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 RZ: Sven Porsche 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 RZ: Sven Porsche 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 RZ: Sven Porsche 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 RZ: Sven Porsche 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
