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Abschlussvortrag Projektarbeit Betreuer: Dipl. Medieninf. Michael SedlmairVerantw. Hochschullehrer: Prof. Dr. Andreas ButzLMU München, LFE MedieninformatikBMW Forschung und Technik
Vergleich von Graphen mittels drei Vergleich von Graphen mittels drei Vergleich von Graphen mittels drei Vergleich von Graphen mittels drei verschiedener Visualisierungstechnikenverschiedener Visualisierungstechnikenverschiedener Visualisierungstechnikenverschiedener Visualisierungstechniken
Denka Stancheva
20.10.2009 1/20
� Themenstellung
� Motivation und Problematik
� Vorstellung von Ideen
� Prototypische Implementierung
� Präsentation der Visualisierungstechniken
� Evaluierung
� Ergebnisse
� Zusammenfassung
� Future Work
Übersicht
Denka Stancheva Vergleich von Graphen mittels drei verschiedener Visualisierungstechniken 20.10.2009 2/20
Themenstellung
� Entwicklung verschiedener Visualisierungskonzepte zumVergleich von zwei zusammenhängenden, gerichteten Graphen
� Graphenvisualisierung von Kommunikationsprozessen imKraftfahrzeug
� Untersuchen von Methoden der Informations- und Graphenvisualisierung
� Math. Definition Graph: G=(V,E)V – eine nicht leere Menge von Knoten (vertices)E – eine nicht leere Menge von Kanten (edges)
� Vergleich der entworfenen Visualisierungstechniken
Denka Stancheva Vergleich von Graphen mittels drei verschiedener Visualisierungstechniken 20.10.2009 3/20
Motivation und Problematik
� Grenzen der Sichtbarkeit und Benutzerfreundlichkeit
� Visualisierung großer Datenmengen als Graphen
� Kommunikationsstruktur eines Fahrzeugs sehr umfangreich und komplex
� Probleme bei der Analyse der Graphen
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Die Ideen - 1
Kreisbasierte Darstellung
1
6
3
2
5
4
1
6
3
2
5
4
1
6
3
2
5
4
Idee: alle Knoten im Kreis anordnen und diejenigen, die miteinander kommunizieren möglichst entfernt voneinander halten
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Die Ideen - 2Federbasierte Darstellung
4
5
1
2 3 6
4
5
1 2 3 6
Idee: die Kanten werden als Sprungfedern interpretiert, die Knoten durch sich abstoßende Kugeln
Denka Stancheva Vergleich von Graphen mittels drei verschiedener Visualisierungstechniken 20.10.2009 6/20
4
5
1
2
3 6
Die Ideen - 3
6
5
4
3
2
1
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Darstellung der Graphen erst als Adjazenzmatrix
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Matrixbasierte Darstellung
6
5
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1
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6
5
4
3
2
1
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Idee: Vorgänger-Knoten auf der linken Seite der Matrix, Nachfolger-Knoten auf der oberen Seite, gefärbte Kästchen visualisieren die tatsächlichen Kanten
Prototypische Implementierung
Denka Stancheva Vergleich von Graphen mittels drei verschiedener Visualisierungstechniken 20.10.2009 8/20
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Vorstellung der drei Visualisierungstechniken
Denka Stancheva Vergleich von Graphen mittels drei verschiedener Visualisierungstechniken 20.10.2009 9/20
� Nutzerstudie: Vergleich der drei Visualisierungstechniken
� Ziel: welche Visualisierung bietet für bestimmte Aufgaben dieschnellste Lösung
� Zeiten messen und vergleichen
� Fragebogen zur Einschätzung durch den Benutzer
� 12 Testpersonen im Alter zwischen 24 und 31 Jahre, davon 4 weibliche und 8 männliche
Evaluierung 1
Denka Stancheva Vergleich von Graphen mittels drei verschiedener Visualisierungstechniken 20.10.2009 10/20
Evaluierung 2� 8 Tasks für jeweils zwei unterschiedliche Datensätze
(Tasks wurden randomisiert)
� Datensatz: Abhängigkeiten eines Kommunikationsnetz im Fahrzeug
� Auswahl eines Signifikanztests: ANOVADenka Stancheva Vergleich von Graphen mittels drei verschiedener Visualisierungstechniken 20.10.2009 11/20
� Variablen• unabhängige: Visualisierungsart (Matrix, Radial, Spring-Force),
Datensatz (wenige, viele Unterschiede)
• abhängige: Geschwindigkeit, Fehlerrate
• weitere Aspekte: Suchfunktion, Filterfunktion
Beispiele: - In welchem/n Graph(en) ist die Kante a -> b vorhanden
(beiden, rot, blau)?- Nennen Sie die nicht grauen Knoten mit mindestens 2 Kanten.
Evaluierung 3
• Erlernbarkeit
• Bedienbarkeit
• Übersicht
• Nützlichkeit
• Schnelligkeit
• Fehleranfälligkeit
Evaluierung in Bezug auf
Denka Stancheva Vergleich von Graphen mittels drei verschiedener Visualisierungstechniken 20.10.2009 12/20
Einschätzung durch den Benutzer mittels Fragebogen
Evaluierung – Ergebnisse 1
� Matrix ist am leichtesten zu bedienen
� Radial ist am leichtesten zu erlernen
� Spring-Force ist am hilfreichsten für die Gesamtübersicht
Denka Stancheva Vergleich von Graphen mittels drei verschiedener Visualisierungstechniken 20.10.2009 13/20
Bewertung:1 – sehr negativ7 – sehr positiv
Evaluierung – Ergebnisse 2
Denka Stancheva Vergleich von Graphen mittels drei verschiedener Visualisierungstechniken 20.10.2009 14/20
Mit der Matrix Visualisierung konnten am schnellsten bestimmte Kanten gefunden werden
� Die Radial Visualisierung war am fehleranfälligsten mit einer Fehlerrate von 5,2%
Evaluierung – Ergebnisse 3
� Bei Spring-Force wurde die Filterfunktion mit 86% am meisten benutzt
� Bei der Matrix konnten einige Nutzer auch ohne die Suchfunktion auskommen
Häufigkeit der Filterfunktion
Fehlerrate
4,6%
5,2%
0,5%
Denka Stancheva Vergleich von Graphen mittels drei verschiedener Visualisierungstechniken 20.10.2009 15/20
Zusammenfassung
+ schnelle Suche- mühsam die gesamte Struktur des Graphen
zu erkennen
+ leicht zu erlernen- große Fehleranfälligkeit
+ gute Gesamtübersicht- vorteilhaft nur für zusammenhängende
Graphen
Matrix
Radial
Spring-Force
Denka Stancheva Vergleich von Graphen mittels drei verschiedener Visualisierungstechniken 20.10.2009 16/20
Future Work
Denka Stancheva Vergleich von Graphen mittels drei verschiedener Visualisierungstechniken 20.10.2009 17/20
� Vergleich mit anderen Visualisierungstechniken
� Einsatz und Evaluierung in realer Umgebung mit Ingenieuren
� Integration von zusätzlichen Features:
- z.B. semantischer Zoom - Verbessern des Labeling
Fragen
Vielen Dank.Denka Stancheva Vergleich von Graphen mittels drei verschiedener Visualisierungstechniken 20.10.2009 18/20
Quellen
Denka Stancheva Vergleich von Graphen mittels drei verschiedener Visualisierungstechniken 20.10.2009 19/20
2. http://www.csbe.ch/images/java-logo1.jpg
1. http://rw4.cs.uni-sb.de/teaching/infovis08/poster/PIT.pdf
3. www.eclipse.org
4. http://prefuse.org/