Multiskalenmethoden zur Kompression und interaktiven Verarbeitung großer Datenmengen

Abstract

Die vorliegende Arbeit beschaeftigt sich mit der Entwicklung von Verfahren zur interaktiven graphischen Darstellung (Visualisierung) grosser Datenmengen. Insbesondere betrifft dies adaptiv hierarchische Verfahren zur Darstellung von Oberflaechen und Isolinien, sowie zur Schnittbildung, Isoflaechen- Extraktion und Volumendarstellung.<br /> Zum einen wird die Berechnung von Fehlerindikatoren und Fehlerschranken zur Steuerung der adaptiven Verfeinerung, insbesondere Saturierungstechniken zur Vermeidung haengender Knoten und Berechnung von minmax-Schranken, zur Fokussierung, sowie zur Topologie-Erhaltung und kontrollierten Topologie- Vereinfachung betrachtet. Weiterhin werden Kompressionsverfahren basierend auf Wavelets mit Hilfe des lifting Schemas, sowie raumfuellenden Kurven und relativen Sprungzeigern fuer hierarchische Triangulierungen entwickelt. Schliesslich wird die Beschleunigung der Visualisierungsalgorithmen durch Parallelisierung am Beispiel der Isoflaechen-Extraktion, sowie durch hierarchische Sortierung bei der Darstellung mehrerer transparenter Isoflaechen untersucht.<br /> Die Anwendungsgebiete der Verfahren liegen dabei in den Bereichen GIS, Meteorologie, Bildkompression, medizinische Bildverarbeitung und Chemie.

This work is concerned with the development of methods for the interactive visualization of large data sets. Of special concern are adaptive hierarchical methods for the respresentation of surfaces, isolines, slicing, isosurface extraction and volume rendering.<br /> One major focus is the computation of error indicators and error bounds to guide the adaptive refinement. This especially concerns saturation techniques for the preventon of hanging nodes, for the computation of minmax bounds, for focussing, and for topology preservation and controlled topology simplification. The second emphasis are compression methods based on wavelets using the lifting scheme as well as space-filling curves and relative branch pointers for hierarchical triangulations. Furthermore, the acceleration of the visualization algorithms by parallelization for example in isosurface extraction and hierarchical sorting for the rendering of multiple transparent isosurfaces is considered.<br /> The application areas of the presented methods are geographical information systems, meteorology, image compression, medical imaging, and chemistry.