13 Zentrale Universitätseinrichtungen

Permanent URI for this collectionhttps://elib.uni-stuttgart.de/handle/11682/14

Browse

Publication Type: search.filters.UBSTyp.Abschlussarbeit (Bachelor)Start date: 2020

Search Results

Now showing 1 - 10 of 27
  • Thumbnail Image
    ItemOpen Access
    A VR-based training system for an ankle surgery
    (2022) Nguyen, Duc Anh
    The supramalleolar osteotomy is a surgery, which aims to correct ankle osteoarthritis. Surgeons specializing in osteotomies regularly need to make accurate and precise cuts to a patient's bone with tools like an oscillating bone saw. In order to acquire the knowledge and skills to perform the real ankle surgery, they need to watch tutorials and practice on physical test models beforehand. In this work, we create a training system for the supramalleolar osteotomy in virtual reality. This includes the implementation of a bone cutting simulation and a post-analysis tool to evaluate the performance. A simple cut for this type of surgery requires the knowledge of its starting point, orientation, and current coverage. Furthermore, we design different concepts for visualizations, which aim to provide guidance, assistance, and feedback to the trainee surgeon during the operation. A preliminary study with a medical expert investigates the performance regarding the cut accuracy of each design. The study showed that the overall usage of those designed guidance visualizations improved the user's confidence during the operation. One key observation was that visualization directly positioned onto the cutting region performed better than the ones which were further away.
  • Thumbnail Image
    ItemOpen Access
    Affective Sonification
    (2023) Caycedo, Nicolas
    Die Definition von Gefühle ist immer noch ein heftig diskutiertes Thema, zu dem neue Herausfindungen ständig ans Licht gebracht werden. Externe Reize spielen oft eine wichtige Role in unseren Gefühlen und können unsere Stimmung schwanken in noch nicht ganz verstandenen Arten. Gefühle und Affekt haben auch auf unsere kognitive Leistung und Interpretation von anderen Reizen einen Einfluss. Umfangreichende Forschung über die Einwirkung der Musik und Klänge auf Emotion ist ausgeführt gewesen. Im Bereich der Sonifikation sind Daten oft abstrakt durch nicht sofort erkannbare Klänge dargestellt. Wir versuchen eine Benutzerstudie und die dazu gehörige Werkzeuge zu entwürfen, mit der man besser verstehen kann, wie der Gehöraspek einer audiovisuelle Datendarstellung den Enmpfänger beeinflusst. Im Lauf des Projekts entwickeln wir eine Softwareapplikation, die Elemente des partizipativen Designs einbindet, um Laien bei der Erstellung eines Daten representierenden Schalles zu helfen. Wir führen eine Pilotstudie und legen den Grundstein einer vollwertigen zukünftigen Benutzerstudie. Dieses Dokument beschreibt unser Entwurfprozess, Herausforderungen, und Überlegungen durch die Plannung der Benutzerstudie und dazu gehörige Software.
  • Thumbnail Image
    ItemOpen Access
    Augmented visualization guidance for wire placement in timber fabrication
    (2021) Zhu, Marco
    Augmented reality has become a broad area over time, which opens up many opportunities, also for industry. Nevertheless, digital solutions have not yet been used for some industrial applications. We focus on the use case “wire placement in timber fabrication”. The task here is to place and fix a cable along a certain route on a timber panel. However, there are several important factors and risks to consider that could cause the task to fail. Usability and efficiency play an essential role in optimally supporting use cases like this. Furthermore, we hope to make the task of this special industrial use case easier for workers by using augmented reality. For such an optimization, the design of a suitable visualization as part of the augmented reality system is indispensable. We constructed possible virtual representations for this use case and developed different suitable prototypes. Based on a user study, we compared the visualizations of these prototypes, evaluated their efficiency and user experience by measuring the workload, usability, task completion time, and determining error rates. By analyzing the developed visualization prototypes, a certain prototype proved to be optimal. With this, the route of the cable is shown as a path on the timber plate and displayed in color. The efficiency differences between this prototype and the other prototypes, supported by augmented reality, are not severe. The use of the augmented reality system turned out to be an essential enrichment. Compared to an equivalent system that is not supported by augmented reality, the developed augmented reality systems showed clear advantages. The suitability of this prototype has been checked and proven through a dry run. The task of the use case could be carried out successfully while the important factors and risks were also considered. The final fabrication has yet to be carried out.
  • Thumbnail Image
    ItemOpen Access
    On-the-go authoring visualizations through wearable keyboards
    (2021) Dosdall, Sarah
    Nowadays, mobile computing allows users to take advantage of a computer anywhere and anytime. Complex interactions like text entry or programming on-the-go remain challenging. This is due to the lack of input options via keys [FZ94]. One option for solving these problems are chorded keyboards that are connected to the mobile computing device via Bluetooth. The main feature of keyboards is the creation of characters by playing chords and not by single keystrokes. Furthermore, the keyboards have a small size due to their wearability. In this thesis, the chorded keyboard Tap Strap 2 is evaluated as a possible input tool for AVAR, a tool for the visualisation of data in Augmented Reality. For this purpose, a special mapping of the Tap Strap combinations was created that is suitable for programming Pharo code. The focus of the thesis is the design, implementation, and preliminary evaluation of a web application called Learn2Tap. This application is designed to help users learn the Tap Strap combinations and train them to write Pharo code using the Tap Strap. The usability of the Tap Strap and Learn2Tap was evaluated through a 20-day user study. Users were given 15 minutes daily to use Learn2Tap. The outcome of the study was determined through interviews, user tracking, weekly testing and daily saving of learning status. The result of the study is that the users would not choose to use the Tap Strap as an input device because of the difficulties they encountered. However, if they had to learn the combinations of the Tap Strap a second time, they would use Learn2Tap again.
  • Thumbnail Image
    ItemOpen Access
    Investigating the design and usability of 360° image annotations in the context of campus accessibility
    (2024) König, Solveigh
    Mobility enables equal participation in social life and fulfils basic human needs. Students with mobility impairments face many problems when travelling to target locations at a university caused by the design of the physical environment. This often forces them to choose longer and partially more complex routes. Consequently, they have different travel behaviours and need to develop a more detailed plan in advance than students without disabilities. For developing a plan, reliable and current accessibility information, especially for buildings is crucial. Currently, the amount and level of detail of information, particularly about the interior of university buildings, is rarely provided online. This makes virtual reality technology a promising solution. In this thesis, we want to investigate the design and usability of a virtual 360° tour focusing on accessibility information for a university campus. Therefore a prototype for one building at the University of Stuttgart has been implemented, including visualizations with accessibility information. The requirements for the prototype were collected with a focus group, an online survey and literature research. The virtual tour allows users to individually assess the accessibility of the building by virtually walking around and receiving hints and navigations. The presented approach was evaluated in a user study and is considered a very helpful tool that should be extended to the whole university campus in the future. The results of this work show that visual information sources have great significance and that size data about doors, entrances and corridors is important when planning a campus visit.
  • Thumbnail Image
    ItemOpen Access
    Entwicklung eines SenseGlove-basierten Programms zur Erstellung und Manipulation von Molekülmodellen via VR
    (2020) Gebhardt, Patrick
    Das Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung eines Molekülbaukastens für Virtual Reality (VR) mit der Nutzung der SenseGlove. Bei bisherigen Systemen fehlt durch die zweidimensionale Betrachtung der räumliche Aspekt, wobei die visuelle Erfassung der modellierten Objekte erschwert wird. Außerdem ist es bei gewöhnlichen PC Anwendungen nicht möglich die virtuellen Strukturen haptisch zu erfassen, wodurch die Kräfte zwischen den Atomen für den Nutzer nicht spürbar sind. Durch die Verwendung der SenseGlove soll dabei ein intuitives Greifen und Interagieren mit virtuellen Objekten möglich gemacht werden. Der VR Molekülbaukasten unterstützt alle nötigen Grundtransformationen, um Kohlenstoffmodelle zu erstellen. Dabei stellt er vereinfachte Formen der intermolekularen Kräfte dar. Die erstellten Modelle können nach dem Erstellen exportiert und wieder verwendet werden. In einer Studie wurde der entwickelte VR Molekülbaukasten mit anderen bereits bestehenden Systemen verglichen. Die Ergebnisse dieser Studie belegen, dass der VR Molekülbaukasten ein innovatives Programm ist, welches ein überdurchschnittliches Nutzerfeedback liefert. Verglichen mit einem Handbaukasten, bewegt sich der VR Molekülbaukasten in Sachen natürlicher Interaktion mit diesem auf einem Level. Zusätzlich enthält er sämtliche Vorteile eines PC Programms. Für den Prototypen bedeutet das, dass eine Weiterentwicklung in der Zukunft sinnvoll wäre. Durch das Feedback der Studienteilnehmer wurden bereits einige mögliche Richtungen aufgezeigt, in die sinnvolle Weiterentwicklungen stattfinden könnten. Eine denkbare Innovation wäre eine portable Version ohne SenseGlove. Jedoch erscheint das Hinzufügen von neuen Funktionen, wie beispielsweise einer Skalierungsmöglichkeit oder ein vollständiges Periodensystem an nutzbaren Atomen, als mindestens genauso sinnvoll.
  • Thumbnail Image
    ItemOpen Access
    Real-time and post-hoc-visualizations of keyboard performances as a support for music education
    (2020) Bauer, Florian
    Wir haben einen Prototyp für die Visualisierung von Fehlern beim Üben am Klavier entwickelt. Dieser Prototyp soll Klavieranfängern, die noch kein gut entwickeltes Gehör haben, den Einstieg erleichtern und ihnen helfen, ihre eigenen Fehler besser zu erkennen. In unseren Visualisierungen können Noten in klassischer Notation, in Blocknotation oder als Piano Roll dargestellt werden. Noten in der Blocknotation haben die Form eines Rechtecks mit abgerundeten Ecken und werden anstelle der klassischen Notenköpfe mit einer ihrer Dauer entsprechenden Länge gezeichnet. Der Benutzer kann sein Klavierspiel live visualisieren, speichern und die Aufnahmen später analysieren. Aufnahme- und ground truth Noten werden je nach Notation und Visualisierung nebeneinander oder aufeinander visualisiert. Wir haben einen Algorithmus entwickelt, der aufgezeichnete und ground truth Noten miteinander vergleicht, damit die enthaltene Fehler farbkodierte werden können. Basierend auf der Piano Roll entwarfen wir eine Heatmap-Visualisierung, bei der alle Noten in Zeitscheiben unterteilt werden und diese Scheiben unterschiedliche Farben erhalten, je nachdem, ob die Aufnahme- und die ground truth Note in derselben Zeitscheibe liegen. In unserer Auswertung durch eine Fallstudie kamen wir zu dem Schluss, dass nur die Piano Roll Notation geeignet ist, mehrere Aufnahmen gleichzeitig zu visualisieren. Die Blocknotation eignet sich für die Darstellung des Vergleichs einzelner Aufnahmen. Außerdem ist die klassische Notation in diesem Stadium im Allgemeinen ungeeignet, da in ihr mehrere Noten in einem engen Bereich schnell unübersichtlich werden. Der Fehleranalyse-Algorithmus erfüllt seinen Zweck, wenn das vorgegebene Tempo eingehalten wird. Andernfalls kann es vorkommen, dass Noten falsch zugeordnet werden.
  • Thumbnail Image
    ItemOpen Access
    System zur visuellen Analyse for Daten der kontinuierlichen Glukosemessung von Diabetes-Patienten
    (2021) Kaya, Muhammed
    Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der visuellen Analyse von Daten der kontinuierlichen Glukosemessung. Hierzu wird ein Visualisierungssystem entwickelt, welches in der Lage ist, Muster und Ausreißer in den Daten mithilfe von verschiedenen Visualisierungen darzustellen und dazugehörige Statistiken zur Auswertung der Daten zu generieren. Erreicht wird dies mithilfe von unüberwachtem maschinellen Lernen in Kombination mit klassischen Zeitreihen-Visualisierungen. Zunächst werden theoretische Grundlagen gemeinsam mit aktuellen Visualisierungsansätzen aus verschiedenen verwandten Arbeiten vermittelt. Darauf basierend wird ein Visualisierungsansatz für die Analyse der Daten vorgestellt. Diese beinhalten Kastengrafiken, Heatmaps, Linien-, Säulen-, Kreis- und Streudiagramme. Schließlich wird dazu ein Visualisierungssystem realisiert, welches in Form von drei Fallstudien evaluiert wird. Dafür werden reale Daten verwendet, die aus der kontinuierlichen Glukosemessung verschiedener Patienten/-innen entstanden sind. Die Ergebnisse der Fallstudien konnten zeigen, dass sich der Einsatz von unüberwachten maschinellen Lernverfahren in Kombination mit klassischen Zeitreihen-Visualisierungen für die Erkennung von Mustern und Ausreißern in den Daten verwenden lassen.
  • Thumbnail Image
    ItemOpen Access
    Exploring the need for inclusive avatar design
    (2022) Halach, Tim
    This thesis performs an initial exploration of the topic of avatars with disability. Therefore some related topics are explored, namely VR, avatars and the concepts of immersion, presence and embodiment. Further a survey is conducted to gauge peoples opinion on and thoughts about avatars with disability. Finally a study is conceptualised which aims to find how comfortable disabled people are with using avatars with disability and which reactions they get from others. The survey shows that participants were not opposed to the idea of providing avatars with disability for those who want them however they were more hesitant when asked if they themselves would use such avatars.
  • Thumbnail Image
    ItemOpen Access
    Improving instruction conveyance in human-to-human collaboration tasks using Augmented Reality
    (2023) Aygün, Elif Dilara
    Displaying instructions using Augmented Reality (AR) is a widely explored field, especially in the industry. AR applications have been shown to decrease the time required to complete a given task and the number of errors per employee. However, the potential of collaboration for this scenario has not been exhaustively researched yet. There is already research on task conveyance interfaces for collaborative scenarios by employing head-mounted displays (HMDs). To utilize AR, HMDs are an option but there are also mobile devices like smartphones and tablets, which have the advantage of being cheaper and more familiar to users. We extended the previous work with HMDs by developing a mobile interface for human craft use case where two people work together in collaboration. We developed a mobile application for hand-held displays (HHDs) which receives instructions together with the already developed HMD application. The interface furthermore includes features to support collaboration, such as progress bars visualizing the partners and the users own progress. We followed with a user study, mainly comparing the usability and mental demand of the HMD and HHD user interface. Additionally, we derived some future research topics, making the study partially exploratory. The results showed that the HMD condition outperformed the HHD, by scoring slightly higher in usability. Participants favored HMDs for their hands-free operation and more stable tracking, though downsides such as a limited Field of View (FOV) and high learning curve were noted. The qualitative insights further revealed that the HHD interface was preferred for its familiarity. We suggest clearer collaboration roles and addressing tracking limitations for further studies. Despite the HMD interface's higher performance, participants expressed interest in using mobile systems such as ours for home furniture assembly, suggesting avenues for further exploration in AR interfaces.