Virtuaalitodellisuuden hyödyntäminen neglect-oireyhtymän hoidossa ja diagnoosissa

Tiivistelmä. Työn tarkoituksena on selvittää virtuaalitodellisuuden hyötyjä neglect-oireyhtymän hoidossa ja diagnoosissa tämänhetkisenä ja tulevaisuuden työkaluna. Menetelminä käytettiin Peili Vision Oy:n ohjelmistoa, jonka tutkimusmenetelmän keskeisimpänä osana neglect-oireyhtymälle suunniteltu harjoite Shoot Targets. Terveen koehenkilön osumatarkkuus minuutin mittaisessa testissä oli täydet 100 %. Neglect-potilaan dataa ei voitu tämän työn aikana kerätä työn laajuuden ja potilastietojen aiheuttamien rajoitteiden vuoksi. Virtuaaliympäristön mukanaan tuoma monipuolisuus ja teknologian nopeasti edistyvä kehitys ja helppokäyttöisyys luovat pohjan uusille hoitokeinoille ja diagnosointimenetelmille neglect-oireyhtymälle. Peili Visionin suunnittelema Shoot Targets -harjoite soveltuu hyvin neglect-potilaille avaruudellisen hahmottamisen kuntoutukseen ja testin helppous sekä datan selkeys helpottavat tekemään itsenäisiä harjoitteita, sekä seuraamaan kehitystä harjoitteiden välillä. Varsinaisen neglect-potilaan datan puute lopputyöstä jättää tilaa jatkotutkimuksille niin harjoitusmuodon tehokkuuden arviointiin, kuin diagnosointimenetelmän potentiaalin arviointiin.Virtual reality usage in the rehabilitation and diagnosis of neglect disorder. Abstract. Objective of the study is to evaluate virtual reality as a tool for treating and diagnosing neglect disorder now and in the future. Peili Vision’s product for neurological rehabilitation was used to evaluate and gather data for the study. Shoot Targets exercise, which is designed for Neglect disorder, was used to gather data from a healthy test subject. Healthy test subject got a perfect score of 100%. Because of the limitations of the thesis and patient record’s confidentiality I was unable to gather data from a neglect patient. Current and future advancements in virtual reality technology brings a lot of possibilities for the rehabilitation and diagnosis of neglect disorder. Peili Vision’s Shoot Targets exercise is a good tool for evaluation and rehabilitation of neglect disorder because of its simplicity and easy to analyse data. The lack of a real patient data prevented further analysis of the effects of the rehabilitation technique and left an opening for further studies in the same field focusing on the aspects of the quality of rehabilitation and the possibilities in the diagnosis of neglect disorder

Measuring user experience for virtual reality

In recent years, Virtual Reality (VR) and 3D User Interfaces (3DUI) have seen a drastic increase in popularity, especially in terms of consumer-ready hardware and software. These technologies have the potential to create new experiences that combine the advantages of reality and virtuality. While the technology for input as well as output devices is market ready, only a few solutions for everyday VR - online shopping, games, or movies - exist, and empirical knowledge about performance and user preferences is lacking. All this makes the development and design of human-centered user interfaces for VR a great challenge. This thesis investigates the evaluation and design of interactive VR experiences. We introduce the Virtual Reality User Experience (VRUX) model based on VR-specific external factors and evaluation metrics such as task performance and user preference. Based on our novel UX evaluation approach, we contribute by exploring the following directions: shopping in virtual environments, as well as text entry and menu control in the context of everyday VR. Along with this, we summarize our findings by design spaces and guidelines for choosing optimal interfaces and controls in VR.In den letzten Jahren haben Virtual Reality (VR) und 3D User Interfaces (3DUI) stark an Popularität gewonnen, insbesondere bei Hard- und Software im Konsumerbereich. Diese Technologien haben das Potenzial, neue Erfahrungen zu schaffen, die die Vorteile von Realität und Virtualität kombinieren. Während die Technologie sowohl für Eingabe- als auch für Ausgabegeräte marktreif ist, existieren nur wenige Lösungen für den Alltag in VR - wie Online-Shopping, Spiele oder Filme - und es fehlt an empirischem Wissen über Leistung und Benutzerpräferenzen. Dies macht die Entwicklung und Gestaltung von benutzerzentrierten Benutzeroberflächen für VR zu einer großen Herausforderung. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Evaluation und Gestaltung von interaktiven VR-Erfahrungen. Es wird das Virtual Reality User Experience (VRUX)- Modell eingeführt, das auf VR-spezifischen externen Faktoren und Bewertungskennzahlen wie Leistung und Benutzerpräferenz basiert. Basierend auf unserem neuartigen UX-Evaluierungsansatz leisten wir einen Beitrag, indem wir folgende interaktive Anwendungsbereiche untersuchen: Einkaufen in virtuellen Umgebungen sowie Texteingabe und Menüsteuerung im Kontext des täglichen VR. Die Ergebnisse werden außerdem mittels Richtlinien zur Auswahl optimaler Schnittstellen in VR zusammengefasst

Advancing proxy-based haptic feedback in virtual reality

This thesis advances haptic feedback for Virtual Reality (VR). Our work is guided by Sutherland's 1965 vision of the ultimate display, which calls for VR systems to control the existence of matter. To push towards this vision, we build upon proxy-based haptic feedback, a technique characterized by the use of passive tangible props. The goal of this thesis is to tackle the central drawback of this approach, namely, its inflexibility, which yet hinders it to fulfill the vision of the ultimate display. Guided by four research questions, we first showcase the applicability of proxy-based VR haptics by employing the technique for data exploration. We then extend the VR system's control over users' haptic impressions in three steps. First, we contribute the class of Dynamic Passive Haptic Feedback (DPHF) alongside two novel concepts for conveying kinesthetic properties, like virtual weight and shape, through weight-shifting and drag-changing proxies. Conceptually orthogonal to this, we study how visual-haptic illusions can be leveraged to unnoticeably redirect the user's hand when reaching towards props. Here, we contribute a novel perception-inspired algorithm for Body Warping-based Hand Redirection (HR), an open-source framework for HR, and psychophysical insights. The thesis concludes by proving that the combination of DPHF and HR can outperform the individual techniques in terms of the achievable flexibility of the proxy-based haptic feedback.Diese Arbeit widmet sich haptischem Feedback für Virtual Reality (VR) und ist inspiriert von Sutherlands Vision des ultimativen Displays, welche VR-Systemen die Fähigkeit zuschreibt, Materie kontrollieren zu können. Um dieser Vision näher zu kommen, baut die Arbeit auf dem Konzept proxy-basierter Haptik auf, bei der haptische Eindrücke durch anfassbare Requisiten vermittelt werden. Ziel ist es, diesem Ansatz die für die Realisierung eines ultimativen Displays nötige Flexibilität zu verleihen. Dazu bearbeiten wir vier Forschungsfragen und zeigen zunächst die Anwendbarkeit proxy-basierter Haptik durch den Einsatz der Technik zur Datenexploration. Anschließend untersuchen wir in drei Schritten, wie VR-Systeme mehr Kontrolle über haptische Eindrücke von Nutzern erhalten können. Hierzu stellen wir Dynamic Passive Haptic Feedback (DPHF) vor, sowie zwei Verfahren, die kinästhetische Eindrücke wie virtuelles Gewicht und Form durch Gewichtsverlagerung und Veränderung des Luftwiderstandes von Requisiten vermitteln. Zusätzlich untersuchen wir, wie visuell-haptische Illusionen die Hand des Nutzers beim Greifen nach Requisiten unbemerkt umlenken können. Dabei stellen wir einen neuen Algorithmus zur Body Warping-based Hand Redirection (HR), ein Open-Source-Framework, sowie psychophysische Erkenntnisse vor. Abschließend zeigen wir, dass die Kombination von DPHF und HR proxy-basierte Haptik noch flexibler machen kann, als es die einzelnen Techniken alleine können

Text Entry in Immersive Head-Mounted Display-Based Virtual Reality Using Standard Keyboards

We study the performance and user experience of two popular mainstream text entry devices, desktop keyboards and touchscreen keyboards, for use in Virtual Reality (VR) applications. We discuss the limitations arising from limited visual feedback, and examine the efficiency of different strategies of use. We analyze a total of 24 hours of typing data in VR from 24 participants and find that novice users are able to retain about 60% of their typing speed on a desktop keyboard and about 40-45\% of their typing speed on a touchscreen keyboard. We also find no significant learning effects, indicating that users can transfer their typing skills fast into VR. Besides investigating baseline performances, we study the position in which keyboards and hands are rendered in space. We find that this does not adversely affect performance for desktop keyboard typing and results in a performance trade-off for touchscreen keyboard typing