05 Fakultät Informatik, Elektrotechnik und Informationstechnik

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2012 - 2019154

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Publication Type: search.filters.UBSTyp.Abschlussarbeit (Bachelor)Institute: search.filters.UBSInstitut.Institut für Visualisierung und Interaktive SystemeStart date: 2012End date: 2019

Search Results

Now showing 1 - 10 of 154
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    Benutzerinteraktion in Virtual Reality mittels Eye Tracking
    (2018) Groß, Anja
    In 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.
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    Analyse poröser Medien auf Basis von Kristalliten
    (2013) Straub, Alexander
    Eine 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.
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    A visual approach for probing learned models
    (2018) Tagscherer, Jan
    Deep 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.
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    Gruppierung von Eye-Tracking-Daten mittels geeigneter Ähnlichkeitsfunktionen
    (2015) Heyen, Frank
    Eye-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.
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    Rendering of densely recorded light fields
    (2016) Zahn, Sebastian
    Light 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.
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    Enriching passive touch sensation on flat surfaces using visual feedback
    (2014) Bäder, Timm
    While 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.
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    Automatische Klassifizierung von Kontakten auf Smartphones
    (2012) Le, Huy Viet
    Die Verbreitung von Mobiltelefonen nimmt in den letzten Jahren massiv zu und hat dafür gesorgt, dass viele Menschen für Jedermann und jederzeit erreichbar sind. Insbesondere die zunehmende Verbreitung von Smartphones hat dazu geführt, dass Benutzer eine sehr große Menge an Kontakten in ihren Mobiltelefonen gespeichert haben. In der Kontaktliste finden sich die besten Freunde, Arbeitskollegen, Familienmitglieder oder aber auch Personen, zu denen der Benutzer nur eine lose Verbindung hat. Diese große Menge an Personen kann es schwierig machen eine bestimmte Person in der Kontaktliste zu finden. Aus Nutzersicht wäre es deshalb wünschenswert, wenn die Kontakte im Adressbuch in Gruppen eingeteilt wären, die das Adressbuch strukturieren und so das Finden von Personen erleichtern. Dies würde es zudem ermöglichen die eigene Kontaktierbarkeit davon abhängig zu machen in welcher Gruppe sich andere Personen befinden. Beispielsweise könnte das Telefon nur klingeln wenn eine Person aus der Gruppe Arbeitskollegen anruft und ansonsten nur durch Vibration den Anruf anzeigen. Ferner ist es im Zeitalter von Smartphones nicht unüblich private Informationen durch soziale Anwendungen mit anderen Kontakten zu teilen. Auch in diesem Fall wäre eine Gruppierung der Kontaktliste sinnvoll, um so den Überblick über die Kontakte zu verschaffen, mit denen die Informationen geteilt werden sollen.
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    Adaptive frameless raycasting for interactive volume visualization
    (2014) Weißer, Constantin
    There have been many successful attempts to improve ray casting and ray tracing performance in the last decades. Many of these improvements form important steps towards high-performance interactive visualisation. However, growing challenges keep pace with enhancements: display resolutions skyrocket with modern technology and applications become more and more sophisticated. With the limits of Moore's law moving into sight, there have been many considerations about speeding up well-known algorithms, including a plenitude of publications on frameless rendering. In frameless renderers sampling is not synchronised with display refreshes. That allows for both spatially and temporally varying sample rates. One basic approach simply randomises samples entirely. This increases liveliness and reduces input delay, but also leads to distorted and blurred images during movements. Dayal et al. tackle this problem by focusing samples on complex regions and by applying approximating filters to reconstruct an image from incoherent buffer content. Their frameless ray tracer vastly reduces latency and yet produces outstanding image quality. In this thesis we transfer the concepts to volume ray casting. Volume data often poses different challenges due to its lack of plains and surfaces, and its fine granularity. We experiment with both Dayal's sampling and reconstruction techniques and examine their applicability on volume data. In particular, we examine whether their adaptive sampler performs as well on volume data and which adaptions might be necessary. Further, we develop another reconstruction filter which is designed to remove artefacts that frequently occur in our frameless renderer. Instead of assuming certain properties due to local sampling rates and colour gradients, our filter detects artefacts by their age signature in the buffer. Our filter seems to be more targeted and yet requires only constant time per pixel.
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    Vergleich von Augenbewegungen mit multiplem Sequenzalignment und einer Consensus Matrix
    (2017) Kleinhans, Niklas
    Augenbewegungen können durch Koordinatenpunkte und deren Verbindung im Raum als eine Abfolge von Fixationspunkten modelliert werden. Die Analyse dieser raum-zeitlichen Daten ist eine Herausforderung. Weit entwickelte Systeme werden nicht nur präziser, sondern auch immer kompakter. Somit können künftig auch Daten über mobile Endgeräte gesammelt werden, wodurch das Spektrum der zu analysierenden Daten stetig erweitert wird. Diese Vielzahl an Daten gilt es zu verarbeiten. Insbesondere beim analysieren von Daten mehrerer Teilnehmer wird enorme Rechenleistung benötigt und fordert auch die Weiterentwicklung unterschiedlicher Analyseverfahren. Um diese Daten analysieren zu können, bilden Eye-Tracking Metriken eine Grundlage für die Reduzierung der Komplexität der Daten. In dieser Arbeit soll ein Verfahren vorgestellt werden, welches es ermöglicht, die aufgezeichneten Daten von mehreren Personen zu vergleichen. Dabei werden die aufgezeichneten Daten durch Metrikenwerte zu Sequenzen transformiert und anschließend verglichen. Ähnlich wie bei DNA-Sequenzen in der Bioinformatik, wird hierbei ein multipler Sequenzalignment Algorithmus verwendet. Außerdem wird ein Webinterface entwickelt das es ermöglicht die Daten zu vergleichen und anschließend durch eine Consenus Matrix visualisiert.
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    Kombination von Regularisierern verschiedener Ordnung zur Berechnung des optischen Flusses
    (2014) Richter, Sebastian
    Betrachtet man zwei oder mehr Bilder der gleichen Szene, zum Beispiel auch aus einer Videosequenz, stellt man fest, dass eine räumliche Verschiebung der Objekte statt- gefunden hat. Diese Verschiebung wird optischer Fluss genannt. Es gibt zahlreiche Algorithmen zur Berechnung des optischen Flusses. Die meisten haben ihre Stärken und Schwächen, abhängig davon, auf welche Art von Bildern sie angewendet werden. Allerdings müssen Annahmen getroffen werden, da die Lösung sonst nicht eindeu- tig wird. Verschiedene Ansätze und Annahmen werden je nach Bildtyp besser oder schlechter erfüllt. Ein Beispiel dafür ist die Ordnung des Regularisierers des Glatt- heitsterms. Bei Verwendung der ersten Ordnung wird ein konstanter optischer Fluss angenommen. Das ist dann der Fall, wenn sich das Objekt parallel zur Bildebene be- wegt, zum Beispiel bei Bildern, die seitlich aus einem fahrenden Zug gemacht wurden. Verwendet man Glattheitsterme zweiter Ordnung, geht man von einem linearen opti- schen Fluss aus. Ein Anwendungsbeispiel hierfür wäre die Bilder einer Frontkamera eines Autos. Grundsätzlich kann ein Regularisierer zweiter Ordnung auch konstante Flussfelder erzeugen, ist aber deutlich anfälliger gegenüber Rauschen. In dieser Ar- beit wurde ein Verfahren entwickelt, das sowohl mit der ersten als auch der zweiten Ordnung arbeiten kann und sogar selbstständig entscheiden kann, welch von beiden Annahmen für eine gegebene Bildsequenz besser geeignet ist. Dazu wurde zunächst das Verfahren von Horn und Schunck nachimplementiert und mit der Jakobimethode oder dem Gauß-Seidel Verfahren gelöst. Anschließend wird dieser Algorithmus um einige Funktionen erweitert, wie SOR-Verfahren, Gradientenkonstanz, Warping und robusten Datentermen. Danach wird der Algorithmus um einen Regularisierer zwei- ter Ordnung erweitert. Zum Schluss werden einige Ergebnisse mit erster oder zweiter Ordnung und mit einer Kombination aus beiden beschrieben und diskutiert.