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Nonnemann, Lars; Schumann, Heidrun; Urban, Bodo; Aehnelt, Mario; Schulz, Hans-Jörg

A Characterization of Data Exchange between Visual Analytics Tools


Information Visualisation

International Conference on Information Visualization (IV) <24, 2020, online>

Over the past years, the visualization of large andcomplex data sets brought up various Visual Analytics (VA)tools in order to solve domain-specific tasks. These VA toolsare typically implemented as individual software componentsin data-flow-oriented models, meaning that data is transferredfrom one component to the next. While most VA frameworksrely on a monolithic architecture with features for the integration of specialized analysis methods, we consider a loosecoupling of independent applications, where autonomous VAtools are used in predefined analysis sequences. To this end,we provide a characterization of the data exchange processamong individual VA tools in the form of a taxonomy. Thistaxonomy can be used as a checklist to identify characteristicsand improve the data flow of one’s own multi-tool VA setup.For this purpose, we conducted a systematic investigation of theindividual aspects of data exchange that are commonly foundacross different usage scenarios. We apply our taxonomy tothree existing multi-tool frameworks, the open-source libraryReVize, the toolchain editor AnyProc, and the visualizationand monitoring framework Plant@Hand3D.

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Zielinski, Michael; Urban, Bodo [Erstgutachter]; Lukas, Uwe von [Zweitgutachter]; Nonnemann, Lars [Betreuer]

Interaktionsbasierter Datenaustausch zwischen unabhängigen Visual Analytics Werkzeugen


Rostock, Universität, Master Thesis, 2020

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Schulz, Hans-Jörg; Röhlig, Martin; Nonnemann, Lars; Hogräfer, Marius; Aehnelt, Mario; Urban, Bodo; Schumann, Heidrun

A Layered Approach to Lightweight Toolchaining in Visual Analytics


The 14th International Joint Conference on Computer Vision, Imaging and Computer Graphics Theory and Applications (VISIGRAPP 2019). Proceedings

International Joint Conference on Computer Vision and Computer Graphics Theory and Applications (VISIGRAPP) <14, 2019, Prague, Czech Republic>

Communications in Computer and Information Science, 1182

The ongoing proliferation and differentiation of Visual Analytics to various application domains and usage scenarios has also resulted in a fragmentation of the software landscape for data analysis. Highly specialized tools are available that focus on one particular analysis task in one particular application domain. The interoperability of these tools, which are often research prototypes without support or proper documentation, is hardly ever considered outside of the toolset they were originally intended to work with. To nevertheless use and reuse them in other settings and together with other tools, so as to realize novel analysis procedures by using them in concert, we propose an approach for loosely coupling individual visual analytics tools together into toolchains. Our approach differs from existing such mechanisms by being lightweight in realizing a pairwise coupling between tools without a central broker, and by being layered into different aspects of such a coupling: the usage flow, the data flow, and the control flow. We present a model of this approach and showcase its usefulness with three different usage examples, each focusing on one of the layers.

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Nonnemann, Lars; Haescher, Marian; Aehnelt, Mario; Bieber, Gerald; Diener, Holger; Urban, Bodo

Health@Hand - A Visual Interface for eHealth Monitoring


ICTS4eHealth'19: Fourth International Workshop on ICT Solutions for Health (ICTS4eHealth'19)

IEEE Symposium on Computers and Communications (ISCC) <2019, Barcelona, Spain>

The digitization within the healthcare sector is an extensive topic for multiple ICT technologies, such as Cloud Computing, Internet of Things (IoT), and Artificial Intelligence. Over the past years, there has been an increasing interest in the storage, evaluation and visual representation of medical data. This led to a substantial amount of independent eHealth technologies, that are primarily concerned with information gathering and management. However, the multitude of existing tools makes it is difficult for the user to understand global relationships between different management systems. Therefore, we present Health@Hand an IoT system for monitoring vital and administrative data in the digital twin of an intensive care unit (ICU). The main goal of our system is to summarize and process real-time data in order to assist medical experts such as physician, head-nurses or controllers in their daily tasks. Health@Hand achieves this by providing a visual interface for the management and analysis of different medical data sources.

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Zielinski, Michael; Urban, Bodo [Gutachter]; Nonnemann, Lars [Betreuer]

Koordiniertes Workflow Management mit Hilfe von Brushing & Linking Mechanismen


Rostock, Univ., Bachelor Thesis, 2019

Die Art und Weise wie Datenmengen untersucht werden, erlebte in den letzten Jahren einige Veränderungen. Da die Menge der Daten mit der Zeit immer weiter anwächst, müssen verschiedene Analysewerkzeuge zur Untersuchung der Daten verwendet werden. Durch die gleichzeitige Nutzung mehrerer Werkzeuge entsteht jedoch die Problematik, dass unterschiedliche Aspekte wie beispielsweise die Position oder die Skalierung der Werkzeugansichten koordiniert werden müssen. Die Koordination dieser Werkzeuge reicht dabei vom sequentiellen Ausführen der Werkzeuge bis zur Nutzung von anwendungsspezifischen Analysesystemen. Weiterhin haben sich oftmals Workflows zur Analyse der Datenmengen etabliert. Im Kontext eines Workflows werden die Analysewerkzeuge in vielen Fällen jedoch nicht ausreichend miteinander koordiniert, sodass die Datenübergabe oder das Starten und Beenden von Analysewerkzeugen manuell durchgeführt werden muss. Dies führt zu erhöhtem Arbeitsaufwand auf Seiten der Datenanalytiker. Ziel dieser Arbeit ist es, basierend auf dem aktuellen Stand der Technik Konzepte zur workflowbasierten Datenanalyse zu entwickeln, um die Koordination unterschiedlicher Werkzeuge in analytischen Prozessen zu unterstützen. Dabei wird die Aufteilung des Informationsraumes auf Daten- und Visualisierungsebene untersucht. Weiterhin nutzt der entwickelte Ansatz Brushing & Linking zur Verknüpfung mehrerer Ansichten durch anwendungsübergreifende Interaktion. Die konzeptionell entwickelten Ansätze werden prototypisch in das vom Fraunhofer IGD entwickelte Health@Hand-System eingebunden. Dieses System ist ein virtueller Leitstand zur Visualisierung von Vitaldaten, damit beispielsweise Anomalien festgestellt werden können, sodass bei Störfällen frühzeitig interveniert wird. Um repetitive Arbeitsprozesse automatisieren zu können, wird der workflow-basierte Ansatz dieser Arbeit in der Implementierung in Health@Hand verwendet. Dabei wird ein gegebenes Szenario zur Detektion von kardiovaskulären Symptomen und Anomalien umgesetzt. Diese Arbeit gliedert sich in sieben Kapitel. Im nachfolgenden zweiten Kapitel werden grundlegende Techniken zum Aufteilen und Navigieren von Ansichten im Darstellungs- sowie Informationsraum vorgestellt. Darauf folgt in Kapitel 3 die Beschreibung von aktuellen Systemen, welche jeweils unterschiedliche Probleme der Ansichts- und Werkzeugkoordination lösen. Anschließend wird in Kapitel 4 eine Problem- und Anforderungsanalyse zur workflow-basierten Datenanalyse durchgeführt. Auf Basis dessen wird in den Kapiteln 5 und 6 das entwickelte Konzept eines Systems zur workflow-basierten Datenanalyse beschrieben und die prototypische Implementierung dessen in Health@Hand vorgestellt. Die Arbeit schließt schlussendlich mit einem Fazit der entwickelten Ansätze sowie einem Ausblick der noch auszuführenden Arbeiten ab.

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Schulz, Hans-Jörg; Röhlig, Martin; Nonnemann, Lars; Aehnelt, Mario; Diener, Holger; Urban, Bodo; Schumann, Heidrun

Lightweight Coordination of Multiple Independent Visual Analytics Tools


IVAPP 2019. Proceedings

International Conference on Information Visualization Theory and Applications (IVAPP) <10, 2019, Prague, Czech Republic>

With the advancement of Visual Analytics (VA) and its spread into various application fields comes along a specialization of methods and tools. This adds complexity and requires extra effort when devising domain-dependent VA solutions, as for every new domain question a new specialized tool or framework must be developed. In this paper, we investigate the possibility of using and re-using existing tools – domain-dependent and general-purpose – by loosely coupling them into specialized VA tool ensembles as needed. We call such coupling among independent tools lightweight coordination, as it is minimally-invasive, pair-wise, and opportunistic in utilizing whichever interface a VA tool offers. We propose the use of lightweight coordination for managing the workflow, the data flow, and the control flow among VA tools, and we show how it can be supported with suitable setups of the multiple tool UIs involved. This concept of lightweight coordination is exemplified with a health care scenario, where an ensemble of independent VA tools is used in a concerted way to pursue the visual analysis of a patient’s troublesome vital data.