Кіріспе
Көпөлшемді деректерді көрсететін диаграмма. Параллель координаталар графиктері – бірнеше айнымалысы немесе атрибуты бар көпөлшемді деректерді талдау үшін жоғары өлшемді деректер жиынтықтарын визуализациялаудың кең таралған әдісі. n өлшемді кеңістіктегі нүктелер жиынтығын сызу немесе визуализациялау үшін, координаттық осьтерді бейнелейтін n параллель сызықтар фонға салынады, әдетте олар бір-бірінен тең арақашықтықта тік бағытта орналасады. n өлшемді кеңістіктегі нүктелер жеке полилиниялар түрінде көрсетіледі, олардың n төбесі n өлшемді нүктенің әрбір координаталық мәніне сәйкес келетін параллель осьтерде орналасқан, ал төбелер n-1 полилиния сегменттерімен қосылады. Бұл деректерді визуализациялау уақыт қатарларын визуализациялауға ұқсас, бірақ параллель координаталар хронологиялық уақытқа сәйкес келмейтін деректерге қолданылады. Сондықтан, осьтердің әртүрлі орналасуы қызығушылық тудыруы мүмкін, оның ішінде осьтерді көлденең кері бұру немесе атрибут диапазонын инверсиялау.
Parallel Coordinates plots are a common method of visualizing high dimensional datasets to analyze multivariate data having multiple variables, or attributes. To plot, or visualize, a set of points in n dimensional space, n parallel lines are drawn over the background representing coordinate axes, typically oriented vertically with equal spacing. Points in n dimensional space are represented as individual polylines with n vertices placed on the parallel axes corresponding to each coordinate entry of the n dimensional point, vertices are connected with n 1 polyline segments. This data visualization is similar to time series visualization, except that Parallel Coordinates are applied to data which do not correspond with chronological time. Therefore, different axes arrangements can be of interest, including reflecting axes horizontally, otherwise inverting the attribute range.
Жоғары өлшемдер
XY картезиандық координаттар жүйесі бар жазықтықта, параллель координаттарда (көбінесе || координаттар, PCP немесе PC деп қысқартылатын) қосымша өлшемдерді қосу, көбірек осьтерді қосуды білдіреді. Паралель координаттардың бағасы – жоғары өлшемдегі геометриялық қасиеттердің белгілі бір бөлігі оңай көрінетін 2D үлгілерге айналады. Мысалы, n кеңістіктегі түзу бойындағы нүктелер жиынтығы параллель координаттардағы полилиниялар жиынтығына айналады, олардың барлығы n-1 нүктеде қиылысады. n = 2 болғанда, бұл нүкте-түзу дуалдығын береді, соның салдарынан параллель координаттардың математикалық негіздері эвклидтік емес, проективтік кеңістікте дамыған. Екі түзудің жұбы бірегей нүктеде қиылысады, ол екі координатамен сипатталады, демек, ол екі параметрмен (немесе екі нүктемен) сипатталатын бірегей түзуге сәйкес келуі мүмкін. Керісінше, қисықты анықтау үшін екіден астам нүкте қажет, сондай-ақ екі қисықтың бірегей қиылысуы болуы міндетті емес. Сондықтан, параллель координаттардағы түзулердің орнына қисықтарды қолдану арқылы нүкте-түзу дуалдығы және проективтік геометрияның басқа барлық қасиеттері жоғалады, сондай-ақ (гипер)жазықтықтарға, қисықтарға, бірнеше тегіс (гипер)беттерге, жақындыққа, дөңестікке және соңғы кезде бағытталмауға сәйкес келетін белгілі жақсы жоғары өлшемді үлгілер де жоғалады. Мақсат – n өлшемді қатынастарды 2D үлгілерге бейнелеу. Осылайша, параллель координаттар нүктеден нүктеге бейнелеу емес, 2D-ге бейнелеу үшін nD кіші жиынтығы, ақпарат жоғалмайды. Ескерту: тіпті nD нүктесі де 2D нүктесіне емес, 2D көпбұрышты сызық кіші жиынтығына бейнеленеді.
Статистикалық ескертулер
Статистикалық деректерді визуализациялауда үш маңызды фактор қарастырылады: осьтердің тізбегі, бұрылуы және масштабталуы. Осьтердің тізбегі ерекшеліктерді анықтау үшін маңызды, ал деректерді талдау кезінде көптеген түрлі тізбектерді сынап қарау қажет. Кейбір авторлар жарық беретін тізбектерді құруға көмектесетін іздестіру эвристикасын ұсынды. Осьтердің бұрылуы параллель координаталардағы ауысу болып табылады, егер сызықтар параллель осьтердің сыртында қиылысса, оларды бұру арқылы осьтер арасында жылжытуға болады. Ең қарапайым мысал – осьті 180 градусқа бұру. Сондықтан, айнымалылар бірдей масштабта болуы керек, және деректерді дайындау процесінде қарастырылатын көптеген масштабтау әдістері бар, олар көбірек ақпаратты көріністерді ашуға мүмкіндік береді. Тегіс параллель координаталар графигі сплайн арқылы жасалады. Тегіс графикте әрбір дерек нүктесі параметрлік сызыққа (немесе қисыққа) бейнеленеді, ол тегіс, осьтерде үздіксіз және әрбір параллель оське перпендикуляр болады. Бұл дизайн әр дерек атрибутының квантталу деңгейін көрсетеді. Екі параллель ось арасындағы көптеген сызықтар бір-біріне шамамен параллель болса, бұл осы екі өлшем арасындағы оң байланысты көрсетеді. Сызықтар X пішімінде қиылысса, онда бұл теріс байланыс. Сызықтар кездейсоқ қиылысса немесе параллель болса, онда ешқандай байланыс жоқ екенін көрсетеді.
Шектеулер
Параллель координаталарда әр осьтің ең көп дегенде екі көршілес осі болуы мүмкін (біреуі сол жақта, біреуі оң жақта). n өлшемді деректер жиынтығы үшін тәсілді өзгертпей, бір уақытта ең көп дегенде n-1 қатынасты көрсетуге болады. Уақыт қатарларын визуализациялау кезінде табиғи түрде алдыңғы және келесі элементтер болады; сондықтан осы ерекше жағдайда белгілі бір орналасу артықшылықты болады. Дегенмен, егер осьтердің нақты реті болмаса, жақсы осьтік орналасуды табу үшін тәжірибелер мен мүмкіндіктерді зерделеу қажет. Қатынастарды зерттеу үшін осьтерді қайта реттеу немесе жаңадан құру мүмкін. Бір тәсіл осілерді 3 өлшемді кеңістікте (параллель күйінде, тор графигін құра отырып) орналастырады, мұнда ось орталық атрибуттың айналасындағы шеңберде екіден астам көршіге ие болуы мүмкін, ал орналасу мәселесін ең аз жабатын ағаш пайдалану арқылы жақсартуға болады. Бұл визуализацияның прототипі ELKI деректерді өңдеу бағдарламасының кеңейтімі ретінде қолжетімді. Алайда, бұл визуализацияны түсіндіру және онымен өзара әрекеттесу сызықтық реттегіден қиын.
Бағдарламалық жасақтама
Паралель координаталар туралы көптеген мақалалар болғанымен, дерекқорларды параллель координаталар графигіне түрлендіруге арналған көпшілікке қолжетімді бағдарламалық құралдардың саны шектеулі. Белгілі бағдарламалық құралдар: ELKI, GGobi, Mondrian, Orange және ROOT. Кітапханалардың ішінде Protovis.js және D3.js негізгі мысалдарды ұсынады. D3. Parcoords.js (D3 негізіндегі кітапхана) параллель координаталар графигін жасауға арналған және жарияланған. Python дерек құрылымы және талдау кітапханасы Pandas, matplotlib кітапханасын пайдаланып, параллель координаталарды салу мүмкіндігін іске асырады.
Көптүрлі деректер үшін басқа визуализациялар
Радарлық диаграмма – радиалды орналасқан координаттық осьтері бар визуализация. Эндрюс графигі – Параллель координаттар графигінің Фурье түрлендірілімі.