Rétro-ingénierie des diagrammes de séquence par visualisation interactive

Nous proposons une approche semi-automatique pour la rétro-ingénierie des diagrammes de séquence d’UML. Notre approche commence par un ensemble de traces d'exécution qui sont automatiquement alignées pour déterminer le comportement commun du système. Les diagrammes de séquence sont ensuite extraits avec l’aide d’une visualisation interactive, qui permet la navigation dans les traces d'exécution et la production des opérations d'extraction. Nous fournissons une illustration concrète de notre approche avec une étude de cas, et nous montrons en particulier que nos diagrammes de séquence générés sont plus significatifs et plus compacts que ceux qui sont obtenus par les méthodes automatisées.

Utilisation de la visualisation interactive pour l’analyse des dépendances dans les logiciels

La compréhension de la structure d’un logiciel est une première étape importante dans la résolution de tâches d’analyse et de maintenance sur celui-ci. En plus des liens définis par la hiérarchie, il existe un autre type de liens entre les éléments du logiciel que nous appelons liens d’adjacence. Une compréhension complète d’un logiciel doit donc tenir compte de tous ces types de liens. Les outils de visualisation sont en général efficaces pour aider un développeur dans sa compréhension d’un logiciel en lui présentant l’information sous forme claire et concise. Cependant, la visualisation simultanée des liens hiérarchiques et d’adjacence peut donner lieu à beaucoup d’encombrement visuel, rendant ainsi ces visualisations peu efficaces pour fournir de l’information utile sur ces liens. Nous proposons dans ce mémoire un outil de visualisation 3D qui permet de représenter à la fois la structure hiérarchique d’un logiciel et les liens d’adjacence existant entre ses éléments. Notre outil utilise trois types de placements différents pour représenter la hiérarchie. Chacun peut supporter l’affichage des liens d’adjacence de manière efficace. Pour représenter les liens d’adjacence, nous proposons une version 3D de la méthode des Hierarchical Edge Bundles. Nous utilisons également un algorithme métaheuristique pour améliorer le placement afin de réduire davantage l’encombrement visuel dans les liens d’adjacence. D’autre part, notre outil offre un ensemble de possibilités d’interaction permettant à un usager de naviguer à travers l’information offerte par notre visualisation. Nos contributions ont été évaluées avec succès sur des systèmes logiciels de grande taille.

Un système d'aide à la visualisation interactive de logiciels

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Formulation interactive des requêtes pour l’analyse et la compréhension du code source

Nous proposons une approche basée sur la formulation interactive des requêtes. Notre approche sert à faciliter des tâches d’analyse et de compréhension du code source. Dans cette approche, l’analyste utilise un ensemble de filtres de base (linguistique, structurel, quantitatif, et filtre d’interactivité) pour définir des requêtes complexes. Ces requêtes sont construites à l’aide d’un processus interactif et itératif, où des filtres de base sont choisis et exécutés, et leurs résultats sont visualisés, changés et combinés en utilisant des opérateurs prédéfinis. Nous avons évalués notre approche par l’implantation des récentes contributions en détection de défauts de conception ainsi que la localisation de fonctionnalités dans le code. Nos résultats montrent que, en plus d’être générique, notre approche aide à la mise en œuvre des solutions existantes implémentées par des outils automatiques.

Valoriser le géopatrimoine par la médiation indirecte et la visualisation des objets géomorphologiques

Résumé: Valoriser le géopatrimoine par la médiation indirecte et la visualisation des objets géomorphologiques Le géopatrimoine regroupe des objets géologiques lato sensu auxquels certaines valeurs sont attribuées, en fonction de leur intérêt pour la science, de leur rareté, de leurs particularités culturelles ou écologiques, etc. Valoriser le géopatrimoine signifie avant tout faire partager cette approche aux non-spécialistes, en expliquant ce qui fait la valeur de ces objets. Cette valorisation peut s'effectuer, entre autres, sous la forme d'une activité touristique et contribuer ainsi au développement régional. Faire comprendre l'origine, la singularité et la valeur des formes du relief implique le recours à une communication éducative, désignée par le terme de médiation. Les implications de la dimension éducative du processus, comme la prise en compte des connaissances et attentes du public, la création d'un environnement favorable à l'apprentissage ou l'attractivité du contenu, sont souvent négligées. Du point de vue conceptuel, un modèle de la médiation indirecte (c'est-à-dire au moyen de supports médiatiques) a été proposé et appliqué au développement empirique de produits de médiation et à leur évaluation. Ce modèle ne garantit pas la réussite de la communication éducative, mais contribue à créer un cadre favorable au processus. De plus, plusieurs lignes directrices pour le choix du type de média et sa mise en forme ont été définies sur la base d'une compilation de résultats de la psychologie cognitive sur l'usage des médias pour l'apprentissage. Des méthodes qualitatives et quantitatives variées ont été mobilisées : enquêtes par questionnaire ex situ et in situ, auprès des visiteurs de géomorphosites de montagne, réalisation de médias interactifs testés ensuite auprès de divers publics (parcours enregistré, pré- et post-questionnaires) et entretiens collectifs. Les résultats obtenus éclairent divers aspects de la problématique. L'étude du public a montré, par exemple, que le géotourisme possède un réel public parmi les visiteurs des sites de montagnes : trois-quarts d'entre eux expriment de l'intérêt pour des explications sur la géologie et l'évolution du paysage. Cette thèse a exploré ces aspects liés au processus d'apprentissage en se focalisant sur les médias visuels, surtout interactifs. La plupart des médias visuels couramment utilisés en géomorphologie ont été considérés. Le développement de versions interactives de ces médias sous forme d'applications web a fourni un aperçu concret des possibilités des nouvelles technologies. Les utilisateurs apprécient en particulier a richesse du contenu, le haut degré d'interactivité et la variété de ces applications. De tels médias incitent à visiter le site naturel et semblent aussi répondre aux intérêts de publics variés. Abstract: Geoheritage promotion through non-personal interpretation and visualisation of geomorphological features Geoheritage concerns all geological features lato sensu to which some values are attributed, according to their scientific interest, their rarity, their cultural or ecological dimensions, etc. Geoheritage promotion implies sharing this point of view with non-specialists, explaining what gives value to those objects. Geotourism is one of the many ways to achieve geoheritage promotion, while contributing also to regional development. In order to make non-specialists understand the origin, the specificity and the value of landforms, educational communication is needed, that is called interpretation (French: médiation). This education dimension has several, and often neglected, implications, like taking into account public's knowledge and expectations, creating a favourable learning environment, attractive design, etc. From the conceptual point of view, a model for non-personal interpretation has been proposed and applied for the empirical development and for the assessment of interpretive products. This model does not guarantee success of educational communication, but help creating a favourable environment for this process. Moreover, some guidelines were defined from a compilation of several results of cognitive psychology on media use for learning. They guide the choice of the kind of media and its design. Several qualitative and quantitative methods were applied: survey questionnaires ex situ and in situ by mountain geomorphosites visitors, interactive medias developed and then tested by different kinds of users (with usertracking, pre- and post-survey questionnaires), group interviews. The results answered different aspects of the research questions. Visitor surveys revealed for example that geotourism could attract many visitors of mountain areas: three quarters of them say they are interested in getting explanations about geology and landscape (in particular its dynamic dimensions). This thesis examined those aspects with a focus on visual medias, both statics and interactive. Most of currently used medias in geomorphology were considered. Interactive versions of those medias were developed in web applications; they gave a concrete overview on the opportunities that new technologies offer. The content richness, the high interaction level and the diversity of the applications are the most liked aspects by the users. Such medias drive to visit the natural site and seem to correspond to the interests of various kinds of publics. Zusammenfassung: Aufwertung des erdwissenschaftlichen Erbes durch mediale Vermittlung und Visualisierung von geomorphologischen Objekten Das erdwissenschaftliche Erbe besteht aus geologischen Gegebenheiten lato sensu, denen entsprechend ihrer Bedeutung für die Wissenschaft, ihrer Seltenheit, ihrer kulturellen oder ökologischen Besonderheiten usw. bestimmte Werte zugeordnet werden. Das erdwissenschaftliche Erbe aufzuwerten bedeutet in erster Linie, diesen Ansatz Nichtspezialisten näher zu bringen, indem ihnen erklärt wird, was den Wert dieser Gegebenheiten ausmacht. Dies kann etwa im Rahmen eines touristischen Angebots geschehen und so die regionale Entwicklung unterstützen. Um Entstehung, Besonderheit und Wert von Geländeformen verständlich zu machen, wird eine pädagogische Kommunikationsform verwendet, die als mediale Vermittlung (franz. médiation) bezeichnet wird. Die Bedeutung der pädagogischen Dimension des Vermittlungsprozesses wie etwa der Einbezug des Wissens und der Erwartungen des Publikums, die Gestaltung eines positiven Lernklimas oder die Attraktivität des Inhalts wird oft vernachlässigt. Auf konzeptueller Ebene wurde ein Modell der indirekten Interpretation erarbeitet (d. h. anhand von Medien), das bei der empirischen Entwicklung der Interpretationsprodukte und ihrer Evaluation Anwendung fand. Dieses Modell garantiert zwar nicht den Erfolg der pädagogischen Kommunikation. Es trägt aber dazu bei, einen für den Prozess günstigen Kontext zu schaffen. Des Weiteren wurden mehrere Richtlinien für die Wahl des Medientyps und dessen Ausgestaltung anhand einer Zusammenstellung von Resultaten der kognitiven Psychologie über den Gebrauch von Medien in Lernprozessen definiert. Es wurden verschiedene qualitative und quantitative Methoden eingesetzt: Befragung mittels Fragebogen der Besucher von geomorphologischen Geotopen im Gebirge - ex situ und in situ -, Erarbeitung von interaktiven Medien, die anschliessend anhand verschiedener Zielgruppen gestestet wurden (Aufnahme des Besuchparcours, Vor- und Nachfragebögen) sowie kollektive Interviews. Die Ergebnisse geben Aufschluss zu verschiedenen Aspekten der Fragestellung. Die Befragung des Publikums hat zum Beispiel deutlich gemacht, dass der Geotourismus unter den Besuchern von Berggebieten tatsächlich auf eine Nachfrage stösst: drei Viertel von ihnen zeigen ein Interesse für Erläuterungen zur Geologie und der Landschaftsentwicklung. Die vorliegende Doktorarbeit hat die genannten Aspekte der Lernprozesse untersucht, wobei der Fokus auf visuellen, insbesondere interaktiven Medien lag. Die meisten gängigen visuellen Medien der Geomorphologie wurden berücksichtigt. Die Entwicklung von interaktiven Versionen dieser Medien in Form von Web-Anwendungen hat die Möglichkeiten der neuen Technologien veranschaulicht. Die Benutzer schätzten insbesondere die Vielfalt des Inhalts, die hohe Interaktivität und die Diversität dieser Anwendungen. Solche Medien laden dazu ein, ein Naturgebiet zu besuchen und scheinen den Interessen der verschiedenen Publikumsgruppen entgegenzukommen.

Nouveau support de visualisation spatio-temporelle pour faciliter l'exploration et le partage de données environnementales : SFMN GeoSearch : un outil pour la recherche en foresterie au Canada

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Technique de visualisation pour l’identification de l’usage excessif d’objets temporaires dans les traces d’exécution

De nos jours, les applications de grande taille sont développées à l’aide de nom- breux cadres d’applications (frameworks) et intergiciels (middleware). L’utilisation ex- cessive d’objets temporaires est un problème de performance commun à ces applications. Ce problème est appelé “object churn”. Identifier et comprendre des sources d’“object churn” est une tâche difficile et laborieuse, en dépit des récentes avancées dans les tech- niques d’analyse automatiques. Nous présentons une approche visuelle interactive conçue pour aider les développeurs à explorer rapidement et intuitivement le comportement de leurs applications afin de trouver les sources d’“object churn”. Nous avons implémenté cette technique dans Vasco, une nouvelle plate-forme flexible. Vasco se concentre sur trois principaux axes de con- ception. Premièrement, les données à visualiser sont récupérées dans les traces d’exécu- tion et analysées afin de calculer et de garder seulement celles nécessaires à la recherche des sources d’“object churn”. Ainsi, des programmes de grande taille peuvent être vi- sualisés tout en gardant une représentation claire et compréhensible. Deuxièmement, l’utilisation d’une représentation intuitive permet de minimiser l’effort cognitif requis par la tâche de visualisation. Finalement, la fluidité des transitions et interactions permet aux utilisateurs de garder des informations sur les actions accomplies. Nous démontrons l’efficacité de l’approche par l’identification de sources d’“object churn” dans trois ap- plications utilisant intensivement des cadres d’applications framework-intensive, inclu- ant un système commercial.

Génération automatique de configurations et de scénarios d'utilisation d'outils de visualisation à partir de spécifications de tâches d'analyse de logiciels

Nous proposons une approche qui génère des scénarios de visualisation à partir des descriptions de tâches d'analyse de code. La dérivation de scénario est considérée comme un processus d'optimisation. Dans ce contexte, nous évaluons différentes possibilités d'utilisation d'un outil de visualisation donnée pour effectuer la tâche d'analyse, et sélectionnons le scénario qui nécessite le moins d'effort d'analyste. Notre approche a été appliquée avec succès à diverses tâches d'analyse telles que la détection des défauts de conception.

From CAD to virtual reality: modelling approaches, data exchange and interactive 3D building design tools

Virtual reality has the potential to improve visualisation of building design and construction, but its implementation in the industry has yet to reach maturity. Present day translation of building data to virtual reality is often unidirectional and unsatisfactory. Three different approaches to the creation of models are identified and described in this paper. Consideration is given to the potential of both advances in computer-aided design and the emerging standards for data exchange to facilitate an integrated use of virtual reality. Commonalities and differences between computer-aided design and virtual reality packages are reviewed, and trials of current system, are described. The trials have been conducted to explore the technical issues related to the integrated use of CAD and virtual environments within the house building sector of the construction industry and to investigate the practical use of the new technology.

Software Tools For Large Scale Interactive Hydrodynamic Modeling

Running hydrodynamic models interactively allows both visual exploration and change of model state during simulation. One of the main characteristics of an interactive model is that it should provide immediate feedback to the user, for example respond to changes in model state or view settings. For this reason, such features are usually only available for models with a relatively small number of computational cells, which are used mainly for demonstration and educational purposes. It would be useful if interactive modeling would also work for models typically used in consultancy projects involving large scale simulations. This results in a number of technical challenges related to the combination of the model itself and the visualisation tools (scalability, implementation of an appropriate API for control and access to the internal state). While model parallelisation is increasingly addressed by the environmental modeling community, little effort has been spent on developing a high-performance interactive environment. What can we learn from other high-end visualisation domains such as 3D animation, gaming, virtual globes (Autodesk 3ds Max, Second Life, Google Earth) that also focus on efficient interaction with 3D environments? In these domains high efficiency is usually achieved by the use of computer graphics algorithms such as surface simplification depending on current view, distance to objects, and efficient caching of the aggregated representation of object meshes. We investigate how these algorithms can be re-used in the context of interactive hydrodynamic modeling without significant changes to the model code and allowing model operation on both multi-core CPU personal computers and high-performance computer clusters.

Semi-supervised learning of hierarchical latent trait models for data visualisation

An interactive hierarchical Generative Topographic Mapping (HGTM) ¸iteH_GTM has been developed to visualise complex data sets. In this paper, we build a more general visualisation system by extending the HGTM visualisation system in 3 directions: bf (1) We generalize HGTM to noise models from the exponential family of distributions. The basic building block is the Latent Trait Model (LTM) developed in ¸iteKaban_pami. bf (2) We give the user a choice of initializing the child plots of the current plot in either em interactive, or em automatic mode. In the interactive mode the user interactively selects ``regions of interest'' as in ¸iteH_GTM, whereas in the automatic mode an unsupervised minimum message length (MML)-driven construction of a mixture of LTMs is employed. bf (3) We derive general formulas for magnification factors in latent trait models. Magnification factors are a useful tool to improve our understanding of the visualisation plots, since they can highlight the boundaries between data clusters. The unsupervised construction is particularly useful when high-level plots are covered with dense clusters of highly overlapping data projections, making it difficult to use the interactive mode. Such a situation often arises when visualizing large data sets. We illustrate our approach on a toy example and apply our system to three more complex real data sets.

Multi-level visualisation using Gaussian process latent variable models

Projection of a high-dimensional dataset onto a two-dimensional space is a useful tool to visualise structures and relationships in the dataset. However, a single two-dimensional visualisation may not display all the intrinsic structure. Therefore, hierarchical/multi-level visualisation methods have been used to extract more detailed understanding of the data. Here we propose a multi-level Gaussian process latent variable model (MLGPLVM). MLGPLVM works by segmenting data (with e.g. K-means, Gaussian mixture model or interactive clustering) in the visualisation space and then fitting a visualisation model to each subset. To measure the quality of multi-level visualisation (with respect to parent and child models), metrics such as trustworthiness, continuity, mean relative rank errors, visualisation distance distortion and the negative log-likelihood per point are used. We evaluate the MLGPLVM approach on the ‘Oil Flow’ dataset and a dataset of protein electrostatic potentials for the ‘Major Histocompatibility Complex (MHC) class I’ of humans. In both cases, visual observation and the quantitative quality measures have shown better visualisation at lower levels.

Visualisation and browsing of image databases

In this chapter we provide a comprehensive overview of the emerging field of visualising and browsing image databases. We start with a brief introduction to content-based image retrieval and the traditional query-by-example search paradigm that many retrieval systems employ. We specify the problems associated with this type of interface, such as users not being able to formulate a query due to not having a target image or concept in mind. The idea of browsing systems is then introduced as a means to combat these issues, harnessing the cognitive power of the human mind in order to speed up image retrieval.We detail common methods in which the often high-dimensional feature data extracted from images can be used to visualise image databases in an intuitive way. Systems using dimensionality reduction techniques, such as multi-dimensional scaling, are reviewed along with those that cluster images using either divisive or agglomerative techniques as well as graph-based visualisations. While visualisation of an image collection is useful for providing an overview of the contained images, it forms only part of an image database navigation system. We therefore also present various methods provided by these systems to allow for interactive browsing of these datasets. A further area we explore are user studies of systems and visualisations where we look at the different evaluations undertaken in order to test usability and compare systems, and highlight the key findings from these studies. We conclude the chapter with several recommendations for future work in this area. © 2011 Springer-Verlag Berlin Heidelberg.

Truly interactive approaches to browsing image databases

Image collections are ever growing and hence efficient and effective tools to manage these repositories are highly sought after. In this paper, we present effective image browsing systems that are operated on a large multi-touch environment for truly interactive exploration. Not only do image browsers pose a useful alternative to retrieval-based systems, they also provide a visualisation of the whole image collection and allow users to interactively explore particular parts of the collection. Our systems are based on the idea that visually similar images are located close to each other in the visualisation, that image thumbnails are arranged on a regular lattice (either a regular grid projected onto a sphere or a hexagonal lattice), and that large image datasets can be accessed through a hierarchical tree structure. A pilot study has shown that the presented systems do indeed work well and are preferred compared to conventional image browsers. © 2011 IEEE.

Interactive graphics and advanced storytelling

Lectures on COMP6234