05 Fakultät Informatik, Elektrotechnik und Informationstechnik
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Item Open Access Visual prediction of quantitative information using social media data(2017) Fatehi Ebrahimzadeh, HamedIn recent years, the availability of a vast amount of user-generated data via social media, has given an opportunity to researchers for analyzing these data sources and discovering meaningful information. However, processing and understanding this immense amount of data is challenging and calls for automated approaches, and involvement of field experts to use their field knowledge and experience to enhance the data analysis. So far, existing approaches only enable the detection of indicative information from the data such as the occurrence of critical incidents, relevant situation reports etc. Consequently, the next step would be to better relate the user provided information to the real-world quantities. In this work, a predictive visual analytics approach is developed that offers semi-automated methods to estimate quantitative information (e.g. number of people who participate in a public event). At first, the approach provides interactive visual tools to explore social media data in time and space and select features required as input for training and prediction interactively. Next, a suitable model can be trained based on these feature sets and applied for prediction. Finally, the approach also allows to visually explore prediction results and measure quality of predictions with respect to the ground truth information obtained from past observations. The result of this work is a generic visual analytics approach, that provides expert user with visual tools for a constant interaction between human and machine, for producing quantitative predictions based on social media data. The results of predictions are promising, especially in cases that the location, time and other related information to public events are considered together with the content of user-generated data.Item Open Access Interacting with large high-resolution display workplaces(2018) Lischke, Lars; Schmidt, Albrecht (Prof.)Large visual spaces provide a unique opportunity to communicate large and complex pieces of information; hence, they have been used for hundreds of years for varied content including maps, public notifications and artwork. Understanding and evaluating complex information will become a fundamental part of any office work. Large high-resolution displays (LHRDs) have the potential to further enhance the traditional advantages of large visual spaces and combine them with modern computing technology, thus becoming an essential tool for understanding and communicating data in future office environments. For successful deployment of LHRDs in office environments, well-suited interaction concepts are required. In this thesis, we build an understanding of how concepts for interaction with LHRDs in office environments could be designed. From the human-computer interaction (HCI) perspective three aspects are fundamental: (1) The way humans perceive and react to large visual spaces is essential for interaction with content displayed on LHRDs. (2) LHRDs require adequate input techniques. (3) The actual content requires well-designed graphical user interfaces (GUIs) and suitable input techniques. Perceptions influence how users can perform input on LHRD setups, which sets boundaries for the design of GUIs for LHRDs. Furthermore, the input technique has to be reflected in the design of the GUI. To understand how humans perceive and react to large visual information on LHRDs, we have focused on the influence of visual resolution and physical space. We show that increased visual resolution has an effect on the perceived media quality and the perceived effort and that humans can overview large visual spaces without being overwhelmed. When the display is wider than 2 m users perceive higher physical effort. When multiple users share an LHRD, they change their movement behavior depending whether a task is collaborative or competitive. For building LHRDs consideration must be given to the increased complexity of higher resolutions and physically large displays. Lower screen resolutions provide enough display quality to work efficiently, while larger physical spaces enable users to overview more content without being overwhelmed. To enhance user input on LHRDs in order to interact with large information pieces, we built working prototypes and analyzed their performance in controlled lab studies. We showed that eye-tracking based manual and gaze input cascaded (MAGIC) pointing can enhance target pointing to distant targets. MAGIC pointing is particularly beneficial when the interaction involves visual searches between pointing to targets. We contributed two gesture sets for mid-air interaction with window managers on LHRDs and found that gesture elicitation for an LHRD was not affected by legacy bias. We compared shared user input on an LHRD with personal tablets, which also functioned as a private working space, to collaborative data exploration using one input device together for interacting with an LHRD. The results showed that input with personal tablets lowered the perceived workload. Finally, we showed that variable movement resistance feedback enhanced one-dimensional data input when no visual input feedback was provided. We concluded that context-aware input techniques enhance the interaction with content displayed on an LHRD so it is essential to provide focus for the visual content and guidance for the user while performing input. To understand user expectations of working with LHRDs we prototyped with potential users how an LHRD work environment could be designed focusing on the physical screen alignment and the placement of content on the display. Based on previous work, we implemented novel alignment techniques for window management on LHRDs and compared them in a user study. The results show that users prefer techniques, that enhance the interaction without breaking well-known desktop GUI concepts. Finally, we provided the example of how an application for browsing scientific publications can benefit from extended display space. Overall, we show that GUIs for LHRDs should support the user more strongly than GUIs for smaller displays to arrange content meaningful or manage and understand large data sets, without breaking well-known GUI-metaphors. In conclusion, this thesis adopts a holistic approach to interaction with LHRDs in office environments. Based on enhanced knowledge about user perception of large visual spaces, we discuss novel input techniques for advanced user input on LHRDs. Furthermore, we present guidelines for designing future GUIs for LHRDs. Our work creates the design space of LHRD workplaces and identifies challenges and opportunities for the development of future office environments.Item Open Access Interaktive Analyse von Supercomputer-Leistungsdaten(2013) Hackländer, JessicaMit den stetig wachsenden Datenmengen wachsen auch heutige High Performance Computing (HPC)-Umgebungen in ihrer Größe und Komplexität. Gleichzeitig wächst aber auch ihre Fehleranfälligkeit, wodurch es zunehmend wichtig ist, HPC-Systeme fehlertoleranter zu machen. In dieser Arbeit werden Visualisierungstechniken vorgestellt, die für die Visualisierung und Analyse von HPC-Leistungsdaten geeignet scheinen und gezeigt, dass keine dieser Visualisierungen alleine die Komplexität dieser Daten vollständig erfassen kann. Bereits bestehende Ansätze im Bereich der HPC-Leistungsanalyse werden vorgestellt und gezeigt, dass diese entweder nur Anwendungsdaten betrachten oder nur einfache Visualisierungs- und Interaktionstechniken bieten. Im Hauptteil dieser Arbeit wird die Entwicklung eines Prototyps beschrieben, der auf diesen Kenntnissen basierend verschiedene Visualisierungen implementiert, die unterschiedliche Aspekte der Daten betrachten und anwendungsbasierte mit infrastrukturellen Daten kombinieren. Durch die Implementierung verschiedener Interaktionstechniken, wie Multiple Coordinated Views, Selektion und Filtermöglichkeiten, bietet der Prototyp unterschiedliche Möglichkeiten, um die Daten zu explorieren und analysieren. In einer anschließenden beschriebenen Benutzerstudie wird für einzelne umgesetzte Visualisierungs- und Interaktionstechniken gezeigt, dass diese sinnvoll und hilfreich für die Analyse von HPC-Leistungsdaten sind. Der Prototyp stellt damit einen sinnvollen Ansatz für die Analyse von HPC-Leistungsdaten dar und kann in Zukunft durch weitere Visualisierungs- und Interaktionstechniken erweitert werden.Item Open Access Erweiterung und Evaluation einer lupenbasierten Technik zur Exploration von Textsammlungen(2017) Assenov, IvanIn recent years there has been a sharp increase in the amount of text publicly accessible in digital form. The primary cause for this is widespread access to the Internet, the popularity of e-mail and social networking websites and collaborative efforts to preserve and share knowledge. These developments have inspired the creation of a wide variety of information visualization techniques that focus on large-scale text data and facilitate its exploration and analysis. One popular approach represents individual documents as glyphs on a 2D surface, with pairwise distances corresponding to semantic similarities. The metaphor of a moveable lens that summarizes the contents of texts underneath it has been proposed as a method of interaction targeted at free exploration tasks. The main goal of this master’s thesis project is to extend the basic technique by adding labels to the visualization that guide its users towards regions of interest more quickly without negatively impacting the lens’ usefulness. Also, an automatic framework that determines the tool’s effectiveness under different parameter settings is developed. Finally, the proposed improvements and the overall technique are evaluated by means of a think-aloud user study.Item Open Access Benutzerinteraktion in Virtual Reality mittels Eye Tracking(2018) Groß, AnjaIn den vergangenen Jahren nahmen VR und AR eine immer bedeutendere Rolle sowohl im wirtschaftlichen, als auch forschungsorientierten Bereich ein. Die verfügbare Hardware wurde zunehmend erschwinglicher und leistungsfähiger. Im Hinblick auf den Bereich der Immersive Analytics und der auftretenden Ermüdungserscheinungen bei herkömmlichen VR Systemen, beschäftigt sich diese Arbeit mit Eye Tracking als Eingabemechanismus für VR Anwendungen. Es werden zuerst allgemeine Probleme bei System, welche Eye Tracking als Eingabemedium verwenden, dargestellt, sowie bereits entwickelte Formen der Interaktion mithilfe von Eye Tracking vorgestellt. Mithilfe des FOVE VR HMD, welches über integriertes Eye Tracking verfügt, wird ein im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Prototyp zur Manipulation von Objekten im virtuellen Raum vorgestellt. Die Interaktionen bestehen dabei aus einer Kombination aus Eye Tracking Input und einfachen Eingaben in Form eines Knopfdruckes eines Controllers statt. Mithilfe einer Benutzerstudie werden die entwickelten Konzepte evaluiert und anschließend die Ergebnisse präsentiert und diskutiert. Auf dieser Basis werden mögliche Verbesserungen der Konzepte und Erweiterungen der Anwendung vorgestellt. Die aus dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse können ebenfalls für AR Anwendungen verwendet werden.Item Open Access Visualisierung von dynamischen Software-Entwicklerzahlen in Arbeitsbereichen(2014) Munz, TanjaSoftwaresysteme werden häufig über mehrere Jahre von vielen Entwicklern bearbeitet. In dieser Zeit können sich sowohl die Beteiligung der Entwickler als auch die Arbeitsbereiche, in denen entwickelt wird, stark verändern. In dieser Arbeit wird das Konzept der AOI Rivers für die Visualisierung von Softwareentwicklungsprozessen angepasst, indem es zu WOI Rivers erweitert wird. Mit WOI Rivers ist es möglich, die dynamischen Verhaltensweisen von Entwicklergruppen zu beobachten. Es kann sichtbar gemacht werden, wie sich die Anzahl von Entwicklern oder die Häufigkeit ihrer Beteiligung an Dateiveränderungen in verschiedenen Arbeitsbereichen über die Zeit verändert. Zusätzlich kann über Transitionen gezeigt werden, wie zwischen verschiedenen Arbeitsbereichen gewechselt wird und wann bzw. wo neue Entwickler hinzukommen oder das Projekt wieder verlassen. Da sich Entwickler zur gleichen Zeit an vielen verschiedenen Dateien bzw. verschiedenen Arbeitsbereichen in unterschiedlichen Stärken beteiligen können, ist die Höhe, die jedem Entwickler in einem Intervall zugewiesen wird, variabel und muss auf mehrere Transitionen aufgeteilt werden. Hierfür werden verschiedene Möglichkeiten untersucht und es wird eine Methode entwickelt, Transitionen zwischen gleichen Arbeitsbereichen nicht unnötig aufzuteilen, um die Anzahl an Überkreuzungen, und dadurch Visual Clutter, zu reduzieren. Die Visualisierungstechnik wurde als interaktives Visualisierungswerkzeug implementiert. In diesem können Arbeitsbereiche, sogenannte Workspaces of Interest (WOIs), in einer Hierarchiedarstellung, Entwicklergruppen aus einer Liste aller Entwickler und der darzustellende Zeitbereich für die WOI River-Visualisierung festgelegt werden. Anhand dreier Open-Source-Softwareprojekte werden Fallstudien durchgeführt, um Einsichten in die Entwicklungsprozesse dieser Projekte zu erhalten.Item Open Access Analyse poröser Medien auf Basis von Kristalliten(2013) Straub, AlexanderEine Möglichkeit zur Simulation poröser Medien sind Modelle. Diese haben den Vorteil, dass sie computergestützt erstellt werden können und somit auch größere, aussagekräftigere Datensätze hervorbringen. In dieser Bachelor-Arbeit wird ein neuer Ansatz zur Bestimmung des Volumens und der Porösität vorgestellt, basierend auf einem Modell für Sandsteine. Dies war mit bisherigen Algorithmen nur unzureichend möglich, da durch Annäherung große Fehler entstehen. Der neue hier vorgestellte Ansatz wird direkt auf der Geometrie des Modells ausgeführt, somit werden fast keine Rechenfehler begangen. Dieser Ansatz lässt sich zudem durch Aufteilen in Unterprobleme und durch die Benutzung von Heuristiken effizient auf große Datensätze anwenden. Die Messergebnisse und die Folgerungen für Effizienz und Effektivität des Algorithmus werden anschließend aufgeführt und erläutert.Item Open Access Progressive sparse coding for in situ volume visualization(2017) Berian, GratianNowadays High-Performance Computing (HPC) suffer from an ever-growing gap between computational power, I/O bandwidth and storage capacity. Typical runs of HPC simulations produce Terabytes of data every day. This poses a serious problem when it comes to storing and manipulating such high amount of data. In this thesis I will present a method for compressing time-dependent volume data using an overcomplete dictionary learned from the input data. The proposed method comprises of two steps. In the first step the dictionary is learned over a number of training examples extracted from the volume that we want to compress. This process is an iterative one and at each step the dictionary is updated to better sparsely represent the training data. The second step expresses each block of the volume as a sparse linear combination of the dictionary atoms that were trained over that volume. In order to establish the performance of the proposed method different aspects were tested such as: training speed vs sparsifying speed, compression ratio vs reconstruction error, dictionary reusabilty for multiple time steps and how does a dictionary perform when it is used on a different volume than the one it was trained on. Finally we compare the quality of the reconstructed volume to the original volume and other lossy compression techniques in order to have a visual understanding about the quality of the reconstruction.Item Open Access Skizzenbasierte Trajektoriensuche in Videos(2012) Engelhardt, JohannesDie visuelle Analyse von Videodaten aus Überwachungsvideos ist eine mühsame und zeitaufwändige Aufgabe. Eine Möglichkeit zur Beschleunigung des Analysevorgangs ist die Extraktion von Trajektorien. In dieser Arbeit werden zwei Methoden zur Suche nach Trajektorien vorgestellt. Diese ermöglichen das skizzenbasierte sowie zeitabhängige Durchsuchen von Trajektorienmengen in Form von Filtern, die in ein bestehendes Visual-Analytics-System integriert sind. Für die skizzenbasierte Suche wurde eine Oberfläche zur Modellierung der Trajektorienskizze entwickelt. Für die vorgestellten Filter werden detaillierte Konfigurationsmöglichkeiten zur Verfügung gestellt. Dabei wird auch das Formulieren unscharfer Anfragen unterstützt.Item Open Access Evaluierung der Effizienz eines auf personenbezogenen Daten basierenden Passwortsystems(2013) Hoser, SerkanImmer mehr Menschen benutzen Smartphones und Tablets um online Geschäfte zu tätigen. Daher müssen sie sich immer mehr Passwörter merken. Das Problem mit Passwörtern ist, dass sie kompliziert genug sein müssen, um genug Sicherheit zu liefern, da sie sonst leicht geknackt werden können. Wenn sie jedoch zu kompliziert sind, kann man sie sich schlecht merken. Die Sicherheit von Passwörtern wird heutzutage durch Erhöhung der Komplexität erreicht um gegen Wörterbuch Angriffe und Brute-Force Angriffe geschützt zu sein. Die Benutzer konnten sich in Folge dessen nicht mehr an ihre Passwörter erinnern. In dieser Arbeit soll eine Methode der Authentifizierung untersucht werden, die persönliche Daten auf dem Smartphone dazu verwendet Passwortabfragen an den Benutzer zu stellen. Dazu wird eine App für das Android Betriebssystem entwickelt, die über einen Zeitraum Daten der Benutzer sammelt. Anschließend sollen diese Daten zur Authentifizierung der Benutzer verwendet werden. Dazu wurde eine Benutzerstudie durchgeführt welche die Eignung der Daten untersuchte. Die Ergebnisse führen zu dem Schluss, dass sich Bilder und Kontaktfotos am Besten für die kontextbasierte Authentifizierung eignen. Am Ende wird die Arbeit zusammengefasst und ein Ausblick auf Themen gegeben die zukünftig noch untersucht werden sollten.