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Ahmed, Taimoor;
Investigating Smart Wearable Solution Combining Augmented Reality and Haptic Feedback for Disaster Solutions. - Ilmenau. - 76 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2022

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.



Göpfert, Ferdinand;
The Influence of Virtual Environment Design on Social Presence in Virtual Reality. - Ilmenau. - 76 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2022

In dieser Bachelorarbeit wurde der Einfluss von Virtual Enviroment (VE) Design auf soziale Präsenz untersucht. Mehrere Gestaltungsdimensionen, Raumgröße, Raumfarbe, Innenarchitektur und interaktives Objektdesign wurden bewertet. Mithilfe von zwei unterschiedlich gestalteten Räumen, in denen die verschiedenen Gestaltungsdimensionen implementiert wurden, konnte ein Experiment durchgeführt werden. In beiden Räumen wurde soziale Präsenz mithilfe des Social Presence Gaming Questionnaire gemessen und verglichen. Zusätzliche Daten wie Proxemics von Benutzern wurden verwendet, um den gemessenen Effekt zu erklären. Die gesammelten Daten zeigten, dass die soziale Präsenz tatsächlich durch das VE-Design beeinflusst werden konnte. Es scheint, dass vor allem Größe und Farbe die wahrgenommene soziale Präsenz der VE-Nutzer beeinflusst haben.



Winkler, Marius;
Verbesserung der Barrierefreiheit für Menschen mit einer Beeinträchtigung des Sehvermögens am Beispiel der Web-Anwendung myplano2. - Ilmenau. - 66 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2022

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.



Reconstruction and inverse rendering of daily objects in indoor scenes. - Ilmenau. - 64 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2022

Das Erstellen realistischer Bilder war schon immer ein Hauptaugenmerk beim Studium der Computergrafik. Diese Arbeit zielt darauf ab, beide Methoden der Einzelobjektrekonstruktion und des inversen Renderns von Innenszenen auf verbrauchsarme Weise zu kombinieren, wobei nur mehrere Eingangsbilder eines einzelnen Objekts und der Hintergrundszene mit der Methode das Objekt in das Hintergrundfoto einfügen können fotorealistische Qualität. Bei dem Verfahren wird nur eine Seite des Objekts für das Rendering rekonstruiert, was die Anforderungen an den Aufnahmeaufbau senkt und die Effizienz der praktischen Anwendung erhöht. Die resultierenden synthetischen Bilder wurden jeweils für reale Objekte und synthetische Objekte unter verschiedenen Umgebungsbedingungen durch ein Online-Benutzerstudienverfahren erstellt und bewertet, und das Ergebnis wurde mittels Differenz-Mittelwert-Meinungswert (DMOS), einem subjektiven Bildbewertungsverfahren, analysiert. Das Ergebnis zeigt, dass das Verfahren für synthetische Ground-Truth-Objekte hauptsächlich das gleiche Maß an Realismus erreicht, während das Verfahren für reale Objekte in den meisten Fällen auch einen geringen Unterschied des realistischen Sinns beibehalten kann. Abschließend wurden die Grenzen und die zukünftige Arbeit dieser Methode diskutiert.



Khan, Asad Hussain;
Extraction of materials with proper BRDF description to create and implement a realistic impression in virtual world by utilizing ConvNet. - Ilmenau. - 60 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2022

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.



Mehta, Abhimanyu;
Implementation and evaluation of various augmented reality based approaches for object assembly. - Ilmenau. - 60 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2022

Objekt Montage-und Wartungsanleitungen werden in der Regel in Bild- und Textform zur Verfügung gestellt. Diese Anleitungen dienen sowohl der Ausführung der Aufgabe als auch der Ausbildung. In einigen Situationen können sich diese Anweisungen, für eine optimale Wahrnehmungserkenntnis, als unzureichend erweisen. Mit Hilfe von Augmented Reality kann der Prozess, der Bereitstellung von Anweisungen an einen Benutzer, für die Aufgabe der Objektmontage verbessert werden. Diese Arbeit zielt darauf ab, drei solcher AR-basierten Ansätze zu implementieren, welche sich grundlegend voneinander unterscheiden und diese drei Ansätze einschließlich des traditionellen textbasierten Instruktionsansatzes, durch subjektives Testen, miteinander zu vergleichen. Die Ansätze werden basierend auf der für die Fertigstellung benötigten Zeit, den Fehlerraten, der Benutzererfahrung und den TLX-Werten verglichen. Es wurde festgestellt, dass der auf virtuelle menschliche Assistenz basierende Ansatz, im Vergleich zum herkömmlichen Ansatz, zu einem höheren Produktivitätsniveau und einer kürzeren Fertigstellungszeit führte. Die anderen beiden Ansätze, nämlich die Hervorhebung von Pfeilen und Zonen und die Welt-in-Miniatur-basierten Ansätze, führten ebenfalls zu einer kürzeren Fertigstellungszeit für die Montageaufgabe. Die Benutzer berichteten auch über mehr Sympathie für die AR-basierten Ansätze und verzeichneten weniger Fehler bei der Verwendung einiger der AR-basierten Ansätze. Diese Arbeit zielt darauf ab, optimale Anwendungsfälle für jeden dieser Ansätze zu beschreiben und gleichzeitig Einblicke in die Benutzererfahrung für alle vier getesteten Ansätze zu geben.



Mehta, Aakash;
Catching in AR : catching in AR with subjective evaluation. - Ilmenau. - 94 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2022

Obwohl Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR) in den letzten Jahren an Popularität gewonnen haben, ist wenig über ihre Fähigkeiten oder die Branchen, in denen sie eingesetzt werden können, bekannt. Diese Masterarbeit zielt darauf ab, eine AR-Anwendung zum Fangen eines virtuellen Balls zu entwickeln und zu evaluieren und Möglichkeiten zur Bereicherung von Interaktionen in AR zu erforschen. Auf der Grundlage eines Experiments von Pan et. al. [1], bei dem es um das Fangen eines Balls in einer Virtual Environment (VE) ging, ist der Forscher zu dem Schluss gekommen, dass ein greifbares Objekt zum Werfen und Fangen in VR dem Benutzer bei geringer Latenzzeit in seinem System eine schnelle Anpassung an das System ermöglicht. Daher ist es möglich, VR durch eine Kombination aus virtuellen und physischen Objekten zu bereichern. In diesem Zusammenhang wird die Leistung eines AR-Systems, das es den Nutzern ermöglicht, einen virtuellen Ball zu fangen, mit dem Fangen eines echten Balls in der physischen Welt mit der HoloLens2 von Microsoft verglichen. Zusätzlich wird der Einfluss der Anwesenheit des virtuellen Balls (Objekts) und die Auswirkung auf das menschliche Verhalten aufgrund der Variation der Große, der Geschwindigkeit und des Winkels (Flugbahn) des Balls in dieser Arbeit untersucht. Dazu wurde ein Experiment mit einem subjektiven Design (Anzahl der Teilnehmer = 19) und zwei Versuchen durchgeführt, bei denen die Teilnehmer gebeten wurden, einen virtuellen Ball und einen realen Ball zu fangen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Teilnehmer durch den ersten Versuch beeinflusst wurden, indem sie einen Trainingseffekt erhielten. Außerdem wurde festgestellt, dass die Teilnehmer abgeschwächte Strategien verwendeten, um die Aufgabe (Fangen) in AR auszufuhren.



Mustansur, Habib;
Investigating the suitability of mid-air haptic feedback for augmented reality control elements. - Ilmenau. - 55 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2022

Die Eignungsprüfung von haptischem Mid-Air-Feedback (MAH) mit AR-Inhalten wurde in dieser Forschungsarbeit untersucht. Dabei wird die einfache AR-Benutzeroberfläche mit einem in der Luft erzeugten Feedback über ein ultrahaptisches Gerät laminiert. Microsoft Hololens 2 wurde für die Ausführung von AR-Anwendungen verwendet. Der Inhalt der Benutzeroberfläche wurde genau über dem ultrahaptischen Array in einer bestimmten Höhe positioniert, um maximalen MAH-Eingang vom Gerät zu erhalten. Die Teilnehmer konnten die Benutzeroberfläche sehen und fühlen, während sie das Mixed-Reality-Headset, d.h. die Hololens 2, trugen. Die Benutzeroberfläche umfasst die Bedienung von Kipptasten sowie einen weiteren Anwendungsfall, nämlich den Touch-Schieberegler. Darüber hinaus gab es zwei Testszenarien, mit und ohne MAH-Feedback. Die Teilnehmer mussten beide Szenarien erleben und wurden dann nach einer aufmerksamen, gemessenen und gründlich erklärten Prüfung durch die Teilnehmer gebeten, einen sorgfältig ausgewählten Fragebogen aus einer eng verwandten Forschungsarbeit von (Pintoet al., 2020) auszufüllen. Die Ergebnisse der Tests zeigten, dass die Genauigkeit, die Wahrnehmung von AR-Inhalten und die Aufgabenleistung der Benutzer mit MAH-Feedback zunahmen.



Böttcher, Gerd;
How to display your avatar? And why? A systematic analysis of the visualization of avatars in AR/VR. - Ilmenau. - 84 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2021

Diese Arbeit untersucht die Effekte unterschiedlicher Darstellungen von Avataren in Virtual und Augmented Reality. Mittels einer strukturierten Inhaltsanalyse wurden 29 wissenschaftliche Artikel untersucht, die sich mit dem Thema Avatar in VR und AR befassten, um einen Überblick über den aktuellen Stand der Forschung in diesem Bereich zu geben. Die Arbeit umfasst eine tiefgehende Analyse der 29 Studien, um Auswirkungen von Avatar-Typ (z.B. Ganzkörper-Avatar, nur Hände und Kopf sichtbar) und Stil der Darstellung (abstrakt, Cartoon, realistisch) auf objektive und subjektive Kriterien, wie z.B. Leistung, Präsenz, Nutzererlebnis und Grad der Verkörperung in unterschiedlichen Anwendungsbereichen (z.B. Kommunikation, gemeinschaftliche Problemlösung, Spiel-ähnliche Szenarien) zu ermitteln. Die Inhaltsanalyse wurde durch Experteninterviews mit Wissenschaftlern erweitert, welche sich seit vielen Jahren mit dem Thema Avatare in VR beschäftigen, um weitere Erkenntnisse über die Darstellungsweise von Avatar, wichtige Kriterien und zukünftige Forschung zu erfahren.



Maier, Jana Elena;
The visual and olfactory influence on the perception of taste : a modulation of virtual reality and olfaction. - Ilmenau. - 150 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021

Die virtuelle Realität ist sowohl Gegenwart als auch Zukunft für die Interaktion zwischen Mensch und Computer. Unser menschlicher Geschmack wird durch den Konsum von Lebensmitteln hervorgerufen und ist einer der komplexesten Sinneseindrücke, der den visuellen Eindruck, den Geruch und die Geschmacksknospen auf der Zunge miteinander verbindet. Frühere Forschungen konzentrierten sich auf verschiedene Konstrukte und elektrische Stimulation, um die virtuelle Wahrnehmung des Essens zu beeinflussen. In der vorliegenden experimentellen Studie wird der Einfluss von visuellen und olfaktorischen Reizen auf die menschliche Geschmackswahrnehmung untersucht. Dazu werden (1) die Wahrnehmung kongruenter und inkongruenter Einflüsse, die (2) Auswirkung auf die Identifikation und Bewertung des Geschmacks sowie (3) die Möglichkeit eines Leitgefühls analysiert. Ein experimentelles Design wird entwickelt, bei dem die Wahrnehmung von 30 Teilnehmer*innen in drei Phasen verglichen werden. Die ersten beiden Bedingungen bestehen aus einer reinen Bild- und einer Geruchsbewertung, gefolgt von der dritten Bedingung, welche in der virtuellen Umgebung durchgeführt wird und bei der Probanden ein neutrales Produkt konsumieren. Sowohl kongruente als auch inkongruente Eindrücke ausgewählter Obst- und Gemüsesorten werden virtuell serviert. Mittels eines entwickelten Löffels erhalten die Teilnehmer*innen ein Geruchsfeedback. Probanden bewerten den Geschmack und identifizieren das Produkt. Ergebnisse zeigen eine starke Korrelation für das visuelle Produkt Banane mit inkongruenten olfaktorischen Einflüssen. Kommentare der Teilnehmer*innen bestätigen, dass ein Produkt mit kongruenten Einflüssen leichter zu identifiziert sei, während inkongruente Reize eher wahrgenommen und unterschieden werden. Dieses VR Experiment entwickelt eine neue Art Lebensmittel zu konsumieren. Technologische und praktische Hilfsmittel müssen in Bezug auf die menschliche Sinneswahrnehmung weiter untersucht und spezifiziert werden. Dann könnte dieser Ansatz neue Methoden zur Behandlung bei Fehlernährung und Übergewicht beitragen. Verschiedene wissenschaftliche Disziplinen beteiligen sich an der Herausforderung visuelle Eindrücke und Geruch im virtuellen Raum zu vereinen.