Percepção Humana na Visualização de Grandes Volumes de Dados: Estudo, Aplicação e Avaliação

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1 Universidade do Porto Faculdade de Engenharia Mestrado em Tecnologia Multimédia Introdução à Investigação Percepção Humana na Visualização de Grandes Volumes de Dados: Dulclerci Sternadt Alexandre (Licenciada em Ciências da Computação) Orientador: João Manuel R. S. Tavares (Prof. Auxiliar do Departamento de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto)

2 Estrutura da Apresentação 1. Visualização 2. Percepção 3. Estado da Arte 4. Proposta de Trabalho

3 Visualização o acto ou efeito de visualizar; conversão de conceitos em imagens ou formas visíveis; formação da imagem mental de um conceito abstracto. o uso de representações visuais de dados abstractos, suportadas por computador e interactivas, para ampliar a cognição. Stuart Card Readings in Information Visualization: using vision to think.

4 Visualização de Dados: visualização científica envolve dados de natureza física, que intrinsecamente carregam a componente de posicionamento espacial o que permite a simulação por reprodução gráfica. visualização de informação envolve a representação de dados abstractos que não possuem referências espaciais, o que permite o desenvolvimento de novas metáforas visuais.

5 Vantagens da Visualização: Compreensão de grandes volumes de dados; Permite a percepção de características que não são antecipadas apenas a partir dos dados; Erros, fenómenos ou anomalias presentes nos dados são rapidamente identificados. Útil em controlo de qualidade, por exemplo; A visualização facilita o entendimento de características, tanto à larga como à pequena escala de dados, e é especialmente valiosa na percepção de padrões; A visualização facilita a formulação de hipóteses.

6 Vantagens da Visualização - apoio às seguintes actividades: Análise exploratória O utilizador não tem nenhuma ideia de quais conhecimentos os dados podem conter e, através de um processo analítico, explora a representação visual e procura sinais que podem sugerir indicações sobre tendências particulares e relações que podem levar a alguma hipótese. Análise Confirmatória O utilizador tem uma hipótese e a meta será através da exploração visual encontrar a evidência para aceitação ou rejeição dessa hipótese. Apresentação É utilizada para representação gráfica e exposição do relacionamento, estrutura, comportamento e outras características intrínsecas dos dados em questão

7 Percepção: O nosso sistema sensorial é constantemente estimulado por um fluxo de acontecimentos que nos cercam. O resultado é uma excitação neural chamada de sensação. Este fluxo contínuo de sensações desencadeia o que chamamos de percepção. a visão o sentido mais rapidamente captado pelo cérebro maior aptidão para captação de informação com capacidade de paralelismo

8 Modelo da Percepção Visual Humana: Processamento paralelo para extrair propriedades de baixo nível da cena visual em causa; Percepção de padrões na imagem formada; Processamento sequencial dirigido. Preattentive - traduz a noção da velocidade e de facilidade com que certas propriedades são identificadas pelos humanos em imagens, momento anterior à nossa atenção estar focalizada. Propriedades identificáveis: cor, forma, movimento, localização espacial, orientação, brilho, comprimento, entre outras que se destacam numa imagem.

9 Estado da Arte Avanços computacionais permitem melhores representações visuais, mas geram um grande incremento na quantidade de dados a usar. Desenvolvimento de metodologias mais elaboradas para visualização dos dados, especial atenção na inclusão de factores humanos. Percepção e cognição começam a ter expressividade cada vez maior. Em termos de percepção, o trabalho actual tem se concentrado em: Factores de depreattentive: cor, forma, orientação, etc. [Healey00], [Wijk06]; Processamento paralelo Profundidade de campo [Kosara01]; Ambientes de imersão Relação simbiótica [Black03]; Técnicas artísticas adaptadas NPR [Tateosian04]; Padrões [Healey06].

10 Estado da Arte Comparação entre as técnicas de visualização e de interacção existentes; Estudos relativos à performance do utilizador; Reduzir esforços desnecessários ligados à interacção; Exploração das teorias da percepção e da cognição que não foram ainda consideradas em termos de visualização; Avaliar o impacto, em termos de percepção e cognição, do uso de diferentes dispositivos para visualização de informação.

11 Proposta de Trabalho Objectivo principal: Construção de uma plataforma computacional capaz de representar visualmente grandes volumes de dados, com o propósito de melhorar a sua apresentação e possível análise. Sendo que a aplicação de técnicas de Visualização irá considerar particularmente os princípios da percepção humana e do design de interfaces.

12 Proposta de Trabalho a. Revisão bibliográfica: Na área da Visualização, da percepção humana e do desenvolvimento de interfaces b. Estudo de um caso: Base de dados inserida num domínio de conhecimento que se caracteriza pela grande quantidade de dados e da necessidade de uma representação visual dos mesmos. Base escolhida: projecto Eldonet ( Monitorar a camada de ozono em diversos pontos do planeta, radiações PAR- Photosynthetically Active Radiation (luz visível), ultravioleta A e ultravioleta B.

13 Proposta de Trabalho c. Desenvolvimento de um sistema/interface para visualização Sistema capaz de interagir com a base de dados e representa-los de forma gráfica, demonstrando que a aplicação dos requisitos da percepção humana contribuem para o entendimento e interpretação dos dados originais. d. Avaliação da interface desenvolvida Validar a metodologia proposta, principalmente no que diz respeito aos aspectos da percepção humana. Comparação entre as diferentes metáforas visuais propostas para os mesmos dados.

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