科学技術データにおける多変量データのための融合可視化環境の構築

2014 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 26330142
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 竹島 由里子 東北大学, 流体科学研究所, 講師 (20313398)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 可視化 / 多変量データ解析

研究実績の概要

本研究では、科学技術分野で生成される多変量データにおける変数間の相関を把握しながら、物理空間内の振る舞いも把握できるようにするための、情報可視化と科学技術データ可視化を連携した融合可視化環境を構築することを目指している。当該年度では、情報可視化技法の調査、および、科学技術データ可視化環境の構築を行った。
情報可視化技法の調査では、科学技術データに広く利用されている自己組織化マップや並行座標系などの手法のほかに、物理的空間に依存しない多変量データに関する可視化手法についても調査を行った。これにより、従来使われてきている手法以外にも科学技術データの可視化に援用可能な手法がいくつか見られた。今後、具体的なデータに適用することにより、当該手法の有効性を検討し、提案する可視化環境への組み込みなどについて考察する。
科学技術データ可視化環境の構築では、スカラ場の可視化技法である等値面化およびボリュームレンダリングの実装を行った。可視化パラメタ値設定においては、微分位相構造に基づく方法を採用しているが、現段階では微分位相解析を行えるデータ型が直交格子に限定されているため、今後、四面体格子や不規則格子などに拡張していく必要がある。ベクトル場の可視化においては、矢印表示や流線表示におけるクラッタリングを回避するために、ベクトルの大きさの差を考慮して、描画する線分に密度を工夫する方法について検討中である。渦中心の特定については圧力場が存在するものに関しては、スカラ場で利用している、微分位相解析手法が利用できることから、その妥当性を検証するとともに、圧力場がないデータに関して速度場から渦中心線を求める方法について調査を行った。
また、来年度からの構築する融合可視化環境のプロトタイプを構築した。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

科学技術データ可視化環境の構築では、スカラ場の可視化技法のうち、断面生成を組み込むことができていない。しかし、断面生成処理を実装するのに要する時間がそれほど長くないことや、それ以外の部分の調査が進んでいることなどから、総合的に判断しておおむね順調に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

平成27年度は、昨年構築した融合可視化環境の基礎開発部分を発展させ、情報可視化処理と科学技術データ可視化処理の連携を行うインタフェースの開発を行う。
平成26年度に行ったスカラ場の可視化技法の組み込みのうち、対応できなかった断面生成に加え、ベクトル場の可視化技法の組み込みを行う。ベクトル場の可視化技法としては、代表的な技法である矢印表示および隆線追跡法を導入する。また、対象データの特徴量に基づいて、それぞれの可視化技法のパラメタ値を適切に決定するために、必要となる特徴量の精査およびその抽出を行う。
融合可視化環境を構成する情報可視化と科学技術データ可視化の連携インタフェースの開発では、それぞれの可視化結果で選択した内容がもう一方の可視化画面で強調表示される環境を構築する。