Arbeitsbereich HCI-VIS

Präsentation zum Thema: "Arbeitsbereich HCI-VIS"—  Präsentation transkript:

1 Arbeitsbereich HCI-VIS
Interaktive Informationsvisualisierung in mobilen Umgebungen Putbus,

2 Gliederung Einordnung in Gesamtprojekt Einführung in InfoVis Beispiele
Herausforderungen Architektur HCI-VIS-Baustein Zusammenfassung Dipl.-Inf. Georg Fuchs Interaktive InfoVis in mobilen Umgebungen

3 Einordnung in das Gesamtkonzept
Dipl.-Inf. Georg Fuchs Interaktive InfoVis in mobilen Umgebungen

4 Warum Visualisierung? Menschen sind in der Lage, extrem schnell aus komplexen visuellen Szenen wichtige Informationen herauszulesen. Im Gegensatz zu verbalen Informationen, verarbeitet das Gehirn visuelle Informationen parallel. Der Mensch erlernt visuelle Informationen schneller und erinnert sich an diese besser als an verbale. Deshalb werden Bilder zunehmend eingesetzt, um große Datenmengen zu explorieren. Ziel hierbei ist es, abstrakte Daten graphisch so zu präsentieren, dass ihre relevanten Charakteristika intuitiv erfasst werden können. Dipl.-Inf. Georg Fuchs Interaktive InfoVis in mobilen Umgebungen

5 Warum Visualisierung? Dipl.-Inf. Georg Fuchs
Interaktive InfoVis in mobilen Umgebungen

6 Aufgaben der InfoVis Exploration Verifikation Präsentation
Finden von Extremwerten (Ausreißer, Maxima) Erkennen von Korrelationen Erkennen von Struktur (Hierarchien, Cluster) z.B. ermitteln von Verbrauchertypen Verifikation Simulationsergebnisse (Modellverifikation) Vermutete Eigenschaften der Daten (Korrelationen) z.B. Unterstützung bei der Anlagenplanung Präsentation Vermittlung gewonnener Erkenntnisse Kommunikation komplexer Sachverhalte z.B. Bedienungs-/Montageanleitungen Dipl.-Inf. Georg Fuchs Interaktive InfoVis in mobilen Umgebungen

7 Anforderungen (1) Erzeugte Bilder müssen 3 Kriterien erfüllen:
Expressivität Bilder sind expressiv, wenn die in einer Datenmenge enthaltenen Informationen (und nur diese!) präsentiert werden. Effektivität Bilder sind effektiv, wenn sie intuitiv wahrgenommen werden können. Angemessenheit Bilder müssen in angemessener Zeit erzeugt und den Ressourcen des Ausgabegeräts angepasst ausgegeben werden. Angemessenheit bisher nicht vorrangig behandelt, aber sehr wichtiger Faktor in heterogenen Umgebungen! Dipl.-Inf. Georg Fuchs Interaktive InfoVis in mobilen Umgebungen

8 Implikation einer Ordnung (Mackinlay)
Anforderungen (2) Beispiele zur Verletzung der Expressivität Optionale Folie, kann übersprungen werden Wahrgenommene vs. tatsächliche Wichtigkeit (Focus, Nr.16, April, 2002) Implikation einer Ordnung (Mackinlay) Dipl.-Inf. Georg Fuchs Interaktive InfoVis in mobilen Umgebungen

9 (aus Computerzeitung, 21/1998)
Anforderungen (3) Beispiel zur Verletzung der Effektivität Optionale Folie, kann übersprungen werden (aus Computerzeitung, 21/1998) Dipl.-Inf. Georg Fuchs Interaktive InfoVis in mobilen Umgebungen

10 Die Technik MagicEyeView für PC (links) und PDA (rechts)
Anforderungen (4) Beispiel zur Berücksichtigung der Angemessenheit Die Technik MagicEyeView für PC (links) und PDA (rechts) Dipl.-Inf. Georg Fuchs Interaktive InfoVis in mobilen Umgebungen

11 Die Visualisierungspipeline
Evtl. Data State Reference Model statt einfacher VisPipeline Dipl.-Inf. Georg Fuchs Interaktive InfoVis in mobilen Umgebungen

12 Die Visualisierungspipeline
Vervollständigung der Daten Formatkonvertierungen Berichtigen/Entfernen fehlerhafter Werte Bereinigen von Messwerten Interpolation Filtern und Schwellwertoperationen Berechnung charakteristischer Merkmale Klassifizierung Clustering (evtl. Hierarchisierung) Statistische Merkmale (Mittelwerte, Maxima, Streuung...) Evtl. Data State Reference Model statt einfacher VisPipeline Dipl.-Inf. Georg Fuchs Interaktive InfoVis in mobilen Umgebungen

13 Die Visualisierungspipeline
Abbildung abstrakter Daten auf visuelle Attribute Sieben Attribute werden unterschieden (Bertin): Position, Größe, Helligkeitswert, Textur (Musterung), Farbe, Orientierung und Form. Unterschiedliche Wirkung der Attribute (Trennen, Ordnen oder Identifizieren abstrakter Datenwerte) Evtl. Data State Reference Model statt einfacher VisPipeline (nach Mac Eachren) Dipl.-Inf. Georg Fuchs Interaktive InfoVis in mobilen Umgebungen

14 Die Visualisierungspipeline
Überführung geometrischer Daten in Bilder 2D- oder 3D Statisch oder als Animation Evtl. Data State Reference Model statt einfacher VisPipeline Dipl.-Inf. Georg Fuchs Interaktive InfoVis in mobilen Umgebungen

15 Beispiele für allg. Techniken
Multiparameterdaten-Darstellung mit parallelen Koordinaten (Inselberg 1990) Darstellung von Abfrageergebnissen VisDB (Keim et.al. 1996) Dipl.-Inf. Georg Fuchs Interaktive InfoVis in mobilen Umgebungen

16 Beispiele für allg. Techniken (2)
Analyse von Multiparameterdaten - Korrelationen zwischen Parametern (Kreuseler 2001, Lehrstuhl Computergrafik) Dipl.-Inf. Georg Fuchs Interaktive InfoVis in mobilen Umgebungen

17 Visualisierung temporaler Daten
Visualisierung der zeitlichen Verteilung des Stromverbrauchs (Wijk, 1999) Aktuelle LandVis-Bilder verwenden Darstellung von Temperaturverteilungen (Nocke, 2003, LS Computergrafik) Dipl.-Inf. Georg Fuchs Interaktive InfoVis in mobilen Umgebungen

18 Visualisierung räumlicher Daten
Techniken zur Visualisierung von Gesundheitsdaten, Lehrstuhl Computergrafik Colorplethkarte mit wahrnehmungsbasierter Farbskala (TeCoMed-Projekt, Ruth, 2003) LandVis-Screenshot (Tominski, 2002) Datenanalyse mit Linsentechniken (Griethe, 2004) Dipl.-Inf. Georg Fuchs Interaktive InfoVis in mobilen Umgebungen

19 Beispiele für Strukturdarstellungen
Telefonverbindungsdaten (Wesphal, Blaxton 1998) Graphenvisualisierung mit MagicEyeView (Voigt 1999, LS Computergrafik) Dateisystemvisualisierung mit ConeTrees (Robertson et.al. 1991) Graphenvisualisierung mit H3 (Munzner, 1997) Dipl.-Inf. Georg Fuchs Interaktive InfoVis in mobilen Umgebungen

20 Beispiele für NPR als InfoVis
Explosionszeichnungen als Montagehilfe: „Verfälschung“ geometrischer Objekte (Non-photorealistic Rendering – NPR) Dipl.-Inf. Georg Fuchs Interaktive InfoVis in mobilen Umgebungen

21 Herausforderungen Herausforderungen im Rahmen des LFS
Enge Verzahnung mit Bausteinen HCI-NAT, HCI-MUI Bereitstellung Interaktionsfunktionalität, Sprachkommandos Adaption Vielfältige Sichten auf den Datenbestand z.B. Dispatcher, Monteur, diensthabener Ingenieur Unterschiedliche Anforderungen und Kenntnisse Integration eines geeigneten Nutzermodells Besondere Herausforderung im mobilen Bereich: Verfügbare Ressourcen begrenzt Speicher, Rechenleistung, Bildschirmgröße Art und Umstände der Eingabe z.B. Tastatur/Maus vs. Stift/Jogwheel Nutzer trägt Schutzkleidung (z.B. Handschuhe) Entwicklung neuer, geeigneter Interaktionsmetaphern Adaption: Oberfläche, Interaktionsfunktionalität, verwendete Technik(en) Dipl.-Inf. Georg Fuchs Interaktive InfoVis in mobilen Umgebungen

22 Architektur Visualisierungsmodul
Dipl.-Inf. Georg Fuchs Interaktive InfoVis in mobilen Umgebungen

23 Architektur (2) Unterstützung unterschiedlicher Endgeräte
Capabilities Manager (Ressourcenmodell) Berücksichtigung verfügbarer Interaktionsmöglichkeiten Modularer Aufbau – Verlagerung von Arbeitslast auf den Server für leistungsschwache Endgeräte (PDA, Smartphone) auf das Endgerät für höhere Interaktivität (PC) Unterstützung verschiedener Aufgaben Spezifikation von Analysezielen (Zielemodell) Erhalt der Expressivität Daten zur Lösung einer Aufgabe unverfälscht darstellen Unterstützung unterschiedlicher Nutzergruppen Fähigkeiten und Anforderungen (Anwendermodell) Notwendig für effektive Darstellungen Darstellung darf Benutzer nicht überfordern Dipl.-Inf. Georg Fuchs Interaktive InfoVis in mobilen Umgebungen

24 Architektur (3) Auswahl geeigneter Visualisierungstechiken
Abhängig vom Client (Ressourcenmodell) Auflösung/Farbtiefe Display Verfügbare Interaktionsmöglichkeiten Abhängig von der Aufgabe (Zielemodell) Analyseziel Wissen und Fähigkeiten des Anwenders Unterstützung bzw. teilweise Automatisierung des Auswahlprozesses Anwender: unzureichendes Wissen über prinzipielle Eignung einer Visualisierungstechnik „Visualisierer“: Unzureichendes Domänenwissen für gute Parametrisierung Historienvisualisierung: „Replay“ bereits vollzogener Visualisierungsabläufe Auswahl bezüglich prinzipieler Eignung größte Hürde für Vis.-Laien Unzureichendes Domänenwissen des Visualisten für gute Parametrisierung Dipl.-Inf. Georg Fuchs Interaktive InfoVis in mobilen Umgebungen

25 Architektur (4) Dialog zur Spezifikation des Visualisierungsziels
(Nocke 2004, LS Computergrafik) Dipl.-Inf. Georg Fuchs Interaktive InfoVis in mobilen Umgebungen

26 Zusammenfassung Visualisierung wichtiges Werkzeug für Exploration, Verifikation und Präsentation Vielzahl unterschiedlicher Techniken für verschiedene Aufgaben und Ziele Umfangreiches Fachwissen am Lehrstuhl Computergrafik Herausforderungen im Rahmen des LFS Heterogene Benutzergruppen Adaptive Techniken Verzahnung im Gesamtprojekt Besondere Herausforderungen durch mobiles Umfeld Stark abweichende Leistungsfähigkeit der Endgeräte Dipl.-Inf. Georg Fuchs Interaktive InfoVis in mobilen Umgebungen

27 Industriepartner (1) Engineering Consulting & Solutions (ECS) GmbH Neumarkt, Niederlassung Rostock Anbieter Integrationslösungen über die gesamte Wertschöpfungskette PLM  (Product Life Cycle Management) CPC  (Collaborative Product Commerce) CRM  (Customer Relationship Management) ECM  (Enterprise Content Management) EAI (Enterprise Application Integration) Studentische Praktika, Studien- und Diplomarbeiten u.a. Interesse an Visualisierung großer Hierarchien, adaptive Nutzerschnittstellen SD Industries Biometrische Authentifizierungssysteme Entwurf visueller Schnittstellen Dipl.-Inf. Georg Fuchs Interaktive InfoVis in mobilen Umgebungen

28 Industriepartner (2) Forschungsanstalt der Bundeswehr für Wasserschall und Geophysik (FWG), Kiel Forschung in mehreren Gebieten der Ozeanographie Weiterführung bestehender Kooperation Bisher DataMining ozeanographischer Daten (Klassifikation sog. ozeanographischer Profile) Entwicklung von Tools zum „Visuellen DataMining“ im Rahmen des LFS FWG-Logo! Dipl.-Inf. Georg Fuchs Interaktive InfoVis in mobilen Umgebungen