數(shù)據(jù)挖掘可視化技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)

范蘇穎

重慶文理學(xué)院

數(shù)據(jù)挖掘可視化技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)

范蘇穎

重慶文理學(xué)院

如果把數(shù)據(jù)挖掘和可視化技術(shù)結(jié)合起來，就可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)挖掘中的缺陷，進(jìn)而加強(qiáng)數(shù)據(jù)挖掘的處理過程。數(shù)據(jù)挖掘可視化正好把數(shù)據(jù)挖掘和可視化技術(shù)完美的結(jié)合在一起。

數(shù)據(jù)挖掘 可視化技術(shù) 數(shù)據(jù)挖掘

數(shù)據(jù)挖掘是把有意義的知識(shí)從數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)或者其他信息庫(kù)的大量數(shù)據(jù)中挖掘出來的過程。它是數(shù)據(jù)管理與分析技術(shù)不斷進(jìn)化的結(jié)果。由于挖掘過程是看不見的，用戶很難參與進(jìn)去，而挖掘出來的結(jié)果通常只有專業(yè)的數(shù)據(jù)挖掘人員才能夠理解，因此挖掘的結(jié)果很難取得用戶的信任。如何解決這個(gè)難題呢？因?yàn)轭伾D形和圖像是很形象直觀的，所以可以把數(shù)據(jù)挖掘與可視化技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，這樣就可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)挖掘中的缺陷，進(jìn)而加強(qiáng)數(shù)據(jù)挖掘的處理過程。

數(shù)據(jù)挖掘可視化技術(shù)強(qiáng)調(diào)以人為本，充分利用人類在知識(shí)領(lǐng)域的感知能力，讓用戶對(duì)挖掘結(jié)果進(jìn)行理解和利用。數(shù)據(jù)挖掘可視化技術(shù)的應(yīng)用具有形象性和直觀性，可以讓更多的人參與和指導(dǎo)挖掘過程，因而使數(shù)據(jù)挖掘結(jié)果的可理解性、可信度和可用性得到了提高。數(shù)據(jù)挖掘可視化技術(shù)是把可視化技術(shù)與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)結(jié)合在一起，數(shù)據(jù)挖掘中的可視化技術(shù)按目的可分為三類：表示型、探索型和驗(yàn)證型。表示型是選擇有效的技術(shù)和手段來表示數(shù)據(jù)；探索型是人們事先沒有任何關(guān)于數(shù)據(jù)的知識(shí)，通過利用可視化技術(shù)分析數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)以及變化趨勢(shì)，進(jìn)而得到有關(guān)數(shù)據(jù)的假設(shè)；驗(yàn)證型是人們利用可視化來驗(yàn)證或者拒絕關(guān)于數(shù)據(jù)的假設(shè)。

數(shù)據(jù)挖掘可視化技術(shù)是把可視化技術(shù)與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)結(jié)合在一起，它通過運(yùn)用圖像處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等，把數(shù)據(jù)挖掘的源數(shù)據(jù)、中間結(jié)果和最終挖掘結(jié)果，轉(zhuǎn)變成便于理解的圖形、圖像等方式，對(duì)理論、方法和技術(shù)進(jìn)行交互處理。按照數(shù)據(jù)挖掘可視化技術(shù)應(yīng)用的不同階段，可以把數(shù)據(jù)挖掘可視化技術(shù)劃分為源數(shù)據(jù)的可視化、挖掘過程的可視化和結(jié)果的可視化。源數(shù)據(jù)的可視化是指在沒有進(jìn)行挖掘算法之前就可以直接可視化數(shù)據(jù)。而源數(shù)據(jù)可視化是用來展示源數(shù)據(jù)是怎樣化分的，數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中的數(shù)據(jù)可以看成是不同粒度或者是不同的抽象級(jí)別，數(shù)據(jù)可以用多種可視性的方式來進(jìn)行描述，比如三維立方體、曲線、數(shù)據(jù)分布圖表、盒狀圖、連接圖、曲面等，或者是由以上幾種方式的任意組合來完成數(shù)據(jù)組織的可視化。傳統(tǒng)的幾何方法可以根據(jù)數(shù)據(jù)分析的目的不同，采用點(diǎn)圖、餅圖、線圖、柱狀圖等不同的方法。數(shù)據(jù)挖掘過程可視化是指采用可視化的形式對(duì)數(shù)據(jù)挖掘過程進(jìn)行描述，也就是說挖掘過程和可視化過程是同時(shí)進(jìn)行的。伴隨著挖掘過程的進(jìn)行，挖掘的中間結(jié)果和最終結(jié)果都會(huì)及時(shí)顯示出來。在這個(gè)過程中，用戶如果對(duì)挖掘的模式不滿意，可以隨時(shí)進(jìn)行更改，調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)甚至停止進(jìn)行挖掘，然后再對(duì)挖掘進(jìn)行指導(dǎo)，直到滿意為止。在挖掘過程中，用戶可以觀察到數(shù)據(jù)是從哪里抽取的，如何抽取、怎么進(jìn)行清理、集成、預(yù)處理以及挖掘的。并且可以指導(dǎo)如何表現(xiàn)挖掘的結(jié)果和把挖掘的結(jié)果放在哪里，做到在挖掘過程中及時(shí)和用戶進(jìn)行交流。數(shù)據(jù)挖掘結(jié)果的可視化是指在對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘以后，可以把信息結(jié)果用可視化的方法表示出來。如果用戶對(duì)挖掘結(jié)果不滿意，可以重新可視化挖掘，最后形成知識(shí)?？梢暬梢杂脳l形圖、時(shí)序列圖、高低區(qū)域圖、柱狀圖、餅圖來表示關(guān)聯(lián)規(guī)則、孤立點(diǎn)、決策樹、概化規(guī)則以及簇等。除此以外可視化技術(shù)還可以和一些變形與交互技術(shù)相結(jié)合，用以實(shí)現(xiàn)更有效的數(shù)據(jù)挖掘。比如可以采用標(biāo)準(zhǔn)2D/3D技術(shù)、基于圖標(biāo)技術(shù)、幾何轉(zhuǎn)換技術(shù)、分層技術(shù)、面向像素技術(shù)等。

數(shù)據(jù)挖掘可視化技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)主要利用Java2D、AWT、Swing、技術(shù)結(jié)合JFreeChart開源工具包和Java3D技術(shù)開發(fā)實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)可視化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是指數(shù)據(jù)的可視化部分。包括兩個(gè)方面，一個(gè)是對(duì)單個(gè)數(shù)據(jù)屬性的二維展示，另一個(gè)是對(duì)整體數(shù)據(jù)集可視化的呈現(xiàn)；結(jié)果可視化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是指采用基于三維坐標(biāo)的方法對(duì)挖掘結(jié)果可視化。這個(gè)方法可以清晰直觀的表示關(guān)聯(lián)規(guī)則?？梢杂行У谋苊饨缑娴奈蓙y、歧義和遮蔽，也可以有效的表示出多對(duì)多和多維的關(guān)聯(lián)規(guī)則；可視化交互的實(shí)現(xiàn)是指用戶可以與可視化圖形交互，對(duì)它產(chǎn)生的關(guān)聯(lián)規(guī)則進(jìn)行篩選和排序，除此之外還可以把結(jié)果進(jìn)行縮放、旋轉(zhuǎn)、或者移動(dòng)，從而得到關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘結(jié)果的多角度可視圖；過程可視化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是指為了方便比較和驗(yàn)證過程可視化技術(shù)的有效性和優(yōu)越性，可以對(duì)挖掘過程采用文字化的表達(dá)方式，和基于平行坐標(biāo)的表示方法。基于平行坐標(biāo)的方法是對(duì)傳統(tǒng)的平行坐標(biāo)方法的一種改進(jìn)，可以對(duì)平行坐標(biāo)的每一條坐標(biāo)軸都進(jìn)行一次掃描。所有的數(shù)據(jù)在軸上是均勻分布的。為了避免產(chǎn)生界面混亂的問題，各個(gè)項(xiàng)集支持度的軸間連線可以用不同的顏色來描述。并且用戶還可以根據(jù)中間結(jié)果來調(diào)整算法的參數(shù)以及約束條件以改善挖掘結(jié)果，使挖掘質(zhì)量得到提高，從而提升用戶對(duì)挖掘結(jié)果的信賴。

目前，數(shù)據(jù)挖掘可視化技術(shù)與知識(shí)發(fā)現(xiàn)的集成問題引起很多學(xué)者的重視，許多人開始了這方面的研究。通常人們認(rèn)為把數(shù)據(jù)挖掘可視化技術(shù)和知識(shí)發(fā)現(xiàn)結(jié)合在一起，關(guān)鍵在于建立共享的數(shù)據(jù)模型，從而能夠幫助用戶進(jìn)行直觀的引導(dǎo)和選擇工具集。并且建立下個(gè)交互式的任務(wù)驅(qū)動(dòng)，讓用戶可以根據(jù)中間結(jié)果對(duì)過程進(jìn)行監(jiān)控和引導(dǎo)，直到得到滿意的結(jié)果。

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