Selektionsstrategien auf Graphstrukturen

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Selektionsstrategien auf
Graphstrukturen
Sven Porsche
Seminarvorträge
25.01.2012
Aachen
Rechen- und Kommunikationszentrum (RZ)
Gliederung
 Einleitung
 Grundlagen
 Graphen
 Selektion
 Selektionsstrategien
 Einzelselektion
 „Path Selection“
 Ausblick
RZ: Sven Porsche
Seminarvortrag, 25.01.2012
Folie 2
Einleitung
RZ: Sven Porsche
Seminarvortrag, 25.01.2012
Folie 3
Einleitung - Anwendungsgebiete
 Straßenverkehrsnetz
 2-dimensional
 Kreuzungen als Knoten
 Straße sind Kanten
 Kristallographie
 Teilgebiet der Chemie
 3-dimensionale Ausdehnung
RZ: Sven Porsche
Seminarvortrag, 25.01.2012
Folie 4
Einleitung - Motivation
 Hohe Komplexität von Graphen
 Schwierigkeiten beim Auswählen
 Auswahl vieler Knoten sehr zeitaufwendig
 Dem Benutzer müssen Werkzeuge angeboten werden
 Geringe Fehlerquote
 Hohes Maß an Effizienz
RZ: Sven Porsche
Seminarvortrag, 25.01.2012
Folie 5
Grundlagen
Graphen
RZ: Sven Porsche
Seminarvortrag, 25.01.2012
Folie 6
Grundlagen - Graphen
 Menge bestehend aus Knoten und Kanten
 Verschiedene Arten
 Gerichtete Graphen,
 Gewichtete Graphen,
 Und andere
RZ: Sven Porsche
Seminarvortrag, 25.01.2012
Folie 7
Grundlagen - Gerichtete Graphen
 Eigenschaften
 Kanten haben vorgegebene Richtung
 Muss mindestens eine gerichtete Kante enthalten
 Darstellung durch Pfeile an den Kanten
 Beispiel
 Einbahnstraßen im Straßenverkehrsnetz
RZ: Sven Porsche
Seminarvortrag, 25.01.2012
Folie 8
Grundlagen - Gewichtete Graphen
 Eigenschaften
 Kanten haben eine Gewichtungen
 Darstellung durch Zahlen neben den Kanten
 Beispiele
 Verkehrsnetz (Entfernung zwischen 2 Knoten)
 Bindungsstärke zwischen Atomen
RZ: Sven Porsche
Seminarvortrag, 25.01.2012
Folie 9
Grundlagen
Selektion
RZ: Sven Porsche
Seminarvortrag, 25.01.2012
Folie 10
Grundlagen - Selektion
 Bedeutet Auswahl bzw. Auslese
 Selektion geschieht durch
 Einen Computer (mittels Algorithmen),
 Den Menschen mit Hilfe verschiedener Eingabegeräte,
 Oder eine Kombination aus beiden
 Bestandteil der Human-Computer-Interaktion (HCI)
 Auswahl verschiedener Objekte in virtuellen Umgebungen
RZ: Sven Porsche
Seminarvortrag, 25.01.2012
Folie 11
Selektionstechniken
Einzelselektion
RZ: Sven Porsche
Seminarvortrag, 25.01.2012
Folie 12
Selektionstechniken - Einzelselektion
 Ausgiebig erforschtes Thema der HCI
 Auswahl einzelner Objekte mittels Zeigegeräte
 Probleme
 Bei geringer Objektgröße
 Geringer Abstand zwischen mehreren Objekten
 Dynamische Szenen
 Auswirkungen
 Fehlerhafte Eingaben
 Zu hoher Zeitaufwand bei der Auswahl
RZ: Sven Porsche
Seminarvortrag, 25.01.2012
Folie 13
Selektionstechniken - Bubble Cursor
 Erweiterung des Cursors
 Cursor wird als kreisförmige Fläche betrachtet
 Vorteile
 Cursor muss ein Objekt nicht exakt treffen
 Annäherung ausreichend
RZ: Sven Porsche
Seminarvortrag, 25.01.2012
Folie 14
 Mehrere Objekte innerhalb der Cursorfläche
 Verringerung des Radius
RZ: Sven Porsche
Seminarvortrag, 25.01.2012
Folie 15
 Ein Objekt nur teilweise innerhalb der Fläche
 Erweiterung um die Ausmaße dieses Objektes
RZ: Sven Porsche
Seminarvortrag, 25.01.2012
Folie 16
Selektionstechniken - Extending Targets
 Prinzip ähnlich des Bubble Cursors
 Erweiterung der Fläche auswählbarer Objekte
 Bei Überschneidung
 Aufteilung der Fläche mittels kürzestem Abstand
RZ: Sven Porsche
Seminarvortrag, 25.01.2012
Folie 17
Selektionstechniken - Extending Targets
 Vergleich mit Bubble Cursor
 Vorteile gegenüber Bubble Cursor
 Berechnung kann im Vorfeld durchgeführt werden
 Geringerer Rechenaufwand zur Laufzeit
 Nachteile
 Höherer Rechenaufwand bei dynamischen Szenen
 Bestehende Probleme
 Keine effektive Vergrößerung der
Aktivierungsfläche bei geringem Abstand
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Seminarvortrag, 25.01.2012
Folie 18
Selektionstechniken - IntenSelect
 Findet Anwendung in 3-dimensionalen Szenen
 Funktionsweise
 Ermittlung der Objekte innerhalb des Kegels
 Bewertung dieser Objekte über Distanz zur Kegelachse
s  1


s  0;1
 Hervorhebung des Objektes mit höchster Bewertung
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Seminarvortrag, 25.01.2012
Folie 19
Selektionstechniken
Path Selection
RZ: Sven Porsche
Seminarvortrag, 25.01.2012
Folie 20
Selektionstechniken - Path Selection
 Ziele
 Verringerung der Selektionszeit von Routen
 Verringerung der Fehlerquote
 Reduzierung der Anzahl manuell auszuwählender Objekte
 Anwendungsgebiet
 Selektion von Routen im Verkehrsnetz
 Zusammenhängender Pfad in Molekülen
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Seminarvortrag, 25.01.2012
Folie 21
Selektionstechniken - Path Selection
 Funktionsweise
 Einzelselektion mittels Bubble Cursor
 Auswahl eines Knotens
 Berechnung des Weges mit den geringen Kosten zwischen letztem und
aktuellem Knoten
 Aufnahme des ausgewählten Knotens und des kompletten Pfades in die
Selektionsmenge
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Seminarvortrag, 25.01.2012
Folie 22
Selektionstechniken - Path Selection
 Routenberechnung
 Dijkstra-Algorithmus
 Ermittlung des Weges mit geringstem Kantengewicht
 A*-Algorithmus
 Erweiterung des Dijkstra-Algorithmus
 Ebenfalls optimales Ergebnis
 Kürzere Laufzeit durch Abschätzung
 Benötigt jedoch Zusatzinformationen
RZ: Sven Porsche
Seminarvortrag, 25.01.2012
Folie 23
Selektionstechniken - Path Selection
 Auswertung
 Verringerung der Fehlerquote
 Reduzierung der zur Selektion benötigten Zeit
 Kombination mit geeigneter Methode der Einzelselektion vorteilhaft
RZ: Sven Porsche
Seminarvortrag, 25.01.2012
Folie 24
Ausblick
Bachelorarbeit
RZ: Sven Porsche
Seminarvortrag, 25.01.2012
Folie 25
Ausblick
 GTECS3D
 Graph-Theoretical Evaluation of Crystal Structures 3D
 Anwendung zur Darstellung und Vereinfachung von Kristall Strukturen
 gemeinschaftliches Projekt mit Lehrstuhl für Mathe-C und Kristallographie
(IAC)
RZ: Sven Porsche
Seminarvortrag, 25.01.2012
Folie 26
Ausblick
 Bachelorarbeit
 Implementierung von Interaktionstechniken
 Erarbeitung weiterer Selektionstechniken
 Bereitstellung zusätzlicher Methoden zur Manipulation der Szene
 Qt-GUI zum Ausführen verschiedener Vereinfachungsalgorithmen
RZ: Sven Porsche
Seminarvortrag, 25.01.2012
Folie 27
Ausblick
 Bachelorarbeit
 Implementierung von Interaktionstechniken
 Erarbeitung weiterer Selektionstechniken
 Bereitstellung zusätzlicher Methoden zur Manipulation der Szene
 Qt-GUI zum Ausführen verschiedener Vereinfachungsalgorithmen
RZ: Sven Porsche
Seminarvortrag, 25.01.2012
Folie 28
Ausblick
 Bachelorarbeit
 Implementierung von Interaktionstechniken
 Erarbeitung weiterer Selektionstechniken
 Bereitstellung zusätzlicher Methoden zur Manipulation der Szene
 Qt-GUI zum Ausführen verschiedener Vereinfachungsalgorithmen
RZ: Sven Porsche
Seminarvortrag, 25.01.2012
Folie 29
Vielen Dank für Ihre
Aufmerksamkeit
RZ: Sven Porsche
Seminarvortrag, 25.01.2012
Folie 30
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