標
を求める。 y=Ys*(nl−1)/(NL−1) 式(1) ここでYsは円錐の高さ、nlはレベル順位(1,2,
3、、)、NLは最大レベルを表す。次にx、yを求める
と、 x=k*ycos θn 式(2) z=k*ysin θn 式(3) 式(2)(3)中のθn はレベルn の当該ノードのx軸
に対して持つ角度であり、kは円錐の高さに対する円錐
底面の半径の割合を示す係数である。
【0015】θn-1 を一つ上位の( 親) ノードの持つ角
度として、さらにΔθn-1 をその(親) ノードの持つ下
位拡散角度とする。
【0016】また、ある(親)ノードの下にいる( 子)
ノードの数をNX,(子) ノードのシリアル番号をnx=1,
2,3,,とすると、その( 子) ノードの持つ角度は θn=θn-1 +Δθn-1( -1/2 +1/2NX +(nx-1)/NX ) 式(4) で計算し、式(4)を式(2)(3)へ代入して、座標
(x、y、z)を求める。
【0017】第3図を例に取ると、既にノードのθn
とΔθnが求まっていたと仮定して、その( 子) ノード
のノード群について座標を求める。
【0018】ノードのθn がこの度のθn-1 となり、
Δθについても同様Δθn-1 とするところで、さらにNX
=3であり、ノードを順次nx=1,2,3として式(4)
から式(1)(2)(3)で求めるものである。またノ
ード群の座標計算が終了したら、次に( 子) ノード
の持つΔθは共 通に Δθn = Δθn-1 / NX 式(5) で求める。すなわち(親)ノードの持っていた下位拡
散角度を( 子) の数で等分して継承していくものであ
る。このノードのそれぞれの下位( 孫) ノードの計算で
式(5)の値が次のΔθn-1 として用いられるのであ
る。
【0019】さらに、第4図で式(4)について説明す
る。((a)は概観図、(b)は側面図、(c)は平面
図である。)
【0020】(a)でコーンツリーの3次元座標方向を
示す。(b)の円錐の高さYsに対して、底辺の円の半径
はYsに係数kをかけている。これは円錐の形状のバラン
スを決めているもので (裾野が広く取る必要があるよ
うなデータの拡散が多い場合などに補正するものであ
る)、計算式(2)(3)で用いたものである。y座標
については式(1)で簡単に求まるので、x、z座標に
ついて述べる。
【0021】例として、(c)図で( 子) ノードを3 つ
持つ( 親) ノード(前述のノードに相当)のθn-1,Δ
θn-1 まで求まっているとき、拡散角度は(親)ノード
を中点として、NX=3なのでその拡散角度を3 等分し
て、拡散限界から+1/2NX(この場合1/6隙間を
あけて)し、1/NX刻み(この場合1/3間隔)を加
えてθnを各々求めるので、式(4)で計算できる。こ
れにより、同一レベルの各ノードは同一平面、同心円上
に配置する事ができ、また下位への広がり方は下位拡散
角度をもってしているので、必ず全上位ノードの持つ範
囲に入るわけである。
【0022】なお、最上位は座標原点(0,0,0) に配置
し、θ=0度、Δθ=360度として始めて、下位に順
次計算することが容易で、その求め方のフローチャート
を第5図に示す。501では、階層構造から分かるデー
タ、及び円錐の形状に関して予め決め、メモリ等に記憶
され、或いは入力による値を初期値として与える。50
2は今求めようとするデータの始めのレベル2(レベル
1は頂点)であるときのnlの値を代入する。503で
は、y座標を値を式に代入することで求める。504で
は第2階層の内のノード群の内、第一番目のノード群を
選択している。505では、メモリ等に記憶され、或い
は入力により当該ノード群の情報(NX,θn-1 ,Δθ
n-1 )を取得する。506ではノード群内の求めようと
する1番目のノードを指定している。507では、これ
に基づきθn を計算し、これによりx座標、z座標をそ
れぞれ計算する。508はノード群の内の全てのノード
が指定されるようにx、z座標を順次計算させるループ
処理を行うための判断ステップである。509では、当
該ノード群の共通のΔθn を計算し、510では、全て
のノードが指定されるようにループ処理を行うための判
断ステップである。更に511によって全てのレベルが
指定されるようにループ処理を行うための判断ステップ
を実行することにより全体のノードの座標が決定され
る。このように求められたノードの座標を始点−終点座
標としてラインの定義ができる。
【0023】なお、この実施例では円錐で説明したが、
角錐であっても良く、必ずしも頂点を持たないものであ
ってもレベル構造として裾広がりのツリー構造を表せる
ものであればその形状を問わない。また、ノードは立体
形状でのみ示しているが、データを直接テキストで表示
することも可能である。
【0024】「実施形態の効果」この請求項1の実施形
態により、限られたCRTまたは液晶画面上の領域を有
効に使って大規模かつ階層構造的なデータからなる情報
を容易に見る事ができる。
【0025】さらに請求項2の実施形態により、簡易な
計算方法で3次元グラフィックの座標を計算でき、階層
の上位の分散範囲内にすべての下位ノードが配置される
座標が求まり均衡の良い3次元グラフィックが形成でき
る。
【0026】
【発明の効果】3次元グラフィックの表示により、全体
を俯瞰的に見渡し、かつ詳細に知りたいデータに近づい
てみることができる。コンピュータファイルまたは詳細
画面の参照のためには当該ノードを選択(マウス等によ
り)することで、当該ファイルまたは画面を開くことが
容易にでき、また上下階層からの構成から真に必要なも
のを間違いなく参照する効果が高い。これによって、一
度開いてから間違えに気づいたり、順繰りに連携を辿ら
なければならないなどの時間的ロスがなくなる。
【0027】また、システムの運転監視における応用で
は、主要な上方の状態のみを中心に監視していれば良
く、下方から上がってくる異常はライン―ノードで認知
した場合に、速やかにその原因を下方のノードの状態か
ら掴める。さらに原因と認知されたノードを選択(マウ
ス等により)することで、詳細情報を確認し、さらに原
因を解除(たとえば誤設定機器の状態を正常に戻す)等
の作業に当たれる。
【0028】以上説明したように、この発明によれば、
システムのデータ確認および状況の良好かつ迅速な認知
確認性得られ、操作者の負荷および効率が従来の方法に
比べて格段に向上する。さらに、3次元グラフィックを
作成する際の大きい割合を占める3次元の煩雑な座表計
算を自動化できる事で、コーンツリーによる情報視覚化
装置を作成することが容易に短い時間でできるようにな
る。
【図面の簡単な説明】
【第1図】 この発明の一実施形態を示す概観図であ
る。
【第2図】 従来技術を示すウインドウ画面概略図であ
る。
【第3図】 階層構造の論理ツリー例である。
【第4図】 実施例におけるノード、ラインの位置関係
を表す図である。
【第5図】 座標計算フローである。
【符号の説明】
10 円錐形状物体(コーン) 11、12、13:枝( ライン) 14、15、16:葉(ノード) 17:相互継ぎ枝

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】種々の電子データを扱うコンピュータ機器
    であって、これらデータを画面上で表示、操作する装置
    において、 階層構造的に連携する情報データを有し、
    該データをノードおよびその連携状態をラインで構成す
    るツリー構造で表現して3次元グラフィックによる錐形
    上に配置し、その際上位階層ノードを錐形の上方に配置
    し、上位階層から順次錐の裾の方向へ放射状に分散配置
    させることで情報データを俯瞰的に表示させることを特
    徴とするする情報視覚化方法。
  2. 【請求項2】階層構造的データの論理的組み合わせを入
    力し、3次元グラフィックによる円錐の錐形表面に階層
    レベル別に同一平面上に配置するための3次元座標を計
    算することを特徴とする請求項第1項記載の情報視覚化
    方法。
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