Abgeschlossene Abschlussarbeiten

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.

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.

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.

Diese Arbeit evaluiert das Qualitätspotential zweier neuronaler Netze und einem mathematischen Verfahren bei der Inversen Tone Mapping Operation (iTMO) von Panoramabildern. Die Frage, welches der drei iTMO JSI-GAN, ExpandNet und IornsRhee die höchste Qualität bei unterschiedlichen Bildhelligkeits- und Bildsättigungswerten erreicht, wird beantwortet. Dazu werden Hochkontrast-(HDR) Panoramabilder, von der Webseite www.hdrihaven.com, verwendet. Für die Verarbeitung in den drei iTMO werden die Bilder mit vier unterschiedlichen Tone Mapping Operatoren (TMO) in den Standard Dynamik Bereich (SDR) komprimiert. Anschließend werden die SDR-Bilder durch die iTMO zu HDR-Bilder konvertiert. Die konvertierten Bilder werden mit den Analyseverfahren Strukturelle Ähnlichkeit und Spitzen-Signal-Rausch-Verhältnis auf ihre quantitativen Eigenschaften ausgewertet. Es stellt sich heraus, dass das ExpandNet eine hohe Konvertierungsqualität bei hellen Bildern mit mittlerer bis hoher Sättigung zeigt. Die iTMO, JSI-GAN und IornsRhee zeigen gute Ergebnisse bei dunklen Bildern mit mittlerer bis niedriger Sättigung und zudem eine niedrige Qualitätsfluktuation. Auf Basis der quantitativen Resultate werden aus allen konvertierten Bildern Stichproben entnommen und qualitativ auf Artefakte untersucht. Das JSI-GAN zeigt dabei die meisten Bildartefakte. Das ExpandNet erreicht bei hellen, die iTMO JSI-GAN und IornsRhee bei dunklen SDR-Bildern die besten Ergebnisse.

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.