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Stabiles Graph-Layout Basierend auf Lokalen Layouts

 
: Lücke-Tieke, Hendrik
: May, Thorsten; Kuijper, Arjan

Darmstadt, 2012, 77 S.
Darmstadt, TU, Bachelor Thesis, 2012
Deutsch
Bachelor Thesis
Fraunhofer IGD ()
interactive information visualization; visual analytics; graph visualization; shape matching; clustering; Business Field: Visual decision support; Research Area: Generalized digital documents

Abstract
Das Ziel einer Datenanalyse ist die Gewinnung von Wissen. Neben der vollautomatischen Analyse ist die interaktive Analyse dieser Daten ein vielversprechender Ansatz, denn sie ermöglicht es, die Vorteile des Menschen gegenüber rein maschinengestützter Verarbeitung zu nutzen. Vorteile wie robuste Wahrnehmung, visuelle Intelligenz und die Fähigkeit zur Entscheidung auf Basis ungenauer Informationen können genutzt werden, um den Wissensgewinn zu beschleunigen. Dies ist allerdings nur nutzbar, wenn umgekehrt der Analyst bei der Entwicklung und Evaluation von Hypothesen unterstützt wird. Eine Form der Unterstützung bietet die grafische Visualisierung von Netzwerken als Diagramme. Diese sogenannten Node-Link-Diagramme stellen Zusammenhänge zwischen Datenpunkten (Nodes) durch Linien (Links) dar, die diese miteinander verbinden.
Die Effektivität einer visuellen Analyse mit Hilfe von Node-Link-Diagrammen wird 2 Faktoren stark beeinflusst: die Nachvollziehbarkeit von Zusammenhängen und die Übersichtlichkeit der Visualisierung. Dabei kann die Übersichtlichkeit durch die Menge der dargestellten Daten gesteuert werden. Die Nachvollziehbarkeit von Zusammenhängen hängt hingegen von der Positionierung der Datenpunkte ab. Viele Visualisierungsverfahren für Node-Link-Diagramme betrachten den gesamten Datensatz und erzeugen daraus eine Gesamtdarstellung, ein sogenanntes globales Layout. Dieses globale Layout erleichtert dem Betrachter die Orientierung, denn jeder Datenpunkt befindet sich immer an der gleichen Position. Ein Analyst kann sich so auf den Lageplan in seinem Kopf verlassen, die Visualisierung ist in diesem Sinne stabil. Dies ist allerdings ein Kompromiss auf Kosten der Genauigkeit lokaler Zusammenhänge. Doch genau diese Zusammenhänge können relevant sein und bedürfen daher einer gesonderten Betrachtung ohne Abhängigkeiten oder Einflüsse des restlichen Graphen. Ein solcher, unabhängig berechneter Ausschnitt wird als lokales Layout bezeichnet.
Mit Unterstützung von interaktiven Explorationsverfahren kann die Übersichtlichkeit eines Node-Link- Diagramms gewährleistet werden. Dabei erkundet der Benutzer das Netzwerk schrittweise und kann so die Komplexität der Visualisierung steuern. Die statische, interaktive Exploration eines Graphen wird durch Filterung des globalen Layouts realisiert. Die dynamische, interaktive Exploration eines Graphen basiert dagegen auf einem modifizierten lokalen Layout. Mit jeder Änderung des darzustellenden Ausschnitts wird ein neues lokales Layout berechnet, welches dem vorherigen Layout ähnelt. Mit diesem Verfahren können lokale Zusammenhänge übersichtlich und nachvollziehbar visualisiert werden. Aber unterschiedliche Explorationsverläufe resultieren in unterschiedlichen Layouts, der Transfer des Wissens aus einer Exploration auf eine andere Exploration ist schwierig.
Gibt es also eine Methode, die die Vorteile beider Verfahren verbinden kann? Eine Methode, die es dem Anwender erlaubt, sich auf seine Orientierung zu verlassen und trotzdem lokale Zusammenhänge des betrachteten Ausschnitts übersichtlich darzustellen?
Dieser Frage widmet sich die vorliegende Arbeit. Es wird ein Ansatz zur Verschmelzung von Fotografien auf Node-Link-Diagramme übertragen, so dass 2 lokale Layouts zueinander ausgerichtet und miteinander verschmolzen werden können. Im Anschluss wird dieses Verfahren dann so erweitert, dass auch beliebige Mengen von lokalen Layouts miteinander verschmolzen werden können.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-225040.html