Line Perception in Parallel Coordinates under different Aspect Ratios

Abstract

In dieser Arbeit werden die Auswirkungen verschiedener Seitenverhältnisse auf die Wahrnehmung von Winkelverhältnissen und Linien in Parallelen Koordinaten untersucht. Parallele Koordinaten sind eine Visualisierungstechnik zur Darstellung multivariater Daten, bei der jede zu untersuchende Variable als eine parallele Achse dargestellt wird und Datenpunkte durch Linien verbunden werden, die sich durch diese Achsen ziehen. Diese Methode ermöglicht die gleichzeitige Visualisierung von mehr als zwei Variablen und die Interpretation von Korrelationsmustern innerhalb eines Datensatzes.Die Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Interpretation kann jedoch durch das Seitenverhältnis des Plots erheblich beeinflusst werden. Das Ziel dieser Arbeit ist es daher, den Einfluss von Variationen des Seitenverhältnisses auf die Genauigkeit und das Vertrauen der Benutzer bei der Wahrnehmung von Korrelationen in Parallelen Koordinaten zu untersuchen.Der methodische Ansatz umfasst drei Komponenten: die Entwicklung eines webbasierten Visualisierungswerkzeugs, eine statistische Analyse der Linien- und Winkelparameter, sowie eine empirische Nutzerstudie. Das Visualisierungswerkzeug ermöglicht die Darstellung Paralleler Koordinaten in verschiedenen Seitenverhältnissen und die Analyse geometrischer Eigenschaften der Linien im Plot. Die statistische Analyse zeigt, dass das Seitenverhältnis signifikante Korrelationen mit den minimalen und maximalen Linienwinkeln in parallelen Koordinaten aufweist, was die visuelle Wahrnehmung und Interpretation der Daten beeinflusst. Diese Ergebnisse werden durch eine webbasierte Benutzerstudie bestätigt, die darüber hinaus aufzeigt, dass bestimmte Seitenverhältnisse präzisere und zuverlässigere Korrelationsschätzungen liefern. Die Ergebnisse verdeutlichen den bewussten Einsatz von flexiblen Seitenverhältnissen, um Verzerrungen zu minimieren und die Zuverlässigkeit der visuellen Interpretation in Parallelen Koordinaten zu gewährleisten.

This thesis investigates the impact of different aspect ratios on the perception of angles and lines in parallel coordinates. Parallel coordinates are a visualization technique for representing multivariate data where each variable is drawn as a parallel axis, and data points are connected by lines across these axes. This method allows for the simultaneous visualization of more than two variables and enables the interpretation of correlation patterns within a given dataset.However, the reliability and accuracy of this interpretation can be significantly influenced by the aspect ratio of the plot. This thesis aims to explore how variations in aspect ratios affect the accuracy and confidence of users in perceiving correlations within parallel coordinates.The methodological approach comprises three components: the development of a web-based visualization tool, a statistical analysis of line and angle parameters, and an empirical user study. The visualization tool enables users to display parallel coordinates in various aspect ratios and analyze the geometric properties of the lines in the plot. The statistical analysis reveals that aspect ratios significantly correlate with the minimum and maximum angles in parallel coordinates, which in turn affects the visual perception and interpretation of the data. These findings are validated through a web-based user study, demonstrating that specific aspect ratios lead to more accurate and reliable correlation estimates. The results underscore considerate usage of flexible aspect ratios to minimize distortion and ensure the reliability of visual data interpretation in parallel coordinates.