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2018年, 第1期 刊出日期:2018-03-01 上一期    下一期
本期栏目: 论文 
论文
可基于钙波数据进行假设推定的可视分析系统   收藏
KozenUmezawa, HiroakiNatsukawa, YosukeOnoue, KojiKoyamada
Vis Inf. 2018 (1): 2-13.   DOI: 10.1016/j.visinf.2018.04.002
摘要( 361 )  
背景:在大多数物种中,卵母细胞中的钙波被认为是卵子活化的常见现象。但其中钙波的作用机制并不明确。通过与从事秀丽隐杆线虫(一种广为使用的模型生物体)研究的生物学家合作,我们观察到要基于高速体内成像捕获的钙波形成有用的假设必须满足以下条件: ( 1 )该图像能从宏观上展示钙波是如何传播的;( 2 )能展示钙波在窄区域中的传播过程。然而,传统的可视化方法并不能同时满足这两项要求。

贡献:本文提出了一个可视化分析系统, 使用户能够通过对每个点处钙离子荧光强度时间序列数据的互相关分析来理解和研究钙波图像。该系统的界面包括宏观可视化、细节可视化和用户交互。宏观可视化视图可显示由互相关分析计算得到的有向图的聚类,从而使用户能够理解钙波的宏观传播,帮助他们找到感兴趣的区域。细节可视化则可显示用户感兴趣区域与其他区域之间的关系。

结果:用户可以使用可视化系统提供的宏观-细节可视化功能和笔划—连接的探索方式对感兴趣的区域进行语义标记, 并构建假设。本文演示了由秀丽隐杆线虫钙波分析形成新假设的过程,验证了这一可视分析方法的可行性。
MultiSciView: 从交叉数据空间视角进行X射线图像的多变量可视分析   收藏
WenZhong, WeiXu, KevinG.Yager, GregoryS.Doerk, JianZhao, YunkeTiae, SungsooHa, CongXie, YuanZhong, KlausMueller, Kerstin KleeseVan Dam
Vis Inf. 2018 (1): 14-25.   DOI: 10.1016/j.visinf.2018.04.003
摘要( 517 )  

背景:由同步加速器光束生成的X射线图像是大规模、高分辨率和高动态范围的灰度数据,是对被测材料多种复杂属性的一种编码。它们通常与各种元数据相关联,从而增加了其内在的复杂性。这些数据中蕴含了丰富的信息,但迄今为止,科学家们尚缺乏现代化探索工具来揭开隐藏在这些信息中的财富。

贡献:为填补这一鸿沟,本文提出了一种面向光束生成的X射线散射数据的多变量的X射线图像科学可视化和探索系统:MultiSciView。该系统由三种相互补充、协调一致的交互式可视化方式组成,以实现对X射线像图像及其关联属性和特征空间的协同探索。第一种方式是基于多级散点图的可视化,采用属性、图像和像素尺度对图像进行探究。第二种方式是基于直方图的属性交叉过滤器,用户可以从数据中提取所希望的子集模式。第三种方式是属性射影可视化,用于捕捉属性的整体相关性。

结果:

本文通过对一个真实材料散射数据集的案例来演示所提出的系统。结果表明,该系统可对大规模的X射线图像实施高效的探索,准确地检出想要的图像模式、异常图像和错误的实验设置,有效地提高对材料纳米结构性质的理解。

在知晓其不确定性的情况下运用分层图像语义进行锁孔手术规划的工作流程   收藏
Christina Gillmann, Robin G.C. Maack, Tobias Post, Thomas Wischgoll, Hans Hagen
Vis Inf. 2018 (1): 26-36.   DOI: 10.1016/j.visinf.2018.04.004
摘要( 453 )  
背景:锁孔手术在临床日常工作中变得越来越重要,因为它们可以将患者健康组织的损伤降到最低。锁孔手术主要基于医学成像技术,该技术是影响手术成功的重要因素。在图像重建过程中,医学图像数据包含了不确定性,这增加了锁孔手术挑战性。

贡献:在本文中,作者提出了一个可视化的工作流程,帮助临床医生检查和比较不同的手术路径以及可视化患者受影响的组织。该分析基于分层图像语义学的概念,分层图像语义根据输入图像的不确定性和用户对组织成分的理解来分割底层图像数据。用户可以定义他们需要进一步调查的任意手术路径,然后通过评级函数查询定义的路径,以确定满足用户定义属性的路径。

应用:我们将其应用于脑肿瘤切除和膝盖的锁孔手术的规划中。


MessageLens:可对MOOC论坛讨论进行多方面探索的可视分析系统   收藏
Jian-Syuan Wong, Xiaolong “Luke” Zhang
Vis Inf. 2018 (1): 37-49.   DOI: 10.1016/j.visinf.2018.04.005
摘要( 533 )  
大规模开放式在线课程(MOOCs)通常提供在线讨论论坛以促进学习者交互和交流。学习者每天发布大量论坛信息,MOOC论坛被视为了解学习者活动和意见的重要来源。然而,MOOC论坛内容的高容量和异质性使得从不同的讨论角度有效分析论坛数据以及将各种信息整合到对关注问题的一致理解中具有挑战性。在本文中,我们提出了一项关于可视化分析工具设计的研究,以促进在线讨论论坛的多方面分析。这个称为MessageLens的工具旨在帮助MOOC教师从三个方面更好地理解论坛讨论:讨论主题,学习者态度以及学习者之间的交流。通过各种可视化工具,教师可以从不同的角度调查学习者的活动。我们用真实世界的MOOC论坛数据报告案例研究,介绍MessageLens的功能以及关于系统改进的好处和领域的初步评估研究。我们的研究提出了一种分析丰富的交流内容以及人们之间动态的社交互动的方法。
Metro-Wordle基于wordle的城市文字分布交互可视化   收藏
ChenluLi, XiaojuDong, XiaoruYuan
Vis Inf. 2018 (1): 50-59.   DOI: 10.1016/j.visinf.2018.04.006
摘要( 555 )  
背景:随着城市的发展和信息的爆炸式增长,产生了大量与POI有关的带有地理标签的纹理数据。从这些数据中提取有用信息并检测其空间分布是一个具有很大挑战性的问题。 创新:这篇文章提出了一种可视设计,将城市地铁线路与文本可视化的wordle方法有机结合起来,可以对城市中大量的地理位置及其语言信息进行有效的可视化,使用户可以有效的检索和选择目的地。在这个可视化中,我们利用地铁线将城市划分成几个分区,同时设定每个分区内的wordle的边界。wordles是从各POIs的文本信息中提取的关键字(包括评论、描述等)生成的,并且根据它们的地理位置被嵌入到各个分区中。通过交互式可视化和直观的结果呈现来研究文本分布的模式,可以指导用户探索城市中与空间相关的特征并高效地检索某一位置。 应用:本文以中国上海的餐厅数据为案例实现了本方法。
TideGrapher:橄榄球比赛战术的可视分析   收藏
Yusuke Ishikawa, Issei fujishiro
Vis Inf. 2018 (1): 60-70.   DOI: 10.1016/j.visinf.2018.04.007
摘要( 747 )  
背景:尽管近来已有多项关于体育信息可视化方法的研究见诸文献,对连续的球类比赛进行分析仍是一个具有挑战性的课题。 创新:本文提出了一种新的可视分析系统TideGrapher:用于跟踪橄榄球比赛中控球情况的变化。我们将关注点聚焦于球的侧面,根据球的时空轨迹设计了一个专用的空间基面,并提供了一组基本的交互动作。通过在常用的“控球”和“防守区”两个指标的基础上增加一个新的指标——主动性,来加强定量分析。 应用:本文以真实的业余和职业比赛数据为案例,来验证本方法的可行性。

VisComposer:面向信息可视化的可编程集成开发环境   收藏
Honghui Mei, Wei Chen, Yuxin Ma, HuihuaGua, Wanqi Hu
Vis Inf. 2018 (1): 71-81.   DOI: 10.1016/j.visinf.2018.04.008
摘要( 951 )  

随着人们收集的数据不断增多、社会信息化程度的不断加深,信息可视化方法已被各行从业者广泛接受,带动了各种信息可视化编程框架的开发。但是,使用这样的框架需要全面的可视化和编程技巧;此外还有一种方法是使用几乎不需要编程的交互式可视化设计工具,但这些工具支持一小部分视图样式。

VisComposer通过对可视化流水线的抽象结合交互式设计和编程实现。可视化视图被抽象为一种场景图(Scenegraph)表达,用户可以通过拖拽、绘制等操作向场景图中添加视觉元素,如散点、矩阵等;这些视觉元素相关的数据变换和视觉映射可以通过可视编程的方式调整;而其中的各个模块还可以进一步通过编程实现或修改。


LongLine:用于大规模审计日志的可视分析系统   收藏
Seunghoon Yoo, Jaemin Jo, Bohyoung Kim, Jinwook Seo
Vis Inf. 2018 (1): 82-97.   DOI: 10.1016/j.visinf.2018.04.009
摘要( 380 )  
背景:审计日志与其他软件日志不同之处在于它们记录了现代操作系统中最基础的事件(即系统调用)。审计日志含有对操作系统的详细跟踪,因此受到安全专家和系统管理员的高度关注。然而,审计日志的复杂性和规模随着时间而增涨,给分析师理解和分析这些日志造成了困难。 创新:本文提出了一个新颖的可视化分析系统LongLine,它可以对大规模审计日志进行交互式可视化分析。 LongLine使用人类可理解的表示(例如,文件路径和命令)而不是操作系统的抽象指示符(例如文件描述符),同时以多尺度方式,采用有意义的时间粒度(例如每小时、每天和每周),揭示日志的时间规律,从而便利了对审计日志的理解。 应用:本文通过一个案例和安全专家的情景分析对我们的系统进行了评估。
用于优化超级计算系统中大规模网络性能的可视分析系统   收藏
TakanoriFujiwara, JianpingKelvinLi, MisbahMubarak, CaitlinRoss, Christopher D.Carothers, Robert B.Ross, Kwan-LiuMa
Vis Inf. 2018 (1): 98-110.   DOI: 10.1016/j.visinf.2018.04.010
摘要( 417 )  

背景:超大规模超级计算机的整体效率很大程度上取决于其内部网络连接的性能。一些最先进的超级计算机的使用是基于日益流行的Dragonfly拓扑结构的网络。因此,研究和分析在Dragonfly网络上运行的不同并行应用程序的行为和性能,以便制定最佳的系统配置和设计选择(例如作业调度和路由策略),可谓至关重要。为了研究这些时序网络行为,我们需要一个工具将从Dragonfly的多层级中收集的大量多变量时间序列数据集关联起来并进行分析。

创新:本文提供了一种可视化分析系统,它使用Dragonfly网络来来分析时序行为以优化超级计算机的通信性能。我们将交互式可视化与时间序列分析方法结合起来,帮助揭示与不同的并行应用程序和系统配置相关的网络行为中的隐藏模式。我们的系统还提供多个协同视图,可将在网络中不同层次上观察到的行为关联起来,从而有效地进行可视分析。

应用:本文通过一套案例来证明系统的有效性。我们的系统和研究结果不仅有助于提高超级计算应用的通信性能,而且还有助于提高下一代超级计算机的网络性能。