Topico 1

Isabel Harb Manssour
Visualização Científica e de
Informações: Conceitos e Aplicações
Profa. Isabel Harb Manssour
[email protected]
Porto Alegre, outubro de 2012
Roteiro
 Introdução
 Conceitos
 Aplicações
 Comentários Finais
Título aqui
1
Isabel Harb Manssour
Introdução
Introdução
1987
National Science Foundation organizou um
workshop sobre Visualização Científica
4
Título aqui
2
Isabel Harb Manssour
Introdução
 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
Título aqui
de ambientes de programação gráficos
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Isabel Harb Manssour
Introdução
 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 outof-core)
 Hardware
 Extensa literatura (proceedings,
journals, livros)
 Novas formas de interação
Título aqui
4
Isabel Harb Manssour
Introdução
 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
…
Conceitos
Título aqui
5
Isabel Harb Manssour
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
 Visualização Científica
X
Apresentações Gráficas
Título aqui
Entendimento dos
dados
Exibe a informação
“já entendida”
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Isabel Harb Manssour
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
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Isabel Harb Manssour
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
 Visualização Científica
Quando os dados
correspondem a
medidas associadas a
objetos físicos,
fenômenos ou posições
em um domínio espacial
X
Visualização de Informações
Título aqui
Trata dados abstratos
como
relacionamentos ou
informações inferidas
a partir de dados
mensurados
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Isabel Harb Manssour
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
9
Isabel Harb Manssour
Aplicações
 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

Objetivo



Ambientes para ensino e treinamento (cirurgias
minimamente invasivas)
Verificação das conseqüências de uma
intervenção cirúrgica antes da sua realização
Aspectos envolvidos


Título aqui
de cirurgia
Representação da anatomia: órgãos, processos
(por exemplo: cortes)
Simulação de “eventos”: sangramento,
deformações
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Isabel Harb Manssour
Aplicações
Simulador

KISMET 3D - http://iregt1.iai.fzk.de
Simulador

de artroscopia
http://www.virtamed.com/products/arthros
RoSS

de cirurgia
- Robotic Surgery Simulator
http://www.simulatedsurgicals.com/index.htm
l
Aplicações
 Visualização Científica: Medicina
 Ferramentas
Título aqui
de corte (PUCRS)
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Isabel Harb Manssour
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
Aplicações
 Visualização
Título aqui
3D
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Isabel Harb Manssour
Aplicações
 Segmentação
de Imagens (PUCRS)
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
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Isabel Harb Manssour
Aplicações
 Visualização
Científica: Dados Oceanográficos
 Ferramenta

para visualização 3D
Dissertação Nathalie Rey da Silva (PUCRS)
Visualização de
Temperatura
Aplicações
 Ferramenta

para visualização 3D
Dissertação Nathalie Rey da Silva (PUCRS)
Visualização vetorial da
velocidade das correntes do
volume total (a) e aplicando
zoom (b)
Título aqui
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Isabel Harb Manssour
Aplicações
 Visualização Científica: Meteorologia
Mapa de Ícones
Mapa de Isolinhas de Temperatura
Aplicações
 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)
http://www.psc.edu/publicinfo/tcs/
Título aqui
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Isabel Harb Manssour
Aplicações
 Sistemas de Informações Geográficas




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
 Visualização de Informações
 Exemplos de aplicações de visualização





Título aqui
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
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Isabel Harb Manssour
Aplicações
 Exemplos:

Visualização da evolução
da rede ao longo dos anos

Visualização do
trafego na Internet
http://www.cs.ubc.ca/~tmm/courses/cpsc533c-03-spr/0120.fengdongdu.ppt
Aplicações
 SVRC - Sistema de Visualização Gráfica Para Monitoração de
Segurança em Redes de Computadores


Título aqui
Aluno TC: Everton de Oliveira Sarmento
Prêmio: Assespro 2006/2
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Isabel Harb Manssour
Aplicações
 Uma Aplicação para Visualização de Alteração de Código-fonte
 Alunos TC: Pablo Reis Barão e Thiago Sindra
 Prêmio: Assespro 2005/2
Linhas
incluídas
Linhas
excluídas
Linhas
alteradas
Aplicações
 Exemplo:
visualização de
hierarquias

Título aqui
exibição
de um extenso
sistema de arquivos
através de uma
técnica de projeção
hiperbólica
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Isabel Harb Manssour
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


Título aqui
Alunos TC: Josianni dos Santos Nunes e Marcos Eich
Prêmio: Assespro 2011/2
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Isabel Harb Manssour
Aplicações
 Aplicação de Técnicas de Visualização de Informação para a
Rede Social LinkedIn
Aplicações
 Aplicação de Técnicas de Visualização de Informação para a
Rede Social LinkedIn
Título aqui
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Isabel Harb Manssour
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
Título aqui
exemplo: http://www.flightradar24.com/
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Isabel Harb Manssour
Aplicações
 Olimpíada

http://esportes.terra.com.br/rumo-a-2012/infograficos/mapade-medalhas/
 Copa

http://www.marca.com/deporte/futbol/mundial/sudafrica2010/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)

Título aqui
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Isabel Harb Manssour
Aplicações
 Visualização
 Informações:



50 grandes exemplos
http://www.webdesignerdepot.com/2009/06/50-great-examples-ofdata-visualization/
Pesquisas no google
http://data-arts.appspot.com/globe-search
Many Eyes (Fernanda Viegas – MIT/IBM Research)
http://www958.ibm.com/software/data/cognos/manyeyes/visualizations
Comentários Finais
Título aqui
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Isabel Harb Manssour
Comentários Finais
 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





Título aqui
OpenGL/DirectX
Implementação de interfaces gráficas
Novas formas de interação
Visualização e processamento de imagens
Programação de aplicações para dispositivos móveis
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Isabel Harb Manssour
Comentários Finais
 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
Título aqui
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Isabel Harb Manssour
Algumas Referências
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
26
Isabel Harb Manssour
Algumas Referências
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.
Algumas Referências
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
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Isabel Harb Manssour
Perguntas?
Dúvidas?
Profa. Dra. Isabel Harb Manssour
[email protected]
http://www.inf.pucrs.br/~manssour
Título aqui
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