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Slicing multi-dimensional spaces
Thomas Diarmaid Torsney-Weir
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Informatik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Dr.-Studium der technischen Wissenschaften (Dissertationsgebiet: Informatik)
Betreuer*in
Torsten Möller
Mitbetreuer*in
Michael Sedlmair
DOI
10.25365/thesis.51483
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-27648.20932.603765-0
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Kontinuierliche Daten machen einen großen Teil der physikalischen Daten aus und
zahlreiche Phänomene, die man untersuchen möchte werden von unterschiedlichen
Faktoren beeinflusst. Um diese Phänomene zu verstehen, müssen mehrdimensionale
kontinuierliche Daten untersucht werden. Die visuelle Analyse solcher Phänomene
kann viele Erkenntnisse liefern. Es stellt sich jedoch die Frage, wie man etwas in
mehr als drei Dimensionen auf einem 2D-Bildschirm darstellen soll. Ein Großteil der
Analysetools für hochdimensionale Daten (mehr als drei Dimensionen) konzentriert
sich auf diskrete Daten. Diese Methoden können jedoch nicht die gesamte Bandbreite
des kontinuierlichen Prozesses darstellen. Die meisten Methoden zur Visualisierung
kontinuierlicher Daten konzentrieren sich entweder auf ein bestimmtes Gebiet oder
eine bestimmte Aufgabe (z.B. Optimierung).
Im Rahmen dieser Dissertation suche ich nach Möglichkeiten, um Universaltools
zur Analyse von mehrdimensionalen kontinuierlichen Daten zu schaffen. Dies tue ich
mittels vier wesentlicher Problemlösungsschritte. Erstens führe ich eine Task Tax-
onomy für mehrdimensionale kontinuierliche Daten ein. Zweitens untersuche ich
die Verwendung von 1D-Scheiben, um mehrdimensionale kontinuierliche Funktio-
nen zu verstehen. Drittens entwickelte ich einen Algorithmus, um 2D-Scheiben von
Simplical Meshes zu erzeugen. Somit konnte ich zeigen, wie diese zum Begreifen von
Formen genutzt werden können. Viertens habe ich einen Algorithmus entwickelt,
um Scheiben in interaktiver Zeit zu erzeugen. Dieser Algorithmus macht sich die
regelmäßige Geometrie des mehrdimensionalen Raumes zu Nutze, sowie die GPU-
Architektur eines modernen Computers.
Die Ergebnisse dieser Arbeit können als Basis für Forschungen an Methoden direkter Visualisierung von mehrdimensionalen kontinuierlichen Daten genutzt wer-
den. Mit dieser Arbeit habe ich eine Diskussion über die damit verbundenen Auf-
gaben begonnen sowie konkrete Beispiele dafür gegeben, wie die Visualisierungen
anhand dieser Aufgaben beurteilt werden können. Ich hoffe, dass die Ergebnisse
dieser Arbeit zu weiteren Forschungen an allgemeinen Methoden zur Visualisierung
von mehrdimensionalen kontinuierlichen Daten führen.
Abstract
(Englisch)
Many physical data are continuous and many phenomena that we want to study are
influenced by a number of factors. To understand these phenomena we need to ex-
amine multi-dimensional continuous data. Visual analysis of these phenomena can
lead to many insights. However, the question remains of how to visualize something
in more than three dimensions on a 2D screen. Most of the higher (i.e. more than
three) dimensional data analysis tools have focused on discrete data. These methods
cannot represent the full richness of the continuous process. Most continuous data vi-
sualization methods focus on either a particular domain area or a particular task (e.g.
optimization).
In this thesis I explore the possibilities of creating general-purpose tools for multi-
dimensional continuous data analysis. I do this through four key developments. First,
I introduce a task taxonomy for continuous multi-dimensional data. Second, I in-
vestigated the use of 1D slices to understand multi-dimensional continuous functions.
Third, I developed an algorithm to generate 2D slices of simplical meshes and demon-
strated how these can be used to understand shapes. Forth, I developed an algoritm
to render slices in interactive time. The algorithm takes advantage of regular ge-
ometry of the multi-dimensional space as well as the GPU architecture on a modern
computer.
The results of this work can be used as a basis for research on direct visualization
methods of multi-dimesnsional continuous data. Through this work, I have started
a discussion of the tasks involved and given concrete examples of how visualizations
can be evaluated based on these tasks. My hope is that these developments will herald
additional research on general methods for multi-dimensional continuous data visualization.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Visualization Geometry Multi-dimensional spaces
Schlagwörter
(Deutsch)
Visualizierung Geometrie Mehrdimensionaleräume
Autor*innen
Thomas Diarmaid Torsney-Weir
Haupttitel (Englisch)
Slicing multi-dimensional spaces
Paralleltitel (Deutsch)
Teilen mehrdimensionale Räume
Publikationsjahr
2018
Umfangsangabe
xi, 138 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Eduard Gröller ,
Anders Ynnerman
Klassifikation
54 Informatik > 54.73 Computergraphik
AC Nummer
AC15353035
Utheses ID
45468
Studienkennzahl
UA | 786 | 880 | |