JP5615481B2 - ２次元データに関連するベクトル情報の時間シーケンス視覚化方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、２次元データを表示する方法に関し、特に、円などのユニット図形、即ち、正規化済み図形を基準として、データに関連したベクトル情報、即ち、２次元データに関連したベクトル情報の時間シーケンスを視覚化する方法及び装置に関する。

現在の表示技術は、同じ表示上で時間シーケンスのデータを重ねている。しかし、時間と伴に生じる変化を識別するのが困難であるか、又は総ての有用なデータを表示することが困難である。すなわち、これら表示技術は、１個の軸に１個以上の値を有する２次元データを視覚化する効果的な手段を提供できないか、又は時間順序（時間シーケンス）を識別する効果的な手段を提供できなかった。コンスタレーション（constellation）図、レーダー図、スペクトル及びウォータフォール図では、パターンを検出する際に、これらデータを表示することが困難であった。

コンスタレーション図は、無線周波数（ＲＦ）信号のデジタル変調などの２次元データを表示するための現在の技術である。コンスタレーション図の問題は、総ての情報が同じ２次元軸上にプロットされ、時間シーケンスを識別するのが困難なことである。時間シーケンスを求める最も良いアプローチは、表示データの時間シーケンスに沿って操作されるマーカを用いることである。しかし、これには時間がかかり、時間に関連したパターンを求めるためには、特に有効でなかった。

レーダー図は、コンスタレーション図と類似しており、時間シーケンスを扱う際に同様な制限がある。

スペクトラムは、トレース・データのような２次元データの時間シーケンスを表示する他の従来技術である。スペクトラム表示の問題点は、表示されたトレースの「ライン（線）」における位置又は任意所定の周波数に対して総ての有用なデータを表す１個の値が必要なことである。すなわち、各測定に対して独自の値が存在する１個の軸が必要なことである。実際にも、軸が存在しないと、情報の損失や大きな混同なしでは、コンスタレーション図に存在する情報をスペクトラム形式の表示に容易にマップ（割り当て、即ち、変換）できない。なお、コンスタレーション図の特定軸上の各測定に対して２個の値が存在する。

ウォータフォール図は、スペクトラムと同様に２次元データの時間シーケンスを表示する別の従来技術である。残念なことに、この表示技術も面又は一連のラインを用いて、総ての有用な情報を表している。これは、データ変換にスペクトラムと同じ制限があるので、情報の損失や大きな混乱なしでは、コンスタレーション図から情報を容易に変換できない。

特開２００６−０６０４７７号公報

そこで、総ての有用なデータを表示している期間中に、時間経過に伴って生じる変化を識別するために、２次元データの時間シーケンスを表示する方法及び装置が望まれている。

本発明は、無線周波数信号を表す２次元データに関連するベクトル情報の時間シーケンスを視覚化する方法であって；２次元データをデータ・セットとして取り込むステップと；２次元データの１データ・セットを正規化して基準データとし、この基準データを周辺を有する正規化済み図形として発生するステップと；基準データのセットからのデータ・セットの偏差を求めるステップと；偏差に応じて正規化済み図形の周辺を色分けして、色分けされた正規化済み図形を発生するステップと；色分けされた正規化済み図形を表示して、２次元データに関連するベクトル情報の視覚化を可能とするステップと；を具えている。
また、本発明は、無線周波数信号を表す２次元データに関連するベクトル情報の時間シーケンスを視覚化する装置であって；２次元データをデータ・セットとして取り込む手段と；２次元データの１データ・セットを正規化して基準データとし、該基準データを周辺を有する正規化済み図形として発生する手段と；基準データのセットからのデータ・セットの偏差を求める手段と；偏差に応じて正規化済み図形の周辺を色分けして、色分けされた正規化済み図形を発生する手段と；色分けされた正規化済み図形を表示して、２次元データに関連するベクトル情報の視覚化を可能とする手段とを具えている。
さらに、本発明は、無線周波数信号を表す２次元データに関連するベクトル情報の時間シーケンスを視覚化する装置であって；２次元データのセットをデータ・セットとして発生するデータ・ソースと；２次元データの１データ・セットを正規化して基準データとし、データ・セット及び基準データのセットを入力として受け、基準データのセットに基づき出力として正規化済み図形を発生するプロセッサと；正規化済み図形を入力として受け、２次元データに関連するベクトル情報を視覚化する表示器とを具え；正規化済み図形は周辺を有する閉じた図形であって、この周辺の色が基準データのセットからのデータ・セットの偏差により変動することを特徴とする。

よって、本発明は、円の如き正規化された図形、即ち、ユニット図形（一単位の図形）の形式で２次元データの時間シーケンスを表する。２次元データは、時間シーケンスのデータ・セットとして取り込まれる。各データ・セットは、正規化された図形（正規化済み図形）により表される。この正規化済み図形の周辺は、正規化済み基準スタンダードからの偏差に応じて、色等によりコード化されている。時間シーケンスの正規化済み図形は、同心図形を形成するように大きさを合わせてあるので、表示の際に、回転のパターン及び／又は大きさの変化が視覚的に明らかになる。

本発明の目的、利点及び新規な特徴は、添付図を参照した以下の実施例の説明から更に明らかになろう。

図１は、２次元データの時間シーケンスを発生し表示する典型的な装置のブロック図である。データ・ソース１２は、スペクトラム・アナライザ、デジタル・オシロスコープ、入力信号をサンプリングして２次元データを発生するその他の試験測定機器、又はコンピュータ・グラフィック・システム等の任意の装置でよい。このデータ・ソース１２は、２次元データ（Ｉ、Ｑ又はＸ、Ｙ）を表示プロセッサ２０に供給する。表示プロセッサ２０の入力には、処理すべきデータ用の正規化したスタンダード（正規化済みスタンダード）を定義する基準データもある。正規化済みスタンダードは、表示器２２上に正規化済み図形として表示される。なお、この表示の正規化済みスタンダードからの偏差は、正規化済み図形の変化として表示される取り込み２次元データにより示される。理解を容易にするため、以下の説明では、正規化済み図形として円を用いるが、任意の正規化済み図形が可能である。

図２は、本発明による２次元データの時間シーケンスを表示する正規化された図形を示す。この図２に示す表示により、首尾一貫し容易に理解できる方法を用いて、保持すべき重要な２次元データやその機能についての時間シーケンスを表すことができる。表示には２つの部分がある。第１部分は、色、又は他の区別可能な濃淡又はマーキングを用いて（即ち、コード化して）、正規化済み図形上の変化を表す。正規化済み図形は、この例においてユニット円であり、第１部分が基準データからの偏差に対応する。第２部分は、同心図形、即ち円を用いて、時間又は履歴を表す。ユニット円は、基準データから得た正規化済みスタンダードであり、このスタンダードから偏差のあるいかなる２次元情報も、円上の偏差で示すことができる。円の半径は、理想的な又は正規化されたスタンダードを示す。本願で説明する技術は、重なり合うことなく同心的にプロットできる任意の通常の形状にまで拡張できる。

好ましくは、色を用いて、ユニット円上の基準データからの２次元データの偏差を、一定の厚みがある表示円３０にマッピングする。赤の如き光学上のスペクトラムの一端は、ユニット円が表すスタンダードよりも大きな偏差３２を表す。また、青の如き光学上のスペクトラムの他端は、スタンダードよりも小さな偏差３４を表す。光学上のスペクトラムの端部に近づくほど、スタンダードからの２次元データの偏差が大きくなる。その結果により表示された円３０は、２次元データの１セット（１組）又は取り込みを表す。表示プロセッサ２０は、各データ・セットに対して正規化済み図形を発生し、この２次元データを、正規化済みスタンダードに応じて供給された基準データと比較して、偏差を求める。次に、表示プロセッサ２０は、求めた偏差を用い、上述の偏差に応じて、図形の周辺をコード化、即ち、偏差に応じた変更を行う。この結果のコード化した図形を表示プロセッサ２２に渡して、視覚的に、そのデータ・セットを表す。その後のデータ・セットの各々に対して、表示プロセッサ２０は、正規化された図形の直径を変更するか、又は、後述の如く、前もって正規化した図形の直径を調整する。

図３は、本発明による２次元データの時間シーケンスを表示するデータの時間進行を示す図である。この図３に示すように、同心円を用いて、２次元データ・セットのシーケンスを捕らえる。追加のデータ・セットを処理するので、追加の円が発生する。新たなセットの２次元データの各々が、対応する円表示内で変化するので、古いセットの２次元データを表す円は、その半径を通常増加させて、新たなセットの２次元データを中心の同心円として表示できる。すなわち、外側の円が最も古い２次元データを表すので、新たなデータ・セットが中心（内側）になる。すなわち、内側の円が最も新たらしいデータ・セットとなり、古いデータが外側に波紋のように広がる。表示スクリーンが一杯になると、最も古いデータ・セットが消える。

代わりに、新たなセットの２次元データを、半径が増加する円で表し、最も古いデータ・セットの円の各半径が変化しないものであってもよい。すなわち、外側の円が最も新しいデータであり、古いデータが内側に波紋のように縮んでいく。表示スクリーンが一杯になると、最新のデータを表す円が変化しないで、前の総てのセットの半径が減少していき、最も古いデータを表す中心円が消えていく。この処理を総ての現在表示されているデータ・セットに適用して、中心円から大きくなっていく、又は中心円に縮んでいく時間シーケンスを表す。なお、中心円は、最も新しい又は最も古いデータ・セットを表す。重要な結果は、同心で重ならない円が２次元データ・セットの時間シーケンスを表すことである。データ・セットを示す例において、Ｎが時間的に最も新しいデータ・セットを表し、Ｎ−１が時間的に２番目に新しいデータ・セットを表し、Ｎ−２が時間的にその次に新しいデータ・セットを表し、以下、表示領域が一杯になるまで同様である。

時間シーケンスにおけるパターンの視覚的検出を行う方法にて、円から円までの半径の差により、２次元データ・セットの時間シーケンスを表す表示が可能となる。図３の右上部分の回転変化の種類を捕らえれば、この例において、時間が進むに従い、赤領域３２が反時計回転（左回転）方向に回転する。図３の左上において、大きさの変化を捕らえると、時間が進むに従い、円部分３４の中心に向かって偏差が移動する。よって、場合により、コンスタレーションズ、若しくはスペクトラム又はウォータフォール図に必要な込み入った変換又はコンスタレーション図、若しくはウォータフォール図の如き重なり合う従来の表示技術を用いて検出することが困難である多くのパターンを容易に認識できる。

本発明による技術の拡張としては、マウス・カーソル又はタッチ・スクリーン・ポインタを単独、又はノブと一緒に用いるポインティング・デバイスを用いて、更なる試験のために同心図形の特定の１個を選択し、ある同心正規化済み図形から他の同心正規化済み図形に内側又は外側に移動させる。特定の正規化済み図形を選択することにより、ありきたり従来の表示技術を用いて、対応するデータ・セットを見えるようにして、従来の表示技術が提供する付加的な細部を提供できる。時間シーケンス図形が選択されないと、従来の表示が同心図形の表示に沿って表示されて、従来の表示技術と本発明の新たな表示技術との対応関係が容易に判るようになる。

よって、本発明は、同心で重ならない図形として２次元データの時間シーケンスを表示する方法及び装置を提供する。ここで、１つの図形が各データ・セット用であり、単一の表示において、回転及び大きさの変化の如き時間変動パターンを検出できる。

本発明により２次元データの時間シーケンスを表示する装置のブロック図である。 本発明による２次元データの時間シーケンスの表示の正規化された図形を示す図である。 本発明による２次元データの時間シーケンスを表示するデータの時間進行を示す図である。

符号の説明

１２ データ・ソース
２０ 表示プロセッサ
２２ 表示器

Claims (3)

1. 無線周波数信号を表す２次元データに関連するベクトル情報の時間シーケンスを視覚化する方法であって、
   上記２次元データを複数のデータ・セットとして取り込むステップと、
   上記２次元データの１データ・セットを正規化して基準データのセットとし、該基準データのセットを周辺を有する閉じた正規化済み図形として発生するステップと、
   上記基準データのセットからの上記データ・セットの偏差を求めるステップと、
   上記偏差に応じて上記正規化済み図形の上記周辺を色分けして、複数の上記データ・セットのそれぞれに対応する色分けされた正規化済み図形を発生するステップと、
   複数の上記色分けされた正規化済み図形を同心で重ならない形式で表示して、上記２次元データに関連するベクトル情報の視覚化を可能とするステップと
   を具える２次元データに関連するベクトル情報の時間シーケンス視覚化方法。
2. 無線周波数信号を表す２次元データに関連するベクトル情報の時間シーケンスを視覚化する装置であって、
   上記２次元データを複数のデータ・セットとして取り込む手段と、
   上記２次元データの１データ・セットを正規化して基準データのセットとし、該基準データのセットを周辺を有する閉じた正規化済み図形として発生する手段と、
   上記基準データのセットからの上記データ・セットの偏差を求める手段と、
   上記偏差に応じて上記正規化済み図形の周辺を色分けして、複数の上記データ・セットのそれぞれに対応する色分けされた正規化済み図形を発生する手段と、
   複数の上記色分けされた正規化済み図形を同心で重ならない形式で表示して、上記２次元データに関連するベクトル情報の視覚化を可能とする手段と
   を具えた２次元データに関連するベクトル情報の時間シーケンス視覚化装置。
3. 無線周波数信号を表す２次元データに関連するベクトル情報の時間シーケンスを視覚化する装置であって、
   上記２次元データを複数のデータ・セットとして発生するデータ・ソースと、
   上記２次元データの１データ・セットを正規化して基準データのセットとし、上記データ・セット及び上記基準データのセットを入力として受け、上記基準データのセットに基づき出力として、複数の上記データ・セットのそれぞれに対応する正規化済み図形を発生するプロセッサと、
   複数の上記正規化済み図形を入力として受け、上記２次元データに関連するベクトル情報を視覚化し、同心で重ならない形式で表示する表示器とを具え、
   上記正規化済み図形のそれぞれは周辺を有する閉じた図形であって、上記周辺の色が上記基準データのセットからの上記データ・セットの偏差により変動することを特徴とする２次元データに関連するベクトル情報の時間シーケンス視覚化装置。

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