Roteiro - Escola Politécnicasmusse/CG/PDFs2012_2/Visualizacao-Isab… · Supercomputadores, satélites de observação da Terra, experimentos químicos e equipamentos médicos

Isabel Harb Manssour

Título aqui 1

Visualização Científica e de Informações: Conceitos e Aplicações

Profa. Isabel Harb Manssour [email protected]

Porto Alegre, outubro de 2012

Introdução

Conceitos

Aplicações

Comentários Finais

Roteiro


Título aqui 2

Introdução

4

National Science Foundation organizou um

workshop sobre Visualização Científica

1987

Introdução


Título aqui 3

Workshop

Participação multidisciplinar

Computação Gráfica e Processamento de Imagens,

Física, Matemática, Química, Imagens Médicas

Conclusões

Dados com grande volume

2D e 3D

Supercomputadores, satélites de observação da Terra,

experimentos químicos e equipamentos médicos

União de disciplinas

Objetivos da Visualização

Benefícios da Visualização

Introdução

Objetivos da visualização

Gerenciamento do grande volume de dados

Novas ferramentas

Possibilitar a análise visual e a exploração de dados

científicos

Técnicas de CG e PI

Controle interativo dos processamentos e simulações

Hardware

Supercomputadores, Estações de trabalho,

Equipamentos de RV

Elaboração de ambientes de programação gráficos

Introdução


Título aqui 4

Benefícios da Visualização

Conjunto de ferramentas portáveis

Aumento da produtividade científica

Padronização das ferramentas

Melhor aproveitamento das facilidades

avançadas da computação

Introdução

Grande evolução da área desde

1987

Aplicações com aumento do

volume de dados (Algoritmos out-

of-core)

Hardware

Extensa literatura (proceedings,

journals, livros)

Novas formas de interação

Introdução


Título aqui 5

Surgimento de “especializações”

IEEE Scientific Visualization (Volume Visualizaton)

IEEE Information Visualization

IEEE Visual Analytics Science and Technology

Conferences

IEEE Large-Scale Data Analysis and Visualization

IEEE Biological Data Visualization

International Symposium on Visualization for Cyber

Security

…

Introdução

Conceitos


Título aqui 6

Conceitos

Visualização Científica

Visualização científica está relacionada com a

“exploração” de dados e informações

(graficamente) com o objetivo de facilitar o seu

entendimento

Análise visual de dados

Sistemas de visualização científica combinam

software e hardware para extrair informações de

conjuntos de dados complexos

Conceitos

Função dos ambientes de Visualização

Científica Propiciar ferramentas adequadas de exploração do

volume de dados e de representação visual

Vantagem: controle do experimento


X

Apresentações Gráficas

Entendimento dos

dados

Exibe a informação

“já entendida”


Título aqui 7

Conceitos

Visualização de Informações Representações gráficas de dados e informações

alfanuméricas

Aplicação de técnicas interativas de computação

gráfica, que combina aspectos de CG, IHC e

mineração de dados

Consiste num conjunto de técnicas que fornecem

uma representação visual que abstrai detalhes

de um conjunto de informações e propicia uma

organização segundo algum critério

Conceitos

Visualização de Informações Objetivo: facilitar o processo de análise e compreensão

de um conjunto de dados/informações abstratas, através

da visualização

Auxilia a análise de dados financeiros, mineração de

dados, estudos do

mercado ou

gerenciamento de

redes de

computadores

http://www.research.att.com/areas/visualization/projects_software/photo_powerwall.jpg


Título aqui 8

Conceitos

Visualização de Informações

Cresceu rapidamente e é aplicada como um

componente crítico em

Pesquisas científicas

Análise de dados financeiros

Bibliotecas digitais

Mineração de dados

Estudos do mercado

...

Conceitos


X


Quando os dados

correspondem a

medidas associadas a

objetos físicos,

fenômenos ou posições

em um domínio espacial

Trata dados abstratos

como

relacionamentos ou

informações inferidas

a partir de dados

mensurados


Título aqui 9

Conceitos

Representações Visuais: Gráficos (linha, barra, histogramas, 3D)

Ícones (observação de um objeto no contexto)

Linhas de contorno

Streamlines e stream surfaces

Isosuperfícies

Planos de corte

Diagramas e redes (estrutura de objetos,

comportamento de um objeto num instante t)

Mapas (propriedades estáticas de objetos,

comportamento num instante t)

Modelos geométricos (estrutura de objetos)

Modelos físicos (anatômicos, arquitetônicos)

Relacionamentos, hierarquias

Sequência das representações anteriores

Aplicações


Título aqui 10

Simulação

Visões de cenas fixas, objetos em movimento e

efeitos especiais

Alguns tipos de simuladores:

Simuladores de vôo

Simuladores de tanque

Simuladores de carros

Simuladores de cirurgia

Aplicações

Simulador de cirurgia

Objetivo

Ambientes para ensino e treinamento (cirurgias

minimamente invasivas)

Verificação das conseqüências de uma

intervenção cirúrgica antes da sua realização

Aspectos envolvidos

Representação da anatomia: órgãos, processos

(por exemplo: cortes)

Simulação de “eventos”: sangramento,

deformações

Aplicações


Título aqui 11

Simulador de cirurgia

KISMET 3D - http://iregt1.iai.fzk.de

Simulador de artroscopia

http://www.virtamed.com/products/arthros

RoSS - Robotic Surgery Simulator

http://www.simulatedsurgicals.com/index.htm

l

Aplicações

Visualização Científica: Medicina

Ferramentas de corte (PUCRS)

Aplicações




http://www.simulatedsurgicals.com/index.html

http://www.simulatedsurgicals.com/index.html


Título aqui 12

Aplicações

Uma Ferramenta Interativa para

Visualização e Extração de Medidas

de Imagens Médicas

Alunos TC: Matheus Machado de

Carvalho e Ricardo Melo Czekster

Prêmio: 3º lugar CTIC 2003

Visualização 3D

Aplicações

E:/AvalArtigos/Eurographics2008/paper1207_divx.avi


Título aqui 13

Segmentação de Imagens (PUCRS)

Aplicações

Fatia de tomografia

computadorizada

Resultado da segmentação

aplicada à imagem de

tomografia

Aplicações

Um Estudo sobre a Automação da Análise de Imagens de

Sedimentos de Urina

Aluno TC: Felipe Eduardo Lammel

Prêmio: Assespro 2011/1

Cristais de Cistina


Título aqui 14

Visualização Científica: Dados Oceanográficos

Ferramenta para visualização 3D Dissertação Nathalie Rey da Silva (PUCRS)

Aplicações

Visualização de

Temperatura

Visualização vetorial da

velocidade das correntes do

volume total (a) e aplicando

zoom (b)

Ferramenta para visualização 3D Dissertação Nathalie Rey da Silva (PUCRS)

Aplicações


Título aqui 15

Mapa de Isolinhas de Temperatura

Mapa de Ícones

Aplicações

Visualização Científica: Meteorologia

http://www.psc.edu/publicinfo/tcs/

Meteorologia

Exemplos:

Modelo numérico do

airflow numa tempestade

Animação representando uma tempestade

67 km2 x 17 km

Superfície branca: nuvens e água da chuva

Superfície vermelha: massa de água e ar que “gira”

rapidamente puxando os objetos para o seu centro (provoca

tornados)

“Fitas” azuis: velocidade do vento em dois planos

(600 e 4800 metros acima do solo)

Aplicações

E:/MaterialCG/Animacoes/storm.mpg


Título aqui 16

GIS (Geografical Information Systems)

Ferramentas capazes de capturar, armazenar,

gerenciar, manipular, analisar, modelar e exibir

informações relacionadas ao espaço geográfico

Geram mapas e são geralmente aplicados a dados

espaciais

Útil em várias áreas

Planejamento urbano

Planejamento de plataformas petrolíferas

Análise de dados do censo

...

Exemplo: http://www.rockware.com

Aplicações

Sistemas de Informações Geográficas


Exemplos de aplicações de visualização

Visualização do crescimento de uma rede

Visualização de hierarquias e estruturas de árvore

Visualização e manipulação de grafos abstratos,

auxiliando a análise

Visualização de sistemas complexos

Busca e análise visual em grandes bases de dados

para descobrir conhecimentos interessantes

Aplicações


Título aqui 17

http://www.cs.ubc.ca/~tmm/courses/cpsc533c-03-spr/0120.fengdongdu.ppt

Exemplos:

Visualização da evolução

da rede ao longo dos anos

Visualização do

trafego na Internet

Aplicações

Aplicações

SVRC - Sistema de Visualização Gráfica Para Monitoração de

Segurança em Redes de Computadores

Aluno TC: Everton de Oliveira Sarmento



Título aqui 18

Aplicações

Uma Aplicação para Visualização de Alteração de Código-fonte

Alunos TC: Pablo Reis Barão e Thiago Sindra


Linhas

incluídas

Linhas

excluídas

Linhas

alteradas

Exemplo: visualização de

hierarquias

exibição

de um extenso

sistema de arquivos

através de uma

técnica de projeção

hiperbólica

Aplicações


Título aqui 19

Aplicações

DeepTwitter: Um Sistema para gerenciar e visualizar

informações do Twitter

Alunos TC: Guilherme Coletto Rotta e Vinícius Silva de Lemos

Prêmio: 2º lugar no Sibgrapi WUW 2009

Aplicações

Aplicação de Técnicas de Visualização de Informação para a

Rede Social LinkedIn

Alunos TC: Josianni dos Santos Nunes e Marcos Eich



Título aqui 20

Aplicações



Aplicações




Título aqui 21

Aplicações

Visualização

Informações:

Encontra artistas similares aos seus favoritos

Digita nome do artista ou banda e verifica as referências

cruzadas do estilo,

influência, etc.

http://liveplasma.com

Aplicações

Tráfego aéreo

Outro exemplo: http://www.flightradar24.com/

http://liveplasma.com/

http://www.flightradar24.com/


Título aqui 22

Aplicações

Olimpíada

Copa

http://esportes.terra.com.br/rumo-a-2012/infograficos/mapa-

de-medalhas/

http://www.marca.com/deporte/futbol/mundial/sudafrica-

2010/calendario.html

Aplicações

http://dados.gov.br/

Grande volume de dados

Diversos formatos de arquivos (csv, xls, ...)

Algumas ferramentas para visualização (apps

disponibilizadas no site)

http://esportes.terra.com.br/rumo-a-2012/infograficos/mapa-de-medalhas/









http://www.marca.com/deporte/futbol/mundial/sudafrica-2010/calendario.html



http://dados.gov.br/


Título aqui 23

Aplicações

Visualização

Informações:

50 grandes exemplos

http://www.webdesignerdepot.com/2009/06/50-great-examples-of-

data-visualization/

Pesquisas no google

http://data-arts.appspot.com/globe-search

Many Eyes (Fernanda Viegas – MIT/IBM Research)

http://www-

958.ibm.com/software/data/cognos/manyeyes/visualizations

Comentários Finais

http://www.webdesignerdepot.com/2009/06/50-great-examples-of-data-visualization/


















http://www-958.ibm.com/software/data/cognos/manyeyes/visualizations





Título aqui 24

Evolução da Computação Gráfica depende

da evolução do hardware

Novas gerações de placas gráficas permitiram

O desenvolvimento de várias aplicações

Um grande avanço em muitas áreas da CG

Programação em placa gráfica

Imagens podem ser geradas em tempo real

Grande volume de dados podem ser armazenados

na memória das placas gráficas (benefício

para a área de visualização)

Comentários Finais

Facilidade atual

Bibliotecas e toolkits que auxiliam a

programação

OpenGL/DirectX

Implementação de interfaces gráficas

Novas formas de interação

Visualização e processamento de imagens

Programação de aplicações para dispositivos móveis

Comentários Finais


Título aqui 25

Avanço da tecnologia em Medicina

Introduz novos instrumentos para realização de

procedimentos complexos

Necessidades Reduzir custos; Aumentar o “conforto” na sua utilização;

Aumentar a precisão; Auxiliar no diagnóstico;

Comentários Finais

Tendência

Desenvolvimento de representações visuais

eficazes

Novas formas de interação e interfaces amigáveis

Visualização e interação em tempo real com

grandes volumes de dados

Análise visual

Comentários Finais


Título aqui 26

Algumas Referências


C. Chen, S. Morris. Visualizing Evolving Networks: Minimum Spanning Trees

versus Pathfinder Networks. Information Visualization 2003.

R. A. Earnshaw, N. Wiseman. An Introductory Guide to Scientific Visualization.

Berlin: Springer-Verlag, 1992. 156 p.

J.D. Foley, et al. Computer Graphics: Principles and Practice. New York,

Addison Wesley, 1990, 2th ed.

D. R. Medaglia, I.H. Manssour. Segmentação de Imagens Médicas Baseada

no Uso das Bibliotecas ITK e VTK. XIX SIBGRAPI – Workshop de Iniciação

Científica, 2006, Manaus.

T. Munzner, P. Burchard. Visualizing the structure of the World Wide Web in

3D hyperbolic space. VRML'95: Proceedings of the first symposium on

Virtual reality modeling language, ACM Press, p. 33-38, 1995.

C. Hansen, C. Johnson. Visualization Handbook. Academic Press; 1st edition,

2004.


Título aqui 27


C.M.D.S. Freitas, O.M. Chubachi, P.R.G. Luzzardi, R.A. Cava. Introdução à

Visualização de Informações. Revista de Informatica Teórica e Aplicada,

Porto Alegre, RS, v. 8, n. 2, p. 143-158, 2001.

Iglezias, L.M.; Czekster, R.M.; Manssour, I.H. Uma Ferramenta Interativa para

Visualização e Exploração de Imagens Médicas. CLEI2005, 2005, Cali,

Colombia. 2005.

I.H. Manssour. Visualização de Estruturas Internas em Volumes de Dados

Multimodais, 2002. (Tese de Doutorado).

I.H. Manssour. VisualMet - Um Sistema para Visualização e Exploração de

Dados Meteorológicos, 1996. (Dissertação de Mestrado).

B. H. McCormick, T. A. DeFanti, M. D. Brown. Visualization in Scientific

Computing, Computer Graphics, v. 21, n. 6, p. 15–21, 1987.

H.V. da Rocha, M.C.C. Baranauskas. Design e Avaliação de Interfaces

Humano-Computador. NIED/UNICAMP. 2003. 244 p.


M.A.F. Rodrigues, R.G. Barbosa, W.B. Silva. Desenvolvimento de Aplicações

3D para Dispositivos Móveis utilizando as APIs M3G e OpenGL ES. Revista

RITA, v XIII, n. 2, 2006.

R. Spence. Information visualization. Harlow: Addison-Wesley, 2003. 206 p.

D. Parker. Systems Aspects of Visualization Applications. In: Richard S.

Gallagher (Ed.). Computer Visualization. CRC Press, 1995.

Colin Ware. Information Visualization: Perception for Design. Morgan

Kaufmann, 3th edition, 2012.

Helen Wright. Introduction to Scientific Visualization. Springer; 1st Edition,

2006.


Título aqui 28

Perguntas?

Dúvidas?

Profa. Dra. Isabel Harb Manssour

[email protected]

http://www.inf.pucrs.br/~manssour

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