JP2010044617A - 表示情報生成装置、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】要素間の接続関係に加え、接続関係以外の属性情報についても可視化する
【解決手段】表示情報生成装置１０は、複数の要素毎の情報と、複数の要素間の接続関係情報とを取得し、複数の要素毎の情報に基づいて、複数の要素を１又は複数の要素群に分類し、分類された要素群毎の配置領域を決定し、要素群毎に当該要素群に分類された要素を決定された配置領域に配置し、配置された各要素を記憶される接続関係情報に基づいて接続した態様で表示する表示情報を生成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示情報生成装置、及びプログラムに関する。

インターネット上に存在する各ウェブページを要素、ウェブページ間のハイパーリンク関係を接続関係として、また、論文や特許文献を要素、各文献の引用関係を接続関係としてこれらの要素及び接続関係からなるネットワークを可視化することがある。例えば下記の特許文献１には、接続関係を有する要素を２次元や３次元等の低次元空間に配置して可視化する技術が開示されている。
特開２００４−３１８７３９号公報

要素には要素間の接続関係以外にも分類情報等の属性情報が付与されることがある。

本発明の目的の一つは、要素間の接続関係に加え接続関係以外の属性情報についても可視化する表示情報生成装置、及びプログラムを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の表示情報生成装置の発明は、複数の要素の情報と、前記複数の要素間の接続関係情報とを取得する手段と、前記複数の要素の情報に基づいて、前記複数の要素を１又は複数の要素群に分類する手段と、前記分類された要素群毎の配置領域を決定する配置領域決定手段と、前記要素群毎に当該要素群に分類された要素を前記決定された配置領域に配置し、当該配置された各要素を前記接続関係情報に基づいて接続した態様で表示する表示情報を生成する生成手段と、を含むことを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の表示情報生成装置において、前記生成手段は、前記要素群毎に境界を示した態様で表示する前記表示情報を生成することを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の表示情報生成装置において、前記要素群間の接続関係の重みを、前記各要素群に含まれる要素間の接続関係情報に基づいて設定する手段をさらに含み、前記配置領域決定手段は、当該設定された接続関係の重みに基づいて前記要素群毎の配置領域を決定することを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の表示情報生成装置において、前記配置領域決定手段は、前記要素群毎の配置領域の大きさを当該要素群に含まれる要素数に基づいて決定することを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の表示情報生成装置において、前記生成手段は、前記要素群毎に当該要素群に含まれる要素の配置を各要素の接続距離の総和が小さくなるように決定することを特徴とする。

また、請求項６に記載のプログラムの発明は、複数の要素の情報と、前記複数の要素間の接続関係情報とを取得する手段と、前記複数の要素の情報に基づいて、前記複数の要素を１又は複数の要素群に分類する手段と、前記分類された要素群毎の配置領域を決定する配置領域決定手段と、前記要素群毎に当該要素群に分類された要素を前記決定された配置領域に配置し、当該配置された各要素を前記接続関係情報に基づいて接続した態様で表示する表示情報を生成する生成手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、要素間の接続関係に加え、接続関係以外の属性情報についても可視化する表示情報が生成される。

請求項２に記載の発明によれば、要素群毎のまとまりが認識される態様で可視化される。

請求項３に記載の発明によれば、要素群の配置に要素群間の関係が反映される。

請求項４に記載の発明によれば、各要素群がその要素数に応じた大きさに配置される。

請求項５に記載の発明によれば、要素間の接続が視認しやすくなる。

請求項６に記載の発明によれば、要素間の接続関係に加え、接続関係以外の属性情報についても可視化する表示情報を生成するようにコンピュータが機能する。

以下、本発明を実施するための好適な実施の形態（以下、実施形態という）を、図面に従って説明する。

図１には本実施形態に係る表示情報生成装置１０の機能ブロック図を示す。表示情報生成装置１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、記憶装置（メモリ）を含むコンピュータにより構成されるものである。そして、図１に示されるように、表示情報生成装置１０は、ネットワークデータ記憶部１２、分類部１４、クラスタ配置領域決定部１６、ノード配置位置決定部１８、グラフ表示データ生成部２０、及び表示部２２を含む。各部の機能は、コンピュータ読み取り可能な情報記憶媒体に格納されたプログラムが、図示しない媒体読取装置を用いてコンピュータシステムたる表示情報生成装置１０に読み込まれ中央処理装置によりプログラムの命令が実行されることで実現されるものとしてよい。なお、プログラムは情報記憶媒体によって表示情報生成装置１０に供給されることとしてもよいし、インターネット等のデータ通信ネットワークを介して供給されることとしてもよい。

ネットワークデータ記憶部１２は、複数のノード（要素）毎の情報と、これら複数のノード間の接続関係を定めた接続関係情報とを含むネットワークデータを記憶する。ノードは、ネットワークの構成要素であり、例えば１つの電子データに対応させることとしてよい。また、ノードの情報には、電子データそのものの情報と、電子データに付与された属性情報とを含むこととしてよい。ノード間の接続関係は、ノード間の関係性の有無を「１」と「０」とに対応させて表してもよいし、その関係性に重みを付けて表してもよい。例えば、ノードを電子文書とした場合には、そのノード間の接続関係は、電子文書間の引用関係や参照関係に基づいて設定されるものとしてよい。

分類部１４は、ネットワークデータ記憶部１２に記憶される複数のノードをそのノードの情報に基づいて１又は複数のクラスタに分類する。本実施形態においては、分類部１４は、ノード毎に特徴量を抽出して、抽出した特徴量に基づくクラスタリングを行って各ノードをクラスタに分類する。分類部１４は、例えばノードを電子文書とした場合には、各電子文書について予め定められたキーワード群に基づいて各文書の特徴ベクトルを生成して、当該生成した特徴ベクトルのベクトル間距離に基づいてクラスタリングを行うこととしてよい。

また、分類部１４は、上記のクラスタリングに限らず各ノードの分類を行うこととしてよい。例えば、分類部１４は、ノードに付与された属性情報に基づいて各ノードをクラスタに分類することとしてもよい。この場合にノードが電子文書であれば、分類部１４は電子文書に付与された分類情報、作成者情報、作成年月日等の属性情報に基づいて各ノードをクラスタに分類することとしてよい。

クラスタ配置領域決定部１６は、分類部１４により分類された各クラスタの配置領域を決定する。上記各クラスタの配置領域は、３次元空間内における領域であってもよいし、２次元平面内における領域であってもよい。クラスタ配置領域決定部１６は、各クラスタをそれぞれ１つのノードとみなして、例えば論文「T.Fruchterman and E.Reingold. “Graph Drawing by Force-directed Placement”,Software-Practice and Experience, 21, 1129-1164, 1991」に記載されたばねモデルによるアルゴリズムを用いて、各クラスタの配置を決定することとしてよい。以下、上記のばねモデルによるアルゴリズムを用いた場合におけるクラスタ間のばね長さの設定処理の一例を説明する。なお、本実施形態では、簡単のため、クラスタの配置領域は２次元平面に円状に構成されることとする。

クラスタ配置領域決定部１６は、クラスタの配置領域の大きさをそのクラスタに属する要素の数に比例した値に設定する。例えばクラスタの配置領域が円により構成される場合では、当該配置領域たる円の半径をクラスタの要素の数に比例した値に設定することとしてよい。このようにクラスタの配置領域の大きさをクラスタの要素数に応じて設定するのは、一部のクラスタに含まれるノードが極端に小さくなったり逆に大きくなってしまったりせずにクラスタの各ノードがクラスタの配置領域に収まるようにするためである。

次に、クラスタ配置領域決定部１６は、上記設定した半径のクラスタの配置領域が重ならないように各クラスタを接続するばねの長さを算出する。

図２には、クラスタＰとクラスタＱのそれぞれの配置領域の関係を示した。図２に示されるように、クラスタＰの配置領域の半径をｒ_Ｐ、クラスタＱの配置領域の半径をｒ_Ｑとし、クラスタＰとクラスタＱとはそれぞれの中心をｌ_ＰＱの長さのばねにより接続されることとする。そして、クラスタＰ，Ｑ間を接続するばねの自然長ｌ_ＰＱは次式（１）により定められる。
ｌ_ＰＱ＝ｒ_Ｐ＋ｒ_Ｑ＋ｃ／Ｗ_ＰＱ ・・・（１）
ここで、ｃは定数であり、Ｗ_ＰＱはクラスタＰ，Ｑ間のリンクの重みである。以下、クラスタ間のリンクの重みＷ_ＰＱの算出方法について説明する。

クラスタ間のリンクの重みＷ_ＰＱは、クラスタＰ，Ｑに属するそれぞれのノードの接続関係に基づいて算出する。以下、図３を参照しながら、クラスタＰ，Ｑ間のリンクの重みＷ_ＰＱの算出方法を説明する。

図３に示されるように、クラスタＰはノードをｐ個含み、クラスタＱはノードをｑ個含み、クラスタＰ，Ｑ間のリンク数がｎ本であるとする。このとき、クラスタＰ，Ｑ間のリンクの重みＷ_ｐｑは、次式（２）により算出することとしてよい。
Ｗ_ＰＱ＝ｎ／ｐ・ｑ ・・・（２）
上式（２）においては、クラスタＰ，Ｑ間に存在するリンク数ｎをクラスタＰ，Ｑ間に生ずるリンク数の最大値ｐ・ｑで割り規格化して、クラスタ内のノード数に依存しないクラスタ間のリンクの重みを算出している。

クラスタＰ，Ｑ間のリンクの重みＷ_ｐｑは上記式（２）に限らず、例えば、上記式（２）で算出されたＷ_ｐｑをさらに閾値と比較して得てもよい。例えば、下記（３）式に示されるように、算出されたＷ_ｐｑが閾値を下回る場合には、リンクの重みを「０」（すなわちリンクは存在しない）に設定することとしてよい。

ここで、０≦ρ≦１である。上記式（３）に示されるように、クラスタ間のリンクの重みを設定することで、クラスタ間の関係のうち関連性の小さいものについては除外される。

さらに、クラスタＰ，Ｑ間のリンクの重みＷ_ｐｑを下記の（４）式に基づいて、上記（２）式で算出されたリンクの重みが閾値を上回る場合には１、そうでない場合は０としてリンクの重みを設定することとしてもよい。こうすることで、クラスタ間の関係が単純化して表現される。

なお、ノード間のリンクが有向リンクの場合には、ｎ_ｐ→Ｑ、ｎ_Ｑ→Ｐの各向きのリンクに対してリンクの重みを算出することとしてよい。

クラスタ配置領域決定部１６は、上述したばねモデルのアルゴリズムにより、各クラスタ間について設定したばねの長さに基づいて各クラスタの配置領域を決定する。

次に、ノード配置位置決定部１８は、クラスタ配置領域決定部１６により配置が決定された各クラスタに含まれるノードの配置位置を決定する。ノード配置位置決定部１８は、クラスタ毎にそのクラスタに属する各ノードの座標位置を作業用の座標空間上で算出し、作業用の座標空間上で算出された各ノードの相対的な位置関係を維持したまま当該ノード群を平行移動し、また必要であれば拡大・縮小等を行い、各ノードのクラスタの配置領域内での配置座標を決定する。

ノード配置位置決定部１８による具体的な処理を図４を参照しながら説明する。図４（Ａ）はクラスタＰに属するノード群であり、図４（Ｂ）はクラスタＱに属するノード群である。まず、ノード配置位置決定部１８は、クラスタ毎にそのクラスタに含まれるノード間の接続関係に基づいて各ノードの相対的な位置関係を求める。図４（Ａ）及び（Ｂ）は上記求めた配置座標に基づくクラスタＰとクラスタＱとのそれぞれのノードの相対的な位置関係を表した例である。なお、ノードの相対的な位置関係を求める際には、上述したばねモデルを用いることとしてよい。そして、ノード配置位置決定部１８は、図４（Ｃ）に示されるように、上記求められたノード群の相対的な位置関係を維持したまま、各ノード群を対応するクラスタの配置領域内に配置する。

グラフ表示データ生成部２０は、クラスタ配置領域決定部１６で決定されたクラスタ毎の配置領域と、ノード配置位置決定部１８で決定されたノードの配置位置と、ノード間の接続関係とに基づいてノード間の関係を可視化したグラフ表示データを生成する。

表示部２２は、グラフ表示データ生成部２０により生成されたグラフ表示データに基づいて、表示情報生成装置１０に接続されたディスプレイに処理対象となったノードに関するグラフを表示する。図５（Ａ）に示されたグラフは、ノードの接続関係のみに基づいて生成されたグラフ表示データを表示した例であり、図５（Ｂ）に示されたグラフは、本実施形態に係る表示情報生成処理により生成された、ノードの分類関係についても可視化したグラフ表示データを表示した例である。図５においては、パターンの共通するノードは同じ分類情報が付与されたノードであることを表している。

図５（Ａ），（Ｂ）に示されているように、図５（Ａ）ではグラフ表示に基づいて各ノードの分類が認識されないが、図５（Ｂ）においてはグラフ表示において各ノードが属する分類に応じて配置されており、各ノードの接続関係とともに各ノードが属する分類が明示される。

次に、表示情報生成装置１０によるグラフ表示データの生成処理のフローを、図６に示したフロー図を参照しながら説明する。

まず、表示情報生成装置１０は、複数のノードの情報と、ノード間の接続関係を定めた接続関係情報とを含むネットワークデータを読み込み（Ｓ１０１）、読み込んだネットワークデータに基づいてノードを１又は複数のクラスタに分類する（Ｓ１０２）。表示情報生成装置１０は、分類したクラスタ毎に配置領域を決定し（Ｓ１０３）、さらにクラスタに属するノードを上記決定した当該クラスタの配置領域に配置する（Ｓ１０４）。表示情報生成装置１０は、各ノードを対応するクラスタの配置領域に配置した後に、ノード間の接続関係情報に基づいてノードを接続した態様のグラフ表示データを生成する（Ｓ１０５）。表示情報生成装置１０は、上記生成したグラフ表示データに基づいて、クラスタ毎にノードを配置するとともに、ノードを接続した態様で構成されるグラフをディスプレイに表示する（Ｓ１０６）。

本実施形態に係る表示情報生成装置１０では、各ノード間の接続関係とともに、各ノードの分類情報が示されている。また、ノードの追加や削除があった場合にも、変更のあったノードの属するクラスタに対して配置を再計算すれば足りるので、処理負荷が小さくなる。そして、例えば、特許文献からなるネットワークデータを処理対象とし、年代ごとに文書が追加される特許文献等に対して本発明を適用して、審査官による引用に基づいて構成されるネットワークや、共著関係に基づいて構成されるネットワークを可視化する場合には、グラフの全体構造を変化させることなく新しく追加される文献の位置が特定され、時間的に前の状態との差が明確化される。

また、上記の実施形態では、ノード配置位置決定部１８によりクラスタ毎にノード位置を独立に計算しているが、以下に説明するように他のクラスタに属するノードとの接続関係に応じてノードの配置座標を補正することとしてもよい。以下では、図７及び図８を参照しながら、クラスタ間の相対的な位置関係を変えないまま、少なくとも一部のクラスタを回転させてノード間のリンクの長さの総和を小さくするようにノードの配置座標を補正する処理について説明する。

図７（Ａ）に示されているのは、ノード配置位置決定部１８によりクラスタ毎に決定されたノードの配置座標と、ノード間のリンク関係とに基づいて各クラスタとノードとを配置したグラフである。そして、図７（Ｂ）に示されるように、１つのクラスタを基準として、それ以外のクラスタを当該クラスタのクラスタ中心を中心として回転させる。この際、クラスタの回転角度は、ノード間のリンクの長さの総和を最小化させるようにして決定する。本手法では、クラスタ間の相対的な関係と、クラスタ内のノード間の相対的な関係が維持される。

次に図８を参照しながら、クラスタの回転角度の算出処理について説明する。図８には、処理対象とするクラスタのクラスタ中心と、そのクラスタに含まれるノードｉとを示した。クラスタ中心は、クラスタに属するノードの特徴ベクトルの中心として算出されるものである。そして、ノードｉには他のクラスタに属するノードからのリンクＬ_ｉｊ（ｊ＝１，２，…，ｎ）があるとする。ここで、クラスタｃに属するノードｉとクラスタ中心との距離をｌ_ｉ、ノードｉとクラスタ中心を通る直線と他クラスタからのリンクＬ_ｉｊとのなす角度をθ_ｉｊ(反時計回りが正であり、−π≦θ_ｉｊ≦π)とする。この時、他クラスタから受ける力を一定とすると、他クラスタからのリンクによりノードｉが生じる回転モーメントＭ_ｉは、以下の（５）式で表される。

ただし、Ｌは、他クラスタからのリンクの総数である。従って、クラスタｃの受ける回転モーメントの総和Ｍ_ｃは、次式（６）で表される。

ただし、Ｎはクラスタｃに属するノード数である。クラスタｃの一回の更新における回転角度Δφ_ｃは、（７）式に比例した値として定め、以下の（７）式で表される。

ただし、αは微小な正数である。そして、（７）式で定義された角度による回転をすべてのクラスタ(１，…，Ｃ)に適用する。さらに、この更新を繰り返して適用し、次式（８）を満たした場合に処理を終了する。

ここで、Ｃはクラスタの総数であり、Ｔｈは予め定められた正の閾値である。

図９には、表示情報生成装置１０により行われる回転角度の算出処理のフロー図を示した。図９に示されるように、表示情報生成装置１０は、まずクラスタ内のノード集合の相対位置を初期化し（Ｓ２０１）、すべてのクラスタについて上記式（７）に基づいて、回転角度Δφ_ｃを算出する（Ｓ２０２）。そして、表示情報生成装置１０は、算出した回転角度に基づいてクラスタを回転させる（Ｓ２０３）。次に、表示情報生成装置１０は、上記式（８）に基づいて、各ノードの配置が終了条件を満たしているか否かを判断する（Ｓ２０４）。ここで、終了条件を満たしていないと判断された場合には（Ｓ２０４：Ｎ）、Ｓ２０２に戻り回転処理を行う。一方で、終了条件を満たしていると判断すれば（Ｓ２０４：Ｙ）、各ノードの配置座標を決定して（Ｓ２０５）、処理を終了する。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、例えば、ノードの属性情報に基づいた絞り込みを行い、ノード間のリンク関係を可視化してもよい。すなわち、共通の属性情報が付与されたノード間のリンクを絞り込み、絞り込まれたノード間のリンクに基づいてクラスタ間のリンクの重みを算出してもよいし、逆に共通の属性情報が付与されたノード間のリンクを除外してクラスタ間のリンクの重みを算出してもよい。例えば、ノードが特許公報である場合に、当該特許公報の引用文献の出願人が同一の引用（自社引用）よりも、出願人が異なる引用（他社引用）の方が一般に、他社に影響を与えた価値ある引用であると考えられ、こうした場合には、自社引用を除外して、文献間の本質的な引用関係を抽出して可視化することとしてもよい。

なお、ノードに付与された属性情報に他の装置により行われたクラスタリング結果が含まれることとしてもよく、分類部１４はそのクラスタリング結果を読み込んで各ノードを分類することとしてもよい。

表示情報生成装置の機能ブロック図である。 クラスタの配置領域の関係を示した図である。 クラスタ間のリンク関係を示した図である。 ノードの配置位置を示した図である。 グラフ表示の一例を示した図である。 グラフ表示データの生成処理のフロー図である。 ノードの配置位置の補正の一例を示す図である。 クラスタの回転角度の算出処理を説明する図である。 回転角度の算出処理のフロー図である。

符号の説明

１０ 表示情報生成装置、１２ ネットワークデータ記憶部、１４ 分類部、１６ クラスタ配置領域決定部、１８ ノード配置位置決定部、２０ グラフ表示データ生成部、２２ 表示部。

Claims (6)

1. 複数の要素の情報と、前記複数の要素間の接続関係情報とを取得する手段と、
   前記複数の要素の情報に基づいて、前記複数の要素を１又は複数の要素群に分類する手段と、
   前記分類された要素群毎の配置領域を決定する配置領域決定手段と、
   前記要素群毎に当該要素群に分類された要素を前記決定された配置領域に配置し、当該配置された各要素を前記接続関係情報に基づいて接続した態様で表示する表示情報を生成する生成手段と、
   を含むことを特徴とする表示情報生成装置。
2. 前記生成手段は、前記要素群毎に境界を示した態様で表示する前記表示情報を生成する
   ことを特徴とする請求項１に記載の表示情報生成装置。
3. 前記要素群間の接続関係の重みを、前記各要素群に含まれる要素間の接続関係情報に基づいて設定する手段をさらに含み、
   前記配置領域決定手段は、当該設定された接続関係の重みに基づいて前記要素群毎の配置領域を決定する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の表示情報生成装置。
4. 前記配置領域決定手段は、前記要素群毎の配置領域の大きさを当該要素群に含まれる要素数に基づいて決定する
   ことを特徴とする請求項３に記載の表示情報生成装置。
5. 前記生成手段は、前記要素群毎に当該要素群に含まれる要素の配置を各要素の接続距離の総和が小さくなるように決定する
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の表示情報生成装置。
6. 複数の要素の情報と、前記複数の要素間の接続関係情報とを取得する手段と、
   前記複数の要素の情報に基づいて、前記複数の要素を１又は複数の要素群に分類する手段と、
   前記分類された要素群毎の配置領域を決定する配置領域決定手段と、
   前記要素群毎に当該要素群に分類された要素を前記決定された配置領域に配置し、当該配置された各要素を前記接続関係情報に基づいて接続した態様で表示する表示情報を生成する生成手段としてコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。

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