基于平行坐标法的可视化数据挖掘技术研究

摘要

数据挖掘技术本身的复杂性,用户很难掌握,得到的结果也很难解释。而人们对图形和图像表现方式容易理解和接受,可视化数据挖掘技术正在兴起,呈现出广阔的应用前景。 平行坐标法是以二维形式表示n维空间的数据可视化方法之一。其能将多维数据直观的在二维平面上展示,并且易于对数据进行分析理解。基于平行坐标法的各种交互和变形技术已得到了很大的发展,例如刷技术、数据的抽象、维数控制、放缩技术以及分层显示模式等,这些技术为基于平行坐标的可视化数据挖掘技术的研究提供了良好的前提和基础。 本文对基于平行坐标法的可视化数据挖掘技术进行深入的研究。针对平行坐标可视化方法和数据挖掘技术的特点以及数据挖掘中的可视化显示方式,本文设计并实现了一种平行坐标可视化的原型系统。本课题研究的重点主要包括以下几个方面： 首先,研究了平行坐标的可视化方法,把平行坐标技术与用户交互结合起来,更合理的实现交互可视化,在软件系统中以程序实现了平行坐标法的各项操作,如刷技术、维数选择、变换坐标轴、维度缩放、数据抽象等。 其次,设计了数据挖掘可视化系统的分层展现结构,以可视化组件为基础层,在中间层实现具体算法应用,用接口调用的方式实现具体算法和可视化技术的分离,实现了软件的扩充性和通用性。在应用层展现挖掘的可视化结果,并完成用户消息的传递。 最后,实现了平行坐标可视化数据挖掘原型系统,在系统中把数据挖掘算法与平行坐标可视化图形的展示紧密结合起来,编程实现了两种聚类算法和一种分类算法,并依据可视化结果和对应数据的输出对具体的数据挖掘中存在的问题进行了分析研究,在此基础上对算法中出现的问题进行相应的处理,并对其中一种算法的实现提出了简单改进。 在数据挖掘实现中,通过该平行坐标原型系统,体现出平行坐标可视化方法对数据挖掘技术所带来的重大意义,并深入分析了平行坐标法的适用性以及与其他可视化方法相比的优缺点。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题背景

1.2国内外研究现状

1.3平行坐标法概述

1.4主要研究内容

1.5本文结构

第2章平行坐标法

2.1平行坐标法的基本概念

2.2平行坐标法的数学基础

2.3平行坐标的可视化方法

2.3.1刷技术

2.3.2维数控制

2.3.3交换坐标轴

2.3.4维放缩

2.3.5数据的抽象

2.4颜色比例法

2.5本章小结

第3章平行坐标可视化原型系统的总体设计

3.1设计思路

3.2分层概要设计

3.3分层总体设计

3.4本章小结

第4章平行坐标可视化原型系统的实现

4.1平行坐标可视化原型系统的数据挖掘流程

4.2平行坐标可视化原型系统的整体功能模块结构

4.3分层详细设计与实现

4.3.1基础层：可视化组件

4.3.2中间层：图形化的实现

4.3.3应用层：平行坐标的展示和交互

4.4本章小结

第5章挖掘算法在平行坐标系统中的应用与分析

5.1鸢尾花数据集的描述

5.2数据的规范化预处理

5.2.1规范化的数学基础

5.2.2规范化的实现

5.3聚类算法在平行坐标系统中的实现

5.3.1度量方法

5.3.2层次聚类算法

5.3.3聚类算法在平行坐标系统中的设计

5.3.4层次聚类算法在平行坐标系统中的应用

5.4分类算法在平行坐标系统中的实现

5.4.1最近邻分类

5.4.2分类算法在平行坐标系统中的设计

5.4.3最近邻分类的平行坐标实现

5.5聚类算法的实现结果和分析

5.5.1 AGNES算法的实现结果与分析

5.5.2 DIANA算法的实现结果与分析

5.6分类算法的实现结果和分析

5.7平行坐标在可视化挖掘技术应用中的总结

5.8本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢