多维数据不确定性可视化的方法研究与改进

作     者：杨磊 

作者单位：中国民航大学 

学位级别：硕士

导师姓名：贺怀清

授予年度：2011年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：不确定性可视化 多维数据的不确定性 交互式操作 交互性操作 MFC OpenGL 

摘      要：在现实世界的各个领域,人们所做出分析和决定的可信度很大程度上依赖于数据的质量,然而人们采集的数据由于测量技术等原因在采集、传输的过程中都不可避免的带有一定的误差,偏差和各种各样的不确定因素,比如数据的精确度、数据是否缺失、格式是否一致、统计变动、数据的浮动范围、噪声等。如不考虑这些数据的不确定性,会造成分析可靠性的降低,甚至得出与事实不相符的结论。特别是随着人们对海量、复杂、异构、多维数据的处理、分析需求,对数据集的不确定性进行研究,发掘出其中隐含的潜在事实变得尤为重要。通过阅读大量外文文献,了解到不确定性可视化研究远尚未成熟,这包括不确定性的定义、度量、以及可视化方法等方面。为了后续研究的需要,首先在目前不确定性概念不统一,不明确的情况下,对其进行了总结,对已有的度量方法给出了分类解说;同时,给出了不确定性可视化的映射流程、分类,总结了不确定性映射变量以及3种可视化评估理论。其次,不确定性可视化领域的研究主要集中在地形学、流域数据和体数据三方面,且大多数学者的研究主要针对的是地理信息系统中的时空数据、单变量数据或双变量数据,很少有涉及到对使用广泛的多维数据的不确定性可视化进行研究。因此,本文主要针对多维数据的不确定性可视化进行了相关探讨与研究,给出了多维数据不确定性的概念,重点探索、改进了3种多维数据的不确定性可视化方法:三维交互式式平行坐标系、平行散点图、平行坐标系和星状图的结合;依据相关学者的理论评估方法对它们进行了评估,并针对3种方法的优缺点进行了比较。最后,为验证上述方法,我们结合MFC和OpenGL搭建了实验平台系统;同时,由于交互性操作是可视化系统的重要组成部分,该系统又添加了画刷、隐藏、缩放、连接、隐藏5种交互式方法,方便了用户查看相关不确定性范围内的数据和感兴趣数据的细节,增强了该系统的人机交互性。