05 Fakultät Informatik, Elektrotechnik und Informationstechnik
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Item Open Access Interactive visualizations for multivariate weather data on smartwatches(2024) Rohwer, Jakob MoritzDer Markt für Smartwatches wächst schnell und birgt viel Potenzial. Doch der kleine Bildschirm der Geräte stellt Entwickler vor neue Herausforderungen, wenn es um Visualisierung geht. Das gilt insbesondere für komplexere Darstellungen. Für Wetterdaten gibt es viele komplexere Möglichkeiten der Visualisierung, sei es der Temperaturverlauf dargestellt als Diagramm oder die Luftfeuchtigkeit als Fortschrittsanzeige. In dieser Arbeit wird die neue Wetterapplikation WeDaVis vorgestellt, welche neue Arten der Visualisierung für Wetterdaten benutzt. Wie die Ergebnisse unserer Studie gezeigt haben, präferierten die Teilnehmer keine bestimmte Art der Datenrepräsentation, sondern stattdessen hingen die Präferenzen von der Art der Wetterinformation ab. Teilnehmer präferierten die Visualisierungen von WeDaVis bei eher ungewöhnlicheren Daten, wie zum Beispiel der Windstärke oder dem Luftdruck. Textbasierte Darstellungen wurden präferiert, wenn es um bekanntere Informationen, wie die Temperatur, ging. Weitere Ergebnisse der Studie zeigten, dass Möglichkeiten der Interaktion visualisiert werden sollten, denn sonst hatten die Teilnehmer Probleme, diese wahrzunehmen. Da sich die Interessen der Teilnehmer für verschiedene Wetterinformationen unterschieden, sollten Applikationen dementsprechend anpassbar sein, und sollten ungefähr sechs Datenrepräsentationen auf einem Bildschirm anzeigen. Da das Forschungsgebiet der Wetterinformationen relativ neu ist, strebte dieses Projekt an, zu dieser Forschung beizutragen, indem wir versucht haben, eine möglichst effiziente Wetterapplikation zu entwickeln, die auf die Benutzung auf der Smartwatch abgestimmt ist.Item Open Access Benutzerinteraktion in Virtual Reality mittels Eye Tracking(2018) Groß, AnjaIn den vergangenen Jahren nahmen VR und AR eine immer bedeutendere Rolle sowohl im wirtschaftlichen, als auch forschungsorientierten Bereich ein. Die verfügbare Hardware wurde zunehmend erschwinglicher und leistungsfähiger. Im Hinblick auf den Bereich der Immersive Analytics und der auftretenden Ermüdungserscheinungen bei herkömmlichen VR Systemen, beschäftigt sich diese Arbeit mit Eye Tracking als Eingabemechanismus für VR Anwendungen. Es werden zuerst allgemeine Probleme bei System, welche Eye Tracking als Eingabemedium verwenden, dargestellt, sowie bereits entwickelte Formen der Interaktion mithilfe von Eye Tracking vorgestellt. Mithilfe des FOVE VR HMD, welches über integriertes Eye Tracking verfügt, wird ein im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Prototyp zur Manipulation von Objekten im virtuellen Raum vorgestellt. Die Interaktionen bestehen dabei aus einer Kombination aus Eye Tracking Input und einfachen Eingaben in Form eines Knopfdruckes eines Controllers statt. Mithilfe einer Benutzerstudie werden die entwickelten Konzepte evaluiert und anschließend die Ergebnisse präsentiert und diskutiert. Auf dieser Basis werden mögliche Verbesserungen der Konzepte und Erweiterungen der Anwendung vorgestellt. Die aus dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse können ebenfalls für AR Anwendungen verwendet werden.Item Open Access Visuelle Unterstützung bei der Planung der Bildentwicklung in Lateinformationschoreografien(2023) Schmierer, FabianDas Gebiet der Visualisierung von Teamsportdaten wächst in den letzten Jahren stetig. Grund dafür sind die steigende Popularität und Kommerzialisierung von Sportarten wie Fußball. Für Randsportarten existieren indes jedoch kaum digitale Lösungen. Eine dieser Sportarten ist der Lateinformationstanz. In dieser Arbeit soll deswegen ein digitales Werkzeug entwickelt werden, mit dem Choreografien für Lateinformationen erstellt, analysiert und mit den Tänzern kommuniziert werden können. Der Fokus liegt hierbei insbesondere auf der Erstellung von Bildern einer Choreografie und der Bildentwicklung. Dieser Prozess wird bisher nur von einfachen Programmen unterstützt, mit welchen man die Positionen der Tänzer in einem Koordinatensystem einzeichnet und dies dann in einer 2D- oder 3D-Ansicht betrachtet. In Zusammenarbeit mit drei Formationstrainern wurden deshalb Anforderungen erhoben, die ein Programm zur Bildentwicklung erfüllen sollte. Anschließend wurden die Anforderungen in einem webbasierten Prototypen implementiert. Der Prototyp wurde daraufhin in einer qualitativen Studie mit vier Domänenexperten evaluiert. Hierbei stellte sich heraus, dass Choreografien mit dem Prototyp ohne großen Aufwand editiert und analysiert werden können. Als positive Merkmale wurden insbesondere die gewählten visuellen Kodierungen und die Möglichkeiten zur Analyse der Choreografie von den Teilnehmern hervorgehoben. Die Spezifikation von Bildübergängen, das visuelle Erkennen von Kollisionen und die Erstellung von Posen im 3D-Modus wurden ebenfalls gelobt. Jedoch brauchen diese Funktionen Überarbeitungen im Bereich des Interaktionsdesigns. Eine Zeitleiste, bestehend aus Takten mit jeweils acht Schlägen, in der die zeitliche Verordnung der Bilder eingetragen ist, wurde als zu vereinfacht bezeichnet. Basierend auf dem Feedback wurden abschließend neun Designrichtlinien herausgearbeitet, welche für digitale Werkzeuge zur Bildentwicklung angewandt werden können.Item Open Access Analyse poröser Medien auf Basis von Kristalliten(2013) Straub, AlexanderEine Möglichkeit zur Simulation poröser Medien sind Modelle. Diese haben den Vorteil, dass sie computergestützt erstellt werden können und somit auch größere, aussagekräftigere Datensätze hervorbringen. In dieser Bachelor-Arbeit wird ein neuer Ansatz zur Bestimmung des Volumens und der Porösität vorgestellt, basierend auf einem Modell für Sandsteine. Dies war mit bisherigen Algorithmen nur unzureichend möglich, da durch Annäherung große Fehler entstehen. Der neue hier vorgestellte Ansatz wird direkt auf der Geometrie des Modells ausgeführt, somit werden fast keine Rechenfehler begangen. Dieser Ansatz lässt sich zudem durch Aufteilen in Unterprobleme und durch die Benutzung von Heuristiken effizient auf große Datensätze anwenden. Die Messergebnisse und die Folgerungen für Effizienz und Effektivität des Algorithmus werden anschließend aufgeführt und erläutert.Item Open Access A visual approach for probing learned models(2018) Tagscherer, JanDeep learning models are complex neural networks that are able to accomplish a large range of tasks effectively, including machine translation, speech recognition, and image classification. However, recent research has shown that transformations of input data can deteriorate the performance of these models dramatically. This effect is especially startling with adversarial perturbations that aim to fool a deep neural network while being barely perceptible. The complexity of these networks makes it hard to understand where and why they fail. Previous work has attempted to provide insights into the inner workings of these models in various different ways. A survey of these existing systems is conducted and concludes that they have failed to provide an integrated approach for probing how specific changes to the input data are represented within a trained model. This thesis introduces Advis, a visualization system for analyzing the impact of input data transformations on a model's performance and on its internal representations. For performance analysis, it displays various metrics of prediction quality and robustness using lists and a radar chart. An interactive confusion matrix supports pattern detection and input image selection. Insights into the impact of data distortions on internal representations can be gained by the combination of a color-coded computation graph and detailed activation visualizations. The system is based on a highly flexible architecture that enables users to adapt it to the specific requirements of their task. Three use cases demonstrate the usefulness of the system for probing and comparing the impact of input transformations on performance metrics and internal representations of various networks. The insights gained through this system show that interactive visual approaches for understanding the effect of input perturbations on deep learning models are an area worth further investigation.Item Open Access Gruppierung von Eye-Tracking-Daten mittels geeigneter Ähnlichkeitsfunktionen(2015) Heyen, FrankEye-Tracking gewann als Hilfsmittel zur Evaluation von Benutzerschnittstellen und Visualisierungen in den letzten Jahren stets an Beliebtheit. Ein Vergleich der Lösungsstrategien verschiedener Personen kann anhand der Blickpfade, auch Scanpaths genannt, durchgeführt werden. Für diese Aufgabe fehlt zurzeit noch eine optimale Methode. Bereits existierende Arbeiten verwenden unter anderem Algorithmen zum String-Vergleich, um die Ähnlichkeit zwischen Scanpaths zu ermitteln. Diese Algorithmen können durch Parameter beeinflusst werden. Auch eine Vorverarbeitung der Blickpfade ist durch Methoden mit weiteren Parametern möglich. Angesichts der Vielzahl von denkbaren Kombinationen ist eine Auswahl der optimalen Parameter schwer. In dieser Arbeit werden unterschiedliche Ansätze für den Vergleich von Scanpaths untersucht. Dazu gehören unter anderem die Levenshtein-Distanz und der Algorithmus von Needleman und Wunsch, die einen Wert für die Ähnlichkeit von Strings berechnen. Für diese Ansätze werden Erweiterungen zur Vorverarbeitung der Scanpaths und Einbeziehung weiterer Informationen in den Vergleich erarbeitet. Eine Evaluation in drei Versuchen mit generierten und real aufgezeichneten Eye-Tracking-Daten zeigt anschließend, welche der Parameterkonfigurationen sich in der Praxis bewähren.Item Open Access Augmented reality to improve electroencephalography (EEG) cap preparation(2024) Bocksch, YannikEEG (Electroencephalography) cap preparation requires a significant amount of time before actual measurements can be performed. It takes even longer for EEG caps that need some form of conductive gel or saltwater to decrease contact impedance between the electrodes and the scalp. In this thesis, several methods for detecting electrodes in a camera image and identifying detected electrodes are developed and evaluated for performance and reliability. Additionally, an application is developed that leverages augmented reality to visualize important values, like the impedance of electrodes, directly in the view of the operator. The proposed application runs on the Microsoft Hololens 2 that is used by the operator to overlay a visualization of impedance values of the electrodes over the electrodes themselves, which lets the operator see those values immediately. This reduces the time required to look at a separate device that shows impedance values and locate electrodes on the cap that require additional preparation. However, the identification of electrodes from the camera image does not work reliably enough with the proposed methods, and several ArUco markers, placed in predefined locations on the EEG cap, are used for aligning the virtual representation of the electrodes with the real electrodes.Item Open Access Visueller Vergleich von Tänzer-Trajektorien in Lateinformationschoreographien(2023) Riedlinger, AlexanderIn der Welt des Sports hat die Visualisierung von Mannschaftssportdaten in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Grund dafür ist die zunehmende Popularität und Kommerzialisierung des Sports. Fast 1,5 Milliarden fußballinteressierte verfolgten im vergangenen Winter das Finale der Fußballweltmeisterschaft in Katar 1. Sport erlebt eine nie dagewesene Relevanz. Sportvisualisierungen finden im Sport ein breites Publikum und werden in der privaten Analyse am Stammtisch ebenso eingesetzt wie im Training durch das Trainerteam. Im Lateinformationstanz ist diese Form der Analyse jedoch noch unterentwickelt und es gibt kaum Lösungen für den Vergleich der Trajektorien einer Tanzformation. Ziel dieser Arbeit ist es, ein Werkzeug zur visuellen Vergleichsanalyse von Tänzer-Trajektorien in Lateinformationschoreographien zu entwickeln. Damit sollen Trainerinnen und Trainer unterstützt werden, Abweichungen von definierten Positionen innerhalb der Formationsbilder und Asynchronität der getanzten Choreographie schnell zu erkennen, um die Leistung der Tänzerinnen und Tänzer gezielt zu verbessern. In Zusammenarbeit mit Formationstrainerinnen und -trainern wird ein dreistufiger Prozess zur Extraktion, Transformation und Visualisierung von Trajektorien in einem webbasierten Prototyp entwickelt. Die verwendeten Visualisierungen und die Benutzbarkeit des Prototyps wurden in einer Anwendungsfallanalyse untersucht und die Grenzen und Herausforderungen dieses Ansatzes diskutiert. Die Ergebnisse sollen nicht nur als Grundlage für weitere Forschung dienen, sondern auch die Wahrnehmung und Entwicklung des Lateinformationstanzes fördern.Item Open Access Rendering of densely recorded light fields(2016) Zahn, SebastianLight fields present an alternate approach for producing images of a high degree of realism, by capturing real world data in the form of images, or by traditional techniques like raytracing a synthetic scene. In both cases, the produced data can be utilized to render images from positions which were previously not recorded or with different camera parameters and configurations. The resolution and spatial density, at which such light fields are recorded, influence the mass of produced data that has to be handled. This work focuses on densely recorded light fields and attempts to produce synthesized images computed from the available data, defined by a camera moving through space. Synthesized cameras are also able to change their aperture size and focus setting. Rendered cameras behave according to the thin lens model. A method for extraction of relevant light field images is proposed. For rendering of the data, two different approaches are evaluated. The first approach collects rays which are present in the light field in synthetic sensor plates. In an alternative approach, rays are collected in a standard hash map, and rendered by constructing and querying a kd-tree. Both approaches yield a set of properties which make them useful in different scenarios, and can also be combined to an hybrid renderer. The proposed system is intended to run on several machines in parallel.Item Open Access Enriching passive touch sensation on flat surfaces using visual feedback(2014) Bäder, TimmWhile human computer interaction has evolved around touch interaction a lot in recent years, it's been lacking any haptic feedback from the very beginning. Nowadays, devices using touch interaction all to do on a flat surface, using either a projection of digital contents or a touch screen. Since haptic feedback is an important factor in human surface perception, people have tried various ways to simulate haptic feedback even on completely flat surfaces. One of these ways is electrotacile feedback, which has mostly been used to simulate surface properties on active touch where the user has to move their finger over the surface in order to feel the haptic sensation. Previous research shows that vision is also a very important factor in surface perception and proprioception in general. We conducted a user study to investigate the influence of visual feedback on passive touch using electrotactile feedback. We concentrated on simulating depth instead of roughness which doesn't word particularly well for passive touch. We found that even though both electrotactile and visual feedback work well for depth or softness if applied individually, as soon as we presented our study subjects a condition with both feedback types, they did not repond to it anymore.