Completed Thesis

Augmented-Reality-Technologien sind eine neue Stufe in der Entwicklung der Verbindung zwischen Technologie und der realen Welt. Sie helfen dabei, eine Computerdarstellung auf den realen Raum und die Welt zu projizieren. Diese Technologie bietet viele Möglichkeiten in verschiedenen Bereichen des menschlichen Lebens. Sie findet breite Anwendung in der Medizin, der Fertigung, dem Militär und der Spieleindustrie. Für die Ausführung dieser komplexen Technologie ist jedoch eine enorme Rechenleistung erforderlich. Obwohl sich die Industrie für mobile Geräte ständig in diese Richtung bewegt, können sie nicht die notwendige Leistung für die Ausführung großer Aufgaben bieten. Ziel dieser Arbeit war es, zu untersuchen, wie sich der Streaming-Ansatz auf Probleme wie Rechenkomplexität und fehlende Rechenleistung auswirkt. Zur Durchführung einer vergleichenden Analyse wurden zwei Anwendungen auf der iOS-Plattform erstellt. Die erste Anwendung verwendet Bibliotheken für AR-Technologien und führt alle Funktionen zum Finden von Oberflächen und Zeichnen von Objekten auf der Client-Seite aus. Die zweite Anwendung verwendet einen Streaming-Ansatz, um Daten an den Server zu übertragen, und erhält als Ergebnis ein vorgefertigtes Bild, das einfach durch die reale Darstellung von der Kamera ersetzt wird. Alle komplexen Rendering-Operationen, die Berechnung der Objektpositionen und die Transformationen ihrer Positionsmatrizen finden auf der Serverseite statt, wodurch die Belastung des Client-Geräts verringert und mehr Möglichkeiten bei der Arbeit mit AR-Technologien erreicht werden können.

Einleitung: Die Überalterung der Bevölkerung stellt eine Herausforderung für alle Bereiche der Gesellschaft dar. Ältere Generationen werden im Laufe der Zeit einen großen Teil der Weltbevölkerung ausmachen, und eines der Probleme, mit denen die Gesellschaft derzeit konfrontiert ist, besteht leider darin, dass die Pflegesysteme für diese Senioren immer noch hauptsächlich auf Modellen aus dem 20. Jahrhundert basieren, die sowohl für das Personal als auch für die Gesundheitszentren und die Behörden kostspielig und zeitaufwändig sind. Um die Belastung durch die Pflege zu verringern und gleichzeitig den Bedürfnissen dieser wachsenden Bevölkerungsgruppe gerecht zu werden, muss das Gesundheitssystem die Menschen in die Lage versetzen, eine aktivere und positivere Rolle für ihre eigene Gesundheit und ihr Wohlbefinden zu übernehmen. Um älteren Menschen zu helfen, gesund zu altern und ihre Lebensqualität zu verbessern, wurde vorgeschlagen, dass eine stärkere soziale Teilhabe und stimulierende körperliche Aktivitäten durch Technologie einen großen Unterschied für ihre körperliche und geistige Gesundheit ausmachen können. Die Nutzung von Umgebungen wie VR und AR, um ältere Menschen zur aktiven Teilnahme an sozialen und körperlichen Interaktionen zu ermutigen, ihre Gesundheit, Mobilität und Gehirnfunktion zu verbessern und die Einsamkeit zu verringern, wird zu einem Schlüsselthema für moderne und zukünftige globale Gemeinschaften.Forschungsziele: Mit dem Ziel, einige der Lücken im Zusammenhang mit der Nutzung von Metaverse für das Wohlbefinden und die Gesundheitsversorgung älterer Menschen zu schließen, schlägt diese Arbeit vor, den aktuellen Stand der Technologie und die greifbaren Vorteile der Verbesserung der Langlebigkeit älterer Menschen besser zu verstehen; Datensicherheit, Datenschutz und Nutzerrechte zu analysieren, indem auch die Ethik innerhalb des Metaverse erörtert wird; und schließlich die Zugänglichkeit, Anpassungsfähigkeit und das Design der Technologie nicht nur im Hinblick auf die wahrgenommene Nutzbarkeit und Benutzerfreundlichkeit, sondern auch im Hinblick auf den Zugang und die Verfügbarkeit zum Kauf zu diskutieren.Methoden: Um die Hauptziele dieser Studie zu unterstützen, werden drei verschiedene Methoden verwendet. Daher wird im dritten Kapitel eine umfassende induktive Literaturrecherche durchgeführt, um Lücken im Bereich des Metaversums, AR/VR und der Gesundheitsversorgung für ältere Erwachsene zu finden. Im vierten Kapitel werden Interviews mit drei Experten auf dem Gebiet der XR und des Gesundheitswesens geführt, in denen die Befragten ihre Beiträge und Erkenntnisse vorstellen und die sich abzeichnenden Trends erläutern. Schließlich wird im fünften Kapitel dieser Arbeit ein persönliches Interview mit 40 älteren Erwachsenen, die in städtischen Gebieten in Deutschland leben, vorgestellt, in dem sie ihre Gefühle und Vorschläge zur Nutzung neuer Technologien und zu ihrer eigenen Gesundheitsversorgung äußern.Schlussfolgerung: Es wurde festgestellt, dass das Metaversum das Potenzial hat, das Leben älterer Menschen zu verbessern, indem es die aktive Teilnahme älterer Menschen am Prozess des gesunden Alterns erleichtert und potenziell positive Auswirkungen auf ihre Kommunikation, Gesundheit, Mobilität, Arbeit, Wohnen, soziale Interaktion, Freizeitgestaltung und Selbstverwirklichung hat. Es wurde auch festgestellt, dass sich das Metaversum zwar noch in der Forschungs- und Entwicklungsphase befindet und es noch einige Einschränkungen gibt, dass die XR-Technologien aber bereits recht weit fortgeschritten und einsatzbereit sind und dass zu erwarten ist, dass die Qualität der Entwicklung in naher Zukunft zunehmen wird.

Jedes Jahr wird die Menschheit mit mehreren Katastrophen konfrontiert. Um effiziente technologische Lösungen für solche Situationen bereitzustellen, werden kontinuierlich Fortschritte gemacht. Die Studie konzentriert sich auf die Erforschung der Benutzerfreundlichkeit und der Arbeitsbelastung von HoloLens 2 und haptischem Feedback für Ersthelfer in Katastrophensituationen. Die Studie wird im Rahmen des EU-PathoCERT-Projekts durchgeführt, das Technologien für die Notfallhilfe bei Kontamination mit Krankheitserregern entwickelt. Die Studie befasst sich mit der Kombination von HoloLens 2 und haptischem Feedback zur Unterstützung von Ersthelfern in Such- und Rettungsszenarien bei Wasserkontaminationen. Die Haptik und die AR-Anwendung sind so konzipiert und integriert, dass sie eine Navigation zum Zielort ermöglichen, unterstützt von Warnungen und Hinweisen im Zusammenhang mit Erregerwarnungen und Kontaminationsgebieten. Die Teilnehmer erleben die Navigations- und Warnszenarien, um Feedback für die ausgewählten Fragebögen zu geben. Die Auswertung der Fragebögen und die statistische Analyse ergaben, dass die Teilnehmer im S&R-Szenario mit haptischem Feedback leichter und mit geringerer Arbeitsbelastung arbeiten können. Zukünftige Arbeiten würden die Echtzeitnavigation zusammen mit dem haptischen Feedback und dem globalen Positionierungssystem einbeziehen, um das Anwendungssystem weiter zu verbessern.

Das Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit bestand darin, die Probleme bei der Barrierefreiheit für Menschen mit einer Sehbehinderung am Beispiel der Web-Anwendung myplano2 zu identifizieren und konkrete Verbesserungsmöglichkeiten abzuleiten. Dazu wurden drei Forschungsfragen in Bezug auf die Analyse des Ist-Zustandes, die Konstruktion des Soll-Zustandes und die Filterung der Kernpunkte gestellt. Um diese Fragen zu beantworten, wurde eine qualitative Studie mit sieben Personen mit einer Sehbehinderung durchgeführt. Zur Datengewinnung wurden ein Usability Test sowie ein leitfadengestütztes Interview verwendet, welche sich an den Richtlinien der Web Content Accessibility Guidelines orientierten. Die verwendete assistive Software beschränkte sich auf zwei Screenreader (JAWS, NVDA) und eine Vergrößerungssoftware (Zoomtext), da die teilnehmenden Personen ihre persönlich präferierten Hilfsprogramme nutzten. Die entstandenen Ergebnisse geben die Handlungsempfehlungen zur Verbesserung der Web-Anwendung myplano2 im Sinne der Barrierefreiheit wieder. Die wichtigsten Erkenntnisse lagen in der Bedienbarkeit der Tabellen sowie der Verbesserbarkeit der Navigation durch zusätzliche Überschriften. Darüber hinaus konnte festgestellt werden, dass die teilnehmenden Personen die Barrierefreiheit in der untersuchten Anwendung unterschiedlich wahrnahmen. Die Ergebnisse wurden dem verantwortlichen Unternehmen für die Weiterentwicklung von myplano2 zur Verfügung gestellt.

Unsere Welt besteht aus Tausenden von verschiedenen Materialklassen, den Materialien, die wir in unserem täglichen Leben sehen. Um diese Materialien in einer virtuellen Welt nachzubilden, wurde bisher wenig getan. Wissenschaftler haben an verschiedenen Techniken gearbeitet, um ein solches Modell zu erstellen und zu entwickeln, das alle Details aus einem einzigen Bild wiederherstellen kann, um ein Materialbild zu erstellen und zu rendern, das auf ein bestimmtes Objekt/Mesh in der virtuellen Welt gewickelt werden kann. Ein Ansatz, der leicht und einfach mit weniger Berechnungen zu erwerben ist. In dieser Studie wird ein solcher Ansatz vorgestellt und eine Methodik entwickelt und implementiert, mit der räumlich variierende bidirektionale Reflexionsverteilungsfunktionen (SVBRDFs) aus einem einzigen Eingabebild gewonnen werden können. Sie arbeitet mit der Vorhersage von vier PBR-Materialien, d.h. normal, diffus, rau und spiegelnd, die unter bestimmten Beleuchtungsbedingungen gerendert werden können, um einen realistischen Eindruck in der virtuellen Welt zu vermitteln. Der vorgeschlagene Rahmen arbeitet mit einer U-Net-Architektur mit bestimmten Aktivierungsfunktionen und Verlusten. In dieser Arbeit werden vier verschiedene Modelle vorgestellt, wobei jedes Modell für eine Vorhersage einer anderen Parameterkarte arbeitet. Die Ergebnisse der Modelle werden dann mit den beiden anderen State-of-the-Art-Ansätzen verglichen. Der vorgeschlagene Ansatz scheint jedoch vielversprechend in Bezug auf Genauigkeit und Modelleffizienz, die keine speziellen Verarbeitungstechniken erfordert.