Vergleichende Visualisierung mit Schwerpunkt auf Tensorfeldern mit Anwendung in der numerischen und experimentellen Strukturmechanik

• Applicant: Professorin Dr. Ingrid Hotz, Ph.D.
• Subject Area: Image and Language Processing, Computer Graphics and Visualisation, Human Computer Interaction, Ubiquitous and Wearable Computing
• Term: from 2006 to 2012
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 20108164

• Final Report Year: 2012

Final Report Abstract

Zur Analyse komplexer physikalischer oder technischer Phänomene werden häufig numerische oder experimentelle Simulationen eingesetzt. Für das Verständnis und die Verifikation der verwendeten Modelle ist eine detaillierte Analyse sowie ein Vergleich der erzeugten Daten von großer Bedeutung. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist für ausgewählte Anwendungen aus den Bereichen Strukturmechanik und Materialwissenschaften, automatisch die wesentlichen Informationen aus den Daten zu extrahieren und darzustellen. Im Bereich Erdbebenforschung könnte dies ein Vergleich von Satelliten-basierten Beobachtungsdaten, numerischen Simulationen der Ausbreitung seismischer Wellen, sowie Daten aus Experimenten zur Untersuchung des Verhaltens und der Belastungen verschiedener Materialien während eines Erdbebens sein. Die erzeugten Daten sind oft eine Kombination aus Skalar-, Vektor- und Tensorfeldern mit unterschiedlicher Struktur: strukturierte, dichte Daten aus Simulationen, zerstreute, dünn besetzte Daten aus Experimenten. In diesem Projekt konzentriere ich mich auf folgende Schwerpunkte: Entwicklung geeigneter Interpolationsverfahren sowie Registrierungsmethoden; Definition von charakteristischen Merkmalen und Metriken für deren Ausprägung als Basis fiir einen Vergleich; Entwicklung von Verfahren zur automatischen Extraktion dieser Merkmale; Anpassung existierender und Entwicklung neuer Methoden zur Visualisierung von Tensorfeldern; Integration dieser Methoden in ein flexibles Visualisierungstool.

Publications

• Localized Finite-time Lyapunov Exponent for Unsteady Flow Analysis. Vision Modeling and Visualization, 265-274, 2009
  Kasten, J.; Petz, C.; Hotz, I.; Noack, B. and Hege, H.-C.
  
• Fast Combinatorial Vector Field Topology. IEEE Transactions on Computer Graphics and Visualization, IEEE Computer Society, 2010
  Reininghaus, J.; Löwen, C. and Hotz, I.
  
• Complete Tensor Field Topology on 2D Triangulated Manifolds embedded in 3D. Computer Graphics Forum (EuroVis’11), 30, 831–840, 2011
  Auer, C.; and Hotz, I.
  
• Generalized Heat Kernel Signature. Journal of WSCG, International Conference on Computer Graphics, Visualization and Computer Vision, 2011
  Zobel, V.; Reininghaus, J.; Hotz, I.