Medidas em grafos para apoiar a avaliação da qualidade de projeções multidimensionais

• Autor(a) principal: Motta, Robson Carlos da
• Data de Publicação: 2014
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-19032015-163258/
• topic: Avaliação de projeções; Grafos; Graphs; Multidimensional projection; Projeção multidimensional; Projection evaluation

Projeções Multidimensionais são úteis para gerar visualizações adequadas para apoiar a análise exploratória de uma grande variedade de dados complexos e de alta dimensionalidade. Tarefas de análise visual de dados têm se beneficiado de projeções para explorar dados textuais, de imagens, de sensores, entre outros. Porém, diferentes técnicas de projeção e diferentes parametrizações de uma mesma técnica produzem resultados distintos para um mesmo conjunto de dados, pois as técnicas adotam estratégias distintas para representar os dados originais em um espaço cuja dimensionalidade permite sua visualização. Atualmente, ainda há poucos recursos para avaliar a qualidade dessas projeções e, em geral, as soluções existentes avaliam propriedades específicas, demandando grande esforço do analista para uma avaliação mais abrangente. Neste trabalho, introduzimos um arcabouço para computar medidas de avaliação de projeções com enfoque em análise de vizinhanças e de agrupamentos. Para elaborar este arcabouço, foi realizado um estudo de percepção para entender melhor como os usuários observam as projeções e foi conduzida uma investigação de representações dos dados capazes de favorecer a identificação de vizinhanças e de agrupamentos. Os padrões identificados no estudo de percepção auxiliaram a validar a representação dos dados, em que foi proposto um modelo de grafo, chamado de Extended Minimum Spanning Tree (EMST), capaz de capturar características condizentes com as observações dos participantes no estudo. O grafo EMST também foi validado por meio de dois estudos comparativos de identificação de vizinhanças e de agrupamentos. Com base neste arcabouço foram propostas cinco medidas de qualidade de projeções multidimensionais, duas delas para avaliar características relacionadas à separação visual das classes, e outras três para avaliar a preservação de propriedades do espaço original, especificamente a separação das classes, as vizinhanças e os agrupamentos. As medidas são ilustradas por meio de sua aplicação a conjuntos de dados artificiais, favorecendo a sua interpretação, bem como a conjuntos de dados reais, evidenciando a sua potencial utilidade em cenários reais. Também é apresentada uma comparação das novas medidas de preservação de vizinhanças com medidas similares descritas na literatura, permitindo identificar diferenças e semelhanças entre elas.