Comparative visualization across physical and parameter space

Abstract

We designed and developed an interactive visualization approach for exploring and comparing image sequences in the context of porous media research. Our tool facilitates the visual analysis of two-dimensional image sequence datasets captured during fluid displacement experiments in a porous micromodel. The images are aggregated into a single graph-based representation, allowing for an experiment to be visualized across its entire temporal domain. This graph is generated from the viscous flow patterns of the invading fluid, reducing the need for manual image masking and clean-up steps. The Node-Link representation of the graph is superimposed onto the raw images, creating a composite spatio-temporal view of the dataset. We demonstrate the functionality of our implementation by evaluating its output and performance on a collection of related datasets. We found that separate experiments in the same porous medium yield topologically different, yet visually similar flow graphs with comparable node positions.

Wir haben eine interaktive Visualisierungsmethode für die Exploration und den Vergleich von Bildsequenzen im Kontext der Erforschung poröser Medien entworfen und entwickelt. Unser Werkzeug unterstützt die visuelle Analyse zweidimensionaler Bildsequenzdaten, die aus Experimenten zur Flüssigkeitsverdrängung in porösen Mikromodellen gewonnen wurden. Die Bilder werden in eine einheitliche Graph-basierte Repräsentation aggregiert, die es ermöglicht, ein Experiment über seine gesamte Zeitspanne zu visualisieren. Dieser Graph wird aus den viskosen Strömungsmustern der eindringenden Flüssigkeit erzeugt, wodurch die Notwendigkeit manueller Bildmaskierungs- und Säuberungsschritte reduziert wird. Die Node-Link-Repräsentation dieses Graphen wird mit den Rohbildern überlagert, um eine zusammengesetzte räumliche und zeitliche Ansicht des Datensatzes zu erhalten. Wir demonstrieren die Funktionalität unserer Implementierung, indem wir ihre Ausgabe und ihr Laufzeitverhalten mittels einer Sammlung zusammenhängender Datensätze evaluieren. Wir stellten fest, dass separate Experimente im selben porösen Medium topologisch unterschiedliche, aber visuell ähnliche Flussgraphen mit vergleichbaren Knotenpositionen ergeben.