JP6564543B1 - データの三次元可視化方法、データの三次元可視化プログラム、および、データの三次元可視化システム - Google Patents
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Abstract
Description
データ80の分析において、ユーザは、「ビジネスの理解」フェーズ81と「データの理解」フェーズ82とを交互に繰り返す。「データの理解」フェーズ82が完了すると、ユーザは、「データの準備」フェーズ83と「モデリング」フェーズ84を交互に繰り返す。
データ80は、例えば各列が項目#1〜#mであり、各行が時刻T1〜Tnである。つまり、m個の項目のそれぞれが、n個の時系列データを有している。
トレンドグラフの縦軸は、各項目の値であり、横軸は時間である。トレンドグラフによって、ユーザは経過時間におけるデータの傾向および動向を把握することができる。
ヒストグラムの縦軸は度数であり、横軸は階級である。このヒストグラムによって、ユーザは度数分布を把握することができる。
ユーザは、コンピュータなどを用いて、1項目ごとに1つのヒストグラムを作成する。ヒストグラムの総数は、項目数mである。
相関図(散布図)は、縦軸と横軸に2項目の量や大きさ等を対応させている。この相関図によって、ユーザは2項目の関係性を把握することができる。
ユーザは、コンピュータなどを用いて、2項目ずつ総当りでグラフを作成する。相関図の総数は、項目数mから2個を取ったときの組み合わせ(mC2)である。
そこで、本発明は、異種のデータを理解しやすい態様で三次元オブジェクトに可視化することを課題とする。
その他の手段については、発明を実施するための形態のなかで説明する。
データ可視化装置1は、CPU(Central Processing Unit)11、ROM(Read Only Memory)12、RAM(Random access memory)13を備えるコンピュータである。データ可視化装置1は更に、表示部14、印刷部15、記憶部16を備える。記憶部16は、例えばハードディスクやフラッシュメモリであり、データ可視化プログラム161、分析データ162を格納している。分析データ162は、図29に示すデータ80と同様に構成されており、例えば各列が項目#1〜#mであり、各行が時刻T1〜Tnであり、各セルの内容は、該当項目の該当時刻における時系列データである。つまり、m個の項目のそれぞれが、n個の時系列データを有している。
印刷部15は、紙などの記録媒体に、文字や図形や画像などを印刷する。データ可視化装置1は、分析データ162を可視化して、可視化したオブジェクトを表示部14に表示させる。
データ可視化システムSは、データ可視化サーバ2と端末3とがネットワークNを介して通信可能に接続されて構成される。データ可視化サーバ2は、CPU21、ROM22、RAM23を備えるコンピュータである。データ可視化サーバ2は更に、表示部24、印刷部25、記憶部26、通信部27を備える。記憶部26は、例えばハードディスクやフラッシュメモリであり、データ可視化プログラム261、分析データ262を格納している。
印刷部25は、紙などの記録媒体に、文字や図形や画像などを印刷する。
通信部27は、例えばネットワークインタフェースカードであり、ネットワークNを介して端末3と相互に通信する。データ可視化サーバ2は、分析データ262を可視化して、通信部27を介して端末3と通信し、可視化したオブジェクトを端末3の表示部などに表示させる。なお、端末3も、表示部と通信部とプロセッサを備えたコンピュータである。
第1の実施形態では、データを球状の三次元オブジェクトとして可視化するものである。以下、図1に示したデータ可視化装置1が各処理を実行するものとして説明するが、図2に示したデータ可視化サーバ2が各処理を実行して、三次元オブジェクトを端末3上に表示させてもよく、限定されない。
CPU11は、分析データ162から描画に必要な情報を算出する(S10)。ここで描画に必要な情報とは、分析データ162の項目数mと、各項目の時系列データ数nである。以下の説明では球体オブジェクト4を地球に擬えて、分割方法を説明している。
CPU11は、球体オブジェクト4の地軸(x軸)周りの180度を項目数mで除算した角度θ2を算出し、球体オブジェクト4のうち極を中心とする2つの半球を角度θ2で領域に分割する(S11)。これにより、所定経度範囲の三次元の領域、およびこれの対蹠点の三次元の領域が得られる。第1の実施形態では、これら2つの領域の組合せを単に「領域」と呼ぶ。
以下、図4と図5を参照して、ステップS11の動作を説明する。
図5は、球体オブジェクト4を領域41にm分割する動作を示す断面図である。図5は、図4の球体オブジェクト4をX=0で切断したときの断面を示している。
これにより、球体オブジェクト4を、全ての項目数mに対応したm個の領域41に分割することができる。
図7は、領域41を、南北方向にn個の副領域411に分割する動作を示す断面図である。図7は、図6の領域41と副領域411を、左手前方向から右奧方向に向けて見たときを示している。なおy−z軸とは、図7の領域41を側面から見たときの軸であり、X軸に対して垂直である。
CPU11は、各項目を、ユーザが予め指定した項目との相関係数が高い順にソートして各領域に対応付ける(S14)。これにより、ユーザが予め指定した項目と各項目の相関を球体オブジェクト4上に示すことができる。
次にCPU11は、各時系列データを時系列順に各副領域に対応付ける(S15)。これにより、各時系列データの順序を、各副領域の表面と中心との角度で示すことができる。
ステップS17〜S23において、CPU11は、各項目ごとの時系列データ数だけ処理を繰り返す。
CPU11は、時系列データが欠損しているか否かを判定する(S18)。CPU11は、時系列データが欠損していないならば(No)、各時系列データの最大値が3r、最小値がrとなるように標準化を行って各データの半径rdを求め(S19)、ステップS21に進む。ここで半径rは、データの最小値を示す第1所定値に相当する。半径3rは、データの最大値を示す第2所定値に相当する。
ステップS21において、CPU11は、球体情報と半径情報をもとに各副領域411の描画座標を決定する。ステップS21の処理により、CPU11は、各時系列データの値を、球体オブジェクト4の中心から副領域の表面までの距離で示すことができる。
分析データ162の最小値に対応する副領域411の最小半径はrである。分析データ162の最大値に対応する副領域411の最大半径は3rである。CPU11は、分析データ162の各時系列データを、半径rから3rの間に線形変換する。この場合、以下の式(5)によって各データの半径rdが算出される。
v :時系列データ
vmin:時系列データの最小値
vmax:時系列データの最大値
r :最小半径
3r:最大半径
v :時系列データ
vmin:時系列データの最小値
vmax:時系列データの最大値
rmin:最小半径
rmax:最大半径
図9のトレンドグラフ42は、10月5日から8日までの期間422aと、15日から18日までの期間422bと、29日から11月1日までの期間422cと、8日から11日までの期間422dにおいて、この項目の時系列データがないことを示している。これらの期間422a〜422dにおいて、分析データ162のこの項目には、時系列データの欠損値が発生している。なお、分析データ162は、一定期間に亘って欠損値が続く場合、その期間を分析から除外するなどの対応をすることが望ましい。
定格変動は、電力などで基準値が変動した場合に発生する。定格変動が発生した場合、変動前と変動後の何れかにそろえる等の作業が必要になる。
CPU11は、トレンド情報の特徴が把握できるように半径rdを算出し、球体オブジェクト4を生成する。各データの範囲(上下限範囲)はデータにより様々であり、全てのデータが一定範囲内に描画されることで球体として認識しやすくなる。データを標準化して、例えば半径r〜3rに線形変換したものを使用する。これは、従来技術におけるトレンドグラフにおける縦軸の自動設定と同様である。
このヒストグラム43は、分析データ162に含まれる或る項目の各時系列データの存在する範囲をいくつかの区間(階級)に分けた場合,各区間(階級)を底辺とし、その区間(階級)に属するデータの度数を高さとする棒グラフで示される。これによりユーザは、データの分布状況を視覚的に認識することができる。
図12に示すように、CPU11は、これらヒストグラムの特徴が把握できるように球体オブジェクト4の描画色を設定する。例えばCPU11は、密集地に近い箇所を青とし、密集地から離れるほど赤となるように色を設定する。ユーザは、各副領域411の色や濃淡で、度数の分布状態を判別することができる。
Bn2 :基準階級から上限方向の階級数
m :基準階級からの階級数
ステップS24において、CPU11は、未処理の項目があれば、ステップS16に戻る。CPU11は、全項目を処理したならば、図3Bの処理を終了する。
CPU11は、図1に示した表示部14に、この表示画面5を表示する。表示画面5には、図3Aと図3Bの処理で作成された球体オブジェクト4が表示されている。
第2の実施形態は、データを球状の三次元オブジェクトとして可視化する際に、データ数nと項目数mのうち小さい方で球体を領域に分割し、その後、データ数nと項目数mのうち大きい方で各領域を副領域に分割するものである。
CPU11は、分析データ162から描画に必要な情報を算出する(S70)。ここで描画に必要な情報とは、分析データ162の項目数mと、各項目の時系列データ数nである。
CPU11は、各項目の各時系列データを、時系列順に各領域に対応付ける(S75)。次にCPU11は、各項目を、ユーザが予め指定した項目との相関係数が高い順にソートして、各副領域に対応付ける(S76)。これにより、ユーザが予め指定した項目と各項目の相関を球体オブジェクト4上に示すことができる。
ステップS76の処理の後、CPU11は、南北方向に向いた矢印の凡例を「項目」とし(S92)、東西方向に向いた矢印の凡例を「時系列データ」として(S93)、図3Bに示すステップS16の処理に進む。
CPU11は、分割した副領域が可視化可能な一定体積を超えるように、球体の半径rを決定する(S79)。
CPU11は、各項目を、ユーザが予め指定した項目との相関係数が高い順にソートして、各領域に対応付ける(S80)。
CPU11は、各項目の各時系列データを、時系列順に各副領域に対応付ける(S81)。
ステップS81の処理の後、CPU11は、南北方向に向いた矢印の凡例を「時系列データ」とし(S94)、東西方向に向いた矢印の凡例を「項目」として(S95)、図3Bに示すステップS16の処理に進む。
図16は、球体オブジェクト4を領域44にn分割する動作を示す断面図である。図16は、図15の球体オブジェクト4をX=0で切断したときの断面を示している。
これにより球体オブジェクト4を、時系列データ数nに対応したn個の領域44に分割することができる。
図17は、領域44をm個の副領域441に分割する動作を示す斜視図である。図17においてx軸は上方であり、y軸は右奥方向であり、z軸は右手前方向である。
図18は、領域44をm個の副領域441に分割する動作を示す断面図である。図18は、図17の領域44と副領域441を、左手前方向から右奧方向に向けて見たときを示している。
分析データ162の項目数はmである。データ可視化装置1のCPU11は、領域の中心から360度を項目数mで除算した角度θ4で、この領域44をm個の副領域441に分割する。これにより、全ての項目を、各副領域441に対応付けることができる。
CPU11は、図1に示した表示部14に、この表示画面5を表示する。表示画面5には、図14と図3Bの処理で作成された球体オブジェクト4が表示されている。
この球体オブジェクト4の上下を極としたとき、東西方向に向いた矢印の凡例54が表示されており、「時系列データ」と記載されている。
更に南北方向に向いた矢印の凡例53が表示されており、「項目」と記載されている。これにより、南北方向と東西方向それぞれに、何が表示されているかを示すことができる。
第1の実施形態とは別の分割方法を、第3の実施形態として記述する。データ可視化装置1は、球体オブジェクト4のうち地軸(x軸)周りの360度を、項目数mで除算した第1の角度を算出し、球体オブジェクト4を、その極を中心として第1の角度で分割した所定経度範囲の三次元のm個の領域を算出する。これにより、所定経度範囲の三次元の領域が得られる。次にデータ可視化装置1は、三次元の各領域の中心から180度を各項目の時系列データ数nで除算した第2の角度を算出し、各領域を第2の角度で分割したn個の副領域を算出する。
ここで球体オブジェクト4は、地軸(x軸)周りの360度において、30個の領域に分割されている。なお、ここで項目数mは30であり、各項目は、AからZとa〜dの名称が付与されている。
更に球体オブジェクト4の各領域は、各領域の中心から180度において、各項目の時系列データ数に対応するn個の副領域に分割されている。このように分割された球体オブジェクト4によっても、分析データ162を理解しやすく可視化することができる。
なお、第1の実施形態と同様に、CPU11は、各時系列データの値を球体オブジェクト4の中心から各副領域の表面までの距離で示し、各時系列データの順序は球体オブジェクト4の中心から各副領域の表面までの角度で示す。
更に別の分割方法を、第4の実施形態として記述する。データ可視化装置1は、球体オブジェクト4のうち地軸(x軸)周りの360度を、時系列データ数nで除算した第1の角度を算出し、球体オブジェクト4である球体を、極を中心として第1の角度で分割した所定経度範囲の三次元のn個の領域を算出する。これにより、所定経度範囲の三次元の領域が得られる。次にデータ可視化装置1は、三次元の各領域の中心から180度を項目数mで除算した第2の角度を算出し、各領域を第2の角度で分割したm個の副領域を算出する。
ここで球体オブジェクト4は、地軸(x軸)周りの360度において、30個の領域に分割されている。なお、ここで時系列データ数nは30であり、各時系列データは、00から29の名称が付与されている。
更に球体オブジェクト4の各領域は、南北の緯度方向において、各項目の項目数に対応するm個の副領域に分割されている。なお、ここで項目数mは11であり、各項目にはAからKの名称が付与されている。このように分割された球体オブジェクト4によっても、分析データ162を理解しやすく可視化することができる。
また、第1の実施形態と同様に、CPU11は、各時系列データの値を球体オブジェクト4の中心から各副領域の表面までの距離で示し、各時系列データの順序は球体オブジェクト4の地軸(x軸)周りに各副領域の表面までの角度で示す。
第5の実施形態では、分析データを円柱状の三次元オブジェクトとして可視化するものである。ここでは、最初に円柱を高さ方向に分割したのちに、円柱の中心軸から所定角度で分割している。以下、図1に示したデータ可視化装置1が各処理を実行するものとして説明するが、図2に示したデータ可視化サーバ2が各処理を実行して、三次元オブジェクトを端末3上に表示させてもよく、限定されない。
CPU11は、分析データ162から描画に必要な情報を算出する(S30)。ここで描画に必要な情報とは、分析データ162の項目数mと、各項目の時系列データ数nである。
分析データ162の項目数はmである。データ可視化装置1のCPU11は、360度を項目数mで除算した角度θ5で、円柱の軸を中心に領域61をm個の副領域611に分割する。これにより、全ての項目を、各副領域611に対応させることができる。
CPU11は、各項目をユーザが予め指定した項目との相関係数が高い順にソートして、各領域に対応付ける(S34)。これにより、各項目の相関を円柱オブジェクト6上に示すことができる。
次にCPU11は、各時系列データを時系列順に各副領域に対応付ける(S35)。これにより、各時系列データの順序を、各副領域の表面と中心との角度で示すことができる。
ステップS37〜S43において、CPU11は、データ数だけ処理を繰り返す。
CPU11は、時系列データが欠損しているか否かを判定する(S38)。CPU11は、時系列データが欠損していないならば(No)、各時系列データの最大値が3r、最小値がrとなるように標準化を行って各データの半径rdを求め(S39)、ステップS41に進む。ここで半径rは、データの最小値を示す第1所定値に相当する。半径3rは、データの最大値を示す第2所定値に相当する。
ステップS41において、CPU11は、円柱情報と半径情報をもとに各副領域611の描画座標を決定する。ステップS41の処理により、CPU11は、各時系列データの値を、円柱オブジェクト6の軸から副領域の表面までの距離で示すことができる。
ステップS44において、CPU11は、未処理の項目があれば、ステップS36に戻る。CPU11は、全項目を処理したならば、図22Bの処理を終了する。
第6の実施形態では、データを円柱状の三次元オブジェクトとして可視化するものである。第5の実施形態とは異なり、最初に円柱の中心軸から所定角度で分割したのちに、高さ方向に分割している。以下、図1に示したデータ可視化装置1が各処理を実行するものとして説明するが、図2に示したデータ可視化サーバ2が各処理を実行して、三次元オブジェクトを端末3上に表示させてもよく、限定されない。
CPU11は、分析データ162から描画に必要な情報を算出する(S50)。ここで描画に必要な情報とは、分析データ162の項目数mと、各項目の時系列データ数nである。
分析データ162の時系列データ数はnである。データ可視化装置1のCPU11は、360度を時系列データ数nで除算した角度θ6で、この円柱オブジェクト7の軸を中心にn個の領域71に分割する。これにより、全ての時系列データを円柱オブジェクト7の領域71に対応づけることができる。領域71の順序は、これに対応付けられた時系列データの順序を表している。
分析データ162の項目数は、mである。データ可視化装置1のCPU11は、円柱オブジェクト7の高さHを項目数mで除算した高さH2で、この領域71をm個の副領域711に分割する。これにより、全ての項目を、各副領域711に対応させることができる。
CPU11は、各項目をユーザが予め指定した項目との相関係数が高い順にソートして、各領域に対応付ける(S54)。これにより、各項目の相関をオブジェクト上に示すことができる。
次にCPU11は、各時系列データを時系列順に各副領域に対応付ける(S55)。これにより、各時系列データの順序を、各副領域の高さで示すことができる。
ステップS57〜S63において、CPU11は、各項目ごとの時系列データ数だけ処理を繰り返す。
ステップS61において、CPU11は、円柱情報と半径情報をもとに各副領域711の描画座標を決定する。ステップS61の処理により、CPU11は、各時系列データの値を、円柱オブジェクト7の軸から各副領域の表面までの距離で示すことができる。
ステップS64において、CPU11は、未処理の項目があれば、ステップS56に戻る。CPU11は、全項目を処理したならば、図25Bの処理を終了する。
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば上記した実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
本発明の変形例として、例えば、次の(a)〜(c)のようなものがある。
(b) 上記実施形態では、分析データを表現する三次元オブジェクトとして、球体と円柱の例を説明した。しかし、これに限られず、例えば楕円体やトーラスなどで分析データを表現してもよく、限定されない。
(c) 上記実施形態では、トレンド情報とヒストグラム情報と相関係数の情報の3種類の情報を三次元オブジェクトから読み取れるようにしている。しかし、これに限られず、例えばトレンド情報とヒストグラム情報、トレンド情報と相関係数の情報、ヒストグラム情報と相関係数の情報のように、2種類の情報を三次元オブジェクトから読み取れるようにしてもよい。
1 データ可視化装置
11 CPU (演算手段)
12 ROM
13 RAM
14 表示部 (表示手段)
15 印刷部
16 記憶部
161 データ可視化プログラム
162 分析データ
2 データ可視化サーバ
21 CPU (演算手段)
22 ROM
23 RAM
24 表示部
25 印刷部
26 記憶部
27 通信部
261 データ可視化プログラム
262 分析データ
3 端末 (表示手段)
4 球体オブジェクト
41,44 領域
411,441 副領域
5 表示画面
51 マウスカーソル
52 ツールチップ
6,7 円柱オブジェクト
61,71 領域
611,711 副領域
80 データ
81 「ビジネスの理解」フェーズ
82 「データの理解」フェーズ
83 「データの準備」フェーズ
84 「モデリング」フェーズ
85 評価フェーズ
86 「展開/共有」フェーズ
N ネットワーク
Claims (13)
- コンピュータが、
複数の項目に属する複数個のデータから、前記項目の数と各前記項目のデータ数の積で三次元オブジェクトを副領域に分割し、
各前記項目の各データを各前記副領域に割り当て、
各前記副領域により各データの値および順序を示す、
ことを特徴とするデータの三次元可視化方法。 - 前記コンピュータが、
何れかの項目と他の項目との相関係数を算出し、
前記相関係数に応じて各項目を並び替える、
ことを特徴とする請求項1に記載のデータの三次元可視化方法。 - 前記三次元オブジェクトは、球状である、
ことを特徴とする請求項1または2に記載のデータの三次元可視化方法。 - 各前記データの値を、前記球の中心から前記副領域の表面までの距離で示し、
各前記データの順序を、前記球の中心から前記副領域の表面までの角度で示す、
ことを特徴とする請求項3に記載のデータの三次元可視化方法。 - 前記コンピュータは、
球状の前記三次元オブジェクトの軸周りの180度を、前記複数個のデータの前記項目の数又は各前記項目のデータ数どちらか一方の数で除算した第1の角度を算出し、
前記三次元オブジェクトのうち極を中心とする半球を前記第1の角度で分割した所定経度範囲の三次元の領域、およびその対蹠点の三次元の領域の組合せになるよう、前記三次元オブジェクトを領域に分割し、
前記領域の中心から360度を、もう一方の数で除算した第2の角度で前記領域を副領域に分割する、
ことを特徴とする請求項4に記載のデータの三次元可視化方法。 - 前記コンピュータは、
球状の前記三次元オブジェクトの軸周りの360度を、前記複数個のデータの前記項目の数又は各前記項目のデータ数どちらか一方の数で除算した第1の角度を算出し、
前記三次元オブジェクトである球体を、極を中心として前記第1の角度で分割した所定経度範囲の三次元の領域を算出し、
前記領域の中心から180度を、もう一方の数で除算した第2の角度で前記領域を副領域に分割する、
ことを特徴とする請求項4に記載のデータの三次元可視化方法。 - 前記三次元オブジェクトは、円柱状である、
ことを特徴とする請求項1または2に記載のデータの三次元可視化方法。 - 各前記データの値を、前記円柱の軸から前記副領域の表面までの距離で示し、
各前記データの順序を、前記円柱における前記副領域の高さで示す、
ことを特徴とする請求項7に記載のデータの三次元可視化方法。 - 前記複数の項目に属する複数個のデータの最大値と最小値を算出させ、
各前記データの最小値を示す距離が第1所定値、各前記データの最大値を示す距離が第2所定値になるように前記データを距離に変換する、
ことを特徴とする請求項1ないし8のうち何れか1項に記載のデータの三次元可視化方法。 - 前記複数の項目に属する複数個のデータのうちの欠損部分を、前記副領域の表面までの距離を0として示す、
ことを特徴とする請求項1ないし8のうち何れか1項に記載のデータの三次元可視化方法。 - 前記複数の項目に属する前記複数個のデータのヒストグラムにおける最大度数の階級からの乖離に応じて、前記副領域の描画色を算出する、
ことを特徴とする請求項1ないし8のうち何れか1項に記載のデータの三次元可視化方法。 - コンピュータに、
複数の項目に属する複数個のデータから、前記項目の数と各前記項目のデータ数の積で三次元オブジェクトを副領域に分割させる工程、
各前記項目の各データを各前記副領域に割り当てる工程、
各前記副領域により各データの値と順序を示させる工程、
を実行させるためのデータの三次元可視化プログラム。 - 複数の項目に属する複数個のデータから、前記項目の数と各前記項目のデータ数の積で三次元オブジェクトを副領域に分割させ、各前記項目の各データを、前記三次元オブジェクトを分割した各副領域に割り当てる演算手段、
各前記副領域により各データの値と順序を示す表示手段、
を備えることを特徴とするデータの三次元可視化システム。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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