Semantic Visualization Mapping for Volume Illustration

Abstract

DasGebiet derwissenschaftlichenVisualisierung beschäftigt sichmit der automatisiertenGenerierung von Bildern aus wissenschaftlichen Daten. Um relevanteInformationen darzustellen, werden adäquate visuelle Abstraktionen benötigt. VisuelleAbstraktionenstellen gewöhnlich einen Kompromiss zwischen demexaktenDarstellen von Information und dem Verhindern einer visuellen überlastung dar.Um visuelle Abstraktionen einsetzen zu können, wird eine Abbildung zwischenDatenattributen und visuellen Abstraktionen benötigt, die Visualisierungsabbildunggenannt wird.Diese Dissertation gibt einen überblick über die Geschichte der visuellen Abstraktionund der Visualisierungsabbildung im Kontext der wissenschaftlichen Visualisierung.Danach wird eine neue visuelle Abstraktionsmethode - die KarikaturistischeVisualisierung - vorgestellt.Das Prinzip derübertreibung ist die in diesemZusammenhang verwendete visuelleAbstraktionsmethode.Dieses Prinzip der Karikaturakzentuiert die markanten Details, während der Kontext nur schematischdargestellt wird.Die Abstraktionsmethoden, die in dieser Dissertation verwendet werden, sindvon der visuellenKunst insbesondere der traditionellenwissenschaftlichen Illustrationinspiriert. Illustrationen sind guteBeispiele für handgezeichneteVisualisierungen.Allerdings ist diemanuelleAnfertigung von Illustrationen sehr zeitaufwändigund verlangt umfangreiches künstlerisches Können. Um diese Techniken zu automatisieren,werden Algorithmen entwickelt, die einige Parameter zur Verfügungstellen, welche vom Benutzer eingestellt werden können. Im Rahmen dieser Dissertationist eine Methode entstanden, die es ermöglicht, Semantiken explizit zuverwenden, um Abbildungen von Datenattributen auf visuelle Abstraktionen zuspezifizieren. Visualisierungsregeln können mittels semantischer VisualisierungsabbildungunterVerwendug vonDomäne- undVisualisierungssemantik spezifiziertwerden.Das Verhalten der automatisch generierten interaktiven Illustrationen wirddurch interaktionsabhängige Visualisierungsregeln festgelegt. Während Interaktionsmöglichkeitenwie die Manipulation der Blickrichtung den Standard in derVolumenvisualisierung darstellen, werden in dieser Dissertation umfangreichereInteraktionsmöglichkeiten vorgestellt. Das Verhalten der interaktiven Illustrationenwird von interaktionsabhängigen Regeln bestimmt, die in den semantischenVisualisierungsabbildungsansatz integriert werden. - Scientific visualization is the discipline of automatically rendering images fromscientific data. Adequate visual abstractions are important to show relevant informationin the data. Visual abstractions are a trade-off between showing detailedinformation and preventing visual overload. To use visual abstractions for thedepiction of data, a mapping from data attributes to visual abstractions is needed.This mapping is called the visualization mapping.This thesis reviews the history of visual abstractions and visualizationmappingin the context of scientific visualization. Later a novel visual abstraction methodcalled caricaturistic visualization is presented. The concept of exaggeration is thevisual abstraction used for caricaturistic visualization. Principles from traditionalcaricatures are used to accentuate salient details of data while sparsely sketchingthe context.The visual abstractions described in this thesis are inspired by visual art andmostly by traditional illustration techniques. To make effective use of the recentlydeveloped visualizationmethods, that imitate illustration techniques, an expressivevisualization mapping approach is required. In this thesis a visualization mappingmethod is investigated that makes explicit use of semantics to describe mappingsfrom data attributes to visual abstractions. The semantic visualization mappingexplicitly uses domain semantics and visual abstraction semantics to specify visualizationrules. Illustrative visualization results are shown that are achieved withthe semantic visualization mapping.The behavior of the automatically rendered interactive illustrations is specifiedusing interaction-dependent visualization rules. Interactions like the change of theviewpoint, or the manipulation of a slicing plane are state of the art in volumevisualization. In this thesis a method for more elaborate interaction techniques ispresented. The behavior of the illustrations is specified with interaction-dependentrules that are integrated in the semantic visualization mapping approach.