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Universität Rostock Fakultät für Informatik und Elektrotechnik Institut für Informatik, Lehrstuhl Computergraphik Albert - Einstein - Straße 21, D - 18059.

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Präsentation zum Thema: "Universität Rostock Fakultät für Informatik und Elektrotechnik Institut für Informatik, Lehrstuhl Computergraphik Albert - Einstein - Straße 21, D - 18059."—  Präsentation transkript:

1 Universität Rostock Fakultät für Informatik und Elektrotechnik Institut für Informatik, Lehrstuhl Computergraphik Albert - Einstein - Straße 21, D Rostock Tel.: +49 (0) Fax: +49 (0) Dipl.-Inf. Georg Fuchs Arbeitsbereich HCI-VIS Interaktive Informationsvisualisierung in mobilen Umgebungen Putbus,

2 Dipl.-Inf. Georg FuchsInteraktive InfoVis in mobilen Umgebungen2 Gliederung  Einordnung in Gesamtprojekt  Einführung in InfoVis  Beispiele  Herausforderungen  Architektur HCI-VIS-Baustein  Zusammenfassung

3 Dipl.-Inf. Georg FuchsInteraktive InfoVis in mobilen Umgebungen3 Einordnung in das Gesamtkonzept

4 Dipl.-Inf. Georg FuchsInteraktive InfoVis in mobilen Umgebungen4 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.

5 Dipl.-Inf. Georg FuchsInteraktive InfoVis in mobilen Umgebungen5 Warum Visualisierung?

6 Dipl.-Inf. Georg FuchsInteraktive InfoVis in mobilen Umgebungen6 Aufgaben der InfoVis  Exploration 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

7 Dipl.-Inf. Georg FuchsInteraktive InfoVis in mobilen Umgebungen7 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!

8 Dipl.-Inf. Georg FuchsInteraktive InfoVis in mobilen Umgebungen8 Anforderungen (2) Beispiele zur Verletzung der Expressivität Wahrgenommene vs. tatsächliche Wichtigkeit (Focus, Nr.16, April, 2002) Implikation einer Ordnung (Mackinlay)

9 Dipl.-Inf. Georg FuchsInteraktive InfoVis in mobilen Umgebungen9 Anforderungen (3) Beispiel zur Verletzung der Effektivität (aus Computerzeitung, 21/1998)

10 Dipl.-Inf. Georg FuchsInteraktive InfoVis in mobilen Umgebungen10 Anforderungen (4) Beispiel zur Berücksichtigung der Angemessenheit Die Technik MagicEyeView für PC (links) und PDA (rechts)

11 Dipl.-Inf. Georg FuchsInteraktive InfoVis in mobilen Umgebungen11 Die Visualisierungspipeline

12 Dipl.-Inf. Georg FuchsInteraktive InfoVis in mobilen Umgebungen12 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...)

13 Dipl.-Inf. Georg FuchsInteraktive InfoVis in mobilen Umgebungen13 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) (nach Mac Eachren)

14 Dipl.-Inf. Georg FuchsInteraktive InfoVis in mobilen Umgebungen14 Die Visualisierungspipeline  Überführung geometrischer Daten in Bilder  2D- oder 3D  Statisch oder als Animation

15 Dipl.-Inf. Georg FuchsInteraktive InfoVis in mobilen Umgebungen15 Beispiele für allg. Techniken Multiparameterdaten-Darstellung mit parallelen Koordinaten (Inselberg 1990) Darstellung von Abfrageergebnissen VisDB (Keim et.al. 1996)

16 Dipl.-Inf. Georg FuchsInteraktive InfoVis in mobilen Umgebungen16 Beispiele für allg. Techniken (2) Analyse von Multiparameterdaten - Korrelationen zwischen Parametern (Kreuseler 2001, Lehrstuhl Computergrafik)

17 Dipl.-Inf. Georg FuchsInteraktive InfoVis in mobilen Umgebungen17 Visualisierung temporaler Daten Visualisierung der zeitlichen Verteilung des Stromverbrauchs (Wijk, 1999) Darstellung von Temperaturverteilungen (Nocke, 2003, LS Computergrafik)

18 Dipl.-Inf. Georg FuchsInteraktive InfoVis in mobilen Umgebungen18 Visualisierung räumlicher Daten Colorplethkarte mit wahrnehmungsbasierter Farbskala (TeCoMed-Projekt, Ruth, 2003) LandVis-Screenshot (Tominski, 2002) Techniken zur Visualisierung von Gesundheitsdaten, Lehrstuhl Computergrafik Datenanalyse mit Linsentechniken (Griethe, 2004)

19 Dipl.-Inf. Georg FuchsInteraktive InfoVis in mobilen Umgebungen19 Beispiele für Strukturdarstellungen Telefonverbindungsdaten (Wesphal, Blaxton 1998) Graphenvisualisierung mit H3 (Munzner, 1997) Dateisystemvisualisierung mit ConeTrees (Robertson et.al. 1991) Graphenvisualisierung mit MagicEyeView (Voigt 1999, LS Computergrafik)

20 Dipl.-Inf. Georg FuchsInteraktive InfoVis in mobilen Umgebungen20 Beispiele für NPR als InfoVis Explosionszeichnungen als Montagehilfe: „Verfälschung“ geometrischer Objekte (Non-photorealistic Rendering – NPR)

21 Dipl.-Inf. Georg FuchsInteraktive InfoVis in mobilen Umgebungen21 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

22 Dipl.-Inf. Georg FuchsInteraktive InfoVis in mobilen Umgebungen22 Architektur Visualisierungsmodul

23 Dipl.-Inf. Georg FuchsInteraktive InfoVis in mobilen Umgebungen23 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

24 Dipl.-Inf. Georg FuchsInteraktive InfoVis in mobilen Umgebungen24 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

25 Dipl.-Inf. Georg FuchsInteraktive InfoVis in mobilen Umgebungen25 Architektur (4) Dialog zur Spezifikation des Visualisierungsziels (Nocke 2004, LS Computergrafik)

26 Dipl.-Inf. Georg FuchsInteraktive InfoVis in mobilen Umgebungen26 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

27 Dipl.-Inf. Georg FuchsInteraktive InfoVis in mobilen Umgebungen27 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

28 Dipl.-Inf. Georg FuchsInteraktive InfoVis in mobilen Umgebungen28 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


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