Personalization in cultural heritage: the road travelled and the one ahead

Over the last 20 years, cultural heritage has been a favored domain for personalization research. For years, researchers have experimented with the cutting edge technology of the day; now, with the convergence of internet and wireless technology, and the increasing adoption of the Web as a platform for the publication of information, the visitor is able to exploit cultural heritage material before, during and after the visit, having different goals and requirements in each phase. However, cultural heritage sites have a huge amount of information to present, which must be filtered and personalized in order to enable the individual user to easily access it. Personalization of cultural heritage information requires a system that is able to model the user (e.g., interest, knowledge and other personal characteristics), as well as contextual aspects, select the most appropriate content, and deliver it in the most suitable way. It should be noted that achieving this result is extremely challenging in the case of first-time users, such as tourists who visit a cultural heritage site for the first time (and maybe the only time in their life). In addition, as tourism is a social activity, adapting to the individual is not enough because groups and communities have to be modeled and supported as well, taking into account their mutual interests, previous mutual experience, and requirements. How to model and represent the user(s) and the context of the visit and how to reason with regard to the information that is available are the challenges faced by researchers in personalization of cultural heritage. Notwithstanding the effort invested so far, a definite solution is far from being reached, mainly because new technology and new aspects of personalization are constantly being introduced. This article surveys the research in this area. Starting from the earlier systems, which presented cultural heritage information in kiosks, it summarizes the evolution of personalization techniques in museum web sites, virtual collections and mobile guides, until recent extension of cultural heritage toward the semantic and social web. The paper concludes with current challenges and points out areas where future research is needed

User-centred design of flexible hypermedia for a mobile guide: Reflections on the hyperaudio experience

A user-centred design approach involves end-users from the very beginning. Considering users at the early stages compels designers to think in terms of utility and usability and helps develop the system on what is actually needed. This paper discusses the case of HyperAudio, a context-sensitive adaptive and mobile guide to museums developed in the late 90s. User requirements were collected via a survey to understand visitors’ profiles and visit styles in Natural Science museums. The knowledge acquired supported the specification of system requirements, helping defining user model, data structure and adaptive behaviour of the system. User requirements guided the design decisions on what could be implemented by using simple adaptable triggers and what instead needed more sophisticated adaptive techniques, a fundamental choice when all the computation must be done on a PDA. Graphical and interactive environments for developing and testing complex adaptive systems are discussed as a further step towards an iterative design that considers the user interaction a central point. The paper discusses how such an environment allows designers and developers to experiment with different system’s behaviours and to widely test it under realistic conditions by simulation of the actual context evolving over time. The understanding gained in HyperAudio is then considered in the perspective of the developments that followed that first experience: our findings seem still valid despite the passed time

A NOVEL AUGMENTED REALITY BASED SYSTEM FOR PROVIDING MAINTENANCE ASSISTANCE

Ph.DDOCTOR OF PHILOSOPH

An Inertial Device-based User Interaction with Occlusion-free Object Handling in a Handheld Augmented Reality

Augmented Reality (AR) is a technology used to merge virtual objects with real environments in real-time. In AR, the interaction which occurs between the end-user and the AR system has always been the frequently discussed topic. In addition, handheld AR is a new approach in which it delivers enriched 3D virtual objects when a user looks through the device’s video camera. One of the most accepted handheld devices nowadays is the smartphones which are equipped with powerful processors and cameras for capturing still images and video with a range of sensors capable of tracking location, orientation and motion of the user. These modern smartphones offer a sophisticated platform for implementing handheld AR applications. However, handheld display provides interface with the interaction metaphors which are developed with head-mounted display attached along and it might restrict with hardware which is inappropriate for handheld. Therefore, this paper will discuss a proposed real-time inertial device-based interaction technique for 3D object manipulation. It also explains the methods used such for selection, holding, translation and rotation. It aims to improve the limitation in 3D object manipulation when a user can hold the device with both hands without requiring the need to stretch out one hand to manipulate the 3D object. This paper will also recap of previous works in the field of AR and handheld AR. Finally, the paper provides the experimental results to offer new metaphors to manipulate the 3D objects using handheld devices

Collaborative geographic visualization

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia do Ambiente, perfil Gestão e Sistemas AmbientaisThe present document is a revision of essential references to take into account when developing ubiquitous Geographical Information Systems (GIS) with collaborative visualization purposes. Its chapters focus, respectively, on general principles of GIS, its multimedia components and ubiquitous practices; geo-referenced information visualization and its graphical components of virtual and augmented reality; collaborative environments, its technological requirements, architectural specificities, and models for collective information management; and some final considerations about the future and challenges of collaborative visualization of GIS in ubiquitous environment

The magic lens box: simplifying the development of mixed reality games

Mixed Reality games are becoming more and more popular these days and offer unique experiences to the players. However, development of such games typically still requires expert knowledge and access to Mixed Reality toolkits or frameworks. In this paper, we present the so-called Magic Lens Box that follows a different approach. Based on standard hardware The Magic Lens Box enables game designers with little technological background to create their own Mixed Reality games in a simple yet powerful fashion. We further outline the development process of the magic Lens Box, describe the conceptual model behind it and discuss three games that have been developed with our system. Evaluation of these games shows the viability of our approach, enabling the creation of a variety of rather different Mixed reality games while keeping the development process simple

360º hypervideo

Tese de mestrado em Informática, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2011Nesta dissertação descrevemos uma abordagem para o design e desenvolvimento de uma interface imersiva e interactiva para a visualização e navegação de hipervídeos em 360º através da internet. Estes tipos de hipervídeos permite aos utilizadores movimentarem-se em torno de um eixo para visualizar os conteúdos dos vídeos em diferentes ângulos e acedê los de forma eficiente através de hiperligações. Desafios para a apresentação deste tipo de hipervídeos incluem: proporcionar aos utilizadores uma interface adequada que seja capaz de explorar conteúdos em 360º num ecrã normal, onde o vídeo deve mudar de perspectiva para que os utilizadores sintam que estão a olhar ao redor, e formas de navegação adequadas para compreenderem facilmente a estrutura do hipervídeo, mesmo quando as hiperligações estejam fora do alcance do campo de visão. Os dispositivos para a captura de vídeo em 360º, bem como as formas de os disponibilizar na Web, são cada vez mais comuns e acessíveis ao público em geral. Neste contexto, é pertinente explorar formas e técnicas de navegação para visualizar e interagir com hipervídeos em 360º. Tradicionalmente, para visualizar o conteúdo de um vídeo, o utilizador fica limitado à região para onde a câmara estava apontada durante a sua captura, o que significa que o vídeo resultante terá limites laterais. Com a gravação de vídeo em 360º, já não há estes limites: abrindo novas direcções a explorar. Um player de hipervídeo em 360º vai permitir aos utilizadores movimentarem-se à volta para visualizar o resto do conteúdo e aceder de forma fácil às informações fornecidas pelas hiperligações. O vídeo é um tipo de informação muito rico que apresenta uma enorme quantidade de informação que muda ao longo do tempo. Um vídeo em 360º apresenta ainda mais informações ao mesmo tempo e acrescenta desafios, pois nem tudo está dentro do nosso campo de visão. No entanto, proporciona ao utilizador uma nova experiência de visualização potencialmente imersiva. Exploramos técnicas de navegação para ajudar os utilizadores a compreenderem e navegarem facilmente um espaço de hipervídeo a 360º e proporcionar uma experiência de visualização a outro nível, através dum espaço hipermédia imersivo. As hiperligações levam o utilizador para outros conteúdos hipermédia relacionados, tais como textos, imagens e vídeos ou outras páginas na Web. Depois de terminar a reprodução ou visualização dos conteúdos relacionados, o utilizador poderá retornar à posição anterior no vídeo. Através da utilização de técnicas de sumarização, podemos ainda fornecer aos utilizadores um sumário de todo o conteúdo do vídeo para que possam visualizá-lo e compreendê-lo duma forma mais eficiente e flexível, sem necessitar de visualizar o vídeo todo em sequência. O vídeo tem provado ser uma das formas mais eficientes de comunicação, permitindo a apresentação de um leque enorme e variado de informação num curto período de tempo. Os vídeos em 360º podem fornecer ainda mais informação, podendo ser mapeados sobre projecções cilíndricas ou esféricas. A projecção cilíndrica foi inventada em 1796 pelo pintor Robert Barker de Edimburgo que obteve a sua patente. A utilização de vídeo na Web tem consistido essencialmente na sua inclusão nas páginas, onde são visualizados de forma linear, e com interacções em geral limitadas às acções de play e pause, fast forward e reverse. Nos últimos anos, os avanços mais promissores no sentido do vídeo interactivo parecem ser através de hipervídeo, proporcionando uma verdadeira integração do vídeo em espaços hipermédia, onde o conteúdo pode ser estruturado e navegado através de hiperligações definidas no espaço e no tempo e de mecanismos de navegação interactivos flexíveis. Ao estender o conceito de hipervídeo para 360º, surgem novos desafios, principalmente porque grande parte do conteúdo está fora do campo de visão. O player de hipervídeo a 360º tem que fornecer aos utilizadores mecanismos apropriados para facilitar a percepção da estrutura do hipervídeo, para navegar de forma eficiente no espaço hipervídeo a 360º e idealmente proporcionar uma experiência imersiva. Para poder navegar num espaço hipervídeo a 360º, necessitamos de novos mecanismos de navegação. Apresentamos os principais mecanismos concebidos para visualização deste tipo de hipervídeo e soluções para os principais desafios em hipermédia: desorientação e sobrecarga cognitiva, agora no contexto de 360º. Focamos, essencialmente, os mecanismos de navegação que ajudam o utilizador a orientar-se no espaço de 360º. Desenvolvemos uma interface que funciona por arrastamento para a navegação no vídeo em 360º. Esta interface permite que o utilizador movimente o vídeo para visualizar o conteúdo em diferentes ângulos. O utilizador só precisa de arrastar o cursor para a esquerda ou para a direita para movimentar o campo de visão. Pode no entanto movimentar-se apenas para um dos lados para dar a volta sem qualquer tipo de limitação. A percepção da localização e do ângulo de visualização actual tornou-se um problema devido à falta de limites laterais. Durante os nossos testes, muitos utilizadores sentiram-se perdidos no espaço de 360º, sem saber que ângulos é que estavam a visualizar. Em hipervídeo, a percepção de hiperligações é mais desafiante do que em hipermédia tradicional porque as hiperligações podem ter duração, podem coexistir no tempo e no espaço e o vídeo muda ao longo do tempo. Assim, são precisos mecanismos especiais, para torná-las perceptíveis aos utilizadores. Em hipervídeo em 360º, grande parte do conteúdo é invisível ao utilizador por não estar no campo de visão, logo será necessário estudar novas abordagens e mecanismos para indicar a existência de hiperligações. Criámos os Hotspots Availability e Location Indicators para permitir aos utilizadores saberem a existência e a localização de cada uma das hiperligações. O posicionamento dos indicadores de hotspots availabity no eixo da ordenada, nas margens laterais do vídeo, serve para indicar em que posição vertical está cada uma das hiperligações. O tamanho do indicador serve para indicar a distância do hotspot em relação ao ângulo de visualização. Quanto mais perto fica o hotspot, maior é o indicador. Os indicadores são semi-transparentes e estão posicionados nas margens laterais para minimizar o impacto que têm sobre o conteúdo do vídeo. O Mini Map também fornece informações acerca da existência e localização de hotspots, que deverão conter alguma informação do conteúdo de destino, para que o utilizador possa ter alguma expectativa acerca do que vai visualizar depois de seguir a hiperligação. Uma caixa de texto com aspecto de balão de banda desenhada permite acomodar várias informações relevantes. Quando os utilizadores seleccionam o hotspot, poderão ser redireccionados para um tempo pré-definido do vídeo ou uma página com informação adicional ou a selecção pode ser memorizada pelo sistema e o seu conteúdo ser mostrado apenas quando o utilizador desejar, dependendo do tipo de aplicação. Por exemplo, se a finalidade do vídeo for o apoio à aprendizagem (e-learning), pode fazer mais sentido abrir logo o conteúdo da hiperligação, pois os utilizadores estão habituados a ver aquele tipo de informação passo a passo. Se o vídeo for de entretenimento, os utilizadores provavelmente não gostam de ser interrompidos pela abertura do novo conteúdo, podendo optar pela memorização da hiperligação, e pelo seu acesso posterior, quando quiserem. Para além do título e da descrição do vídeo, o modo Image Map fornece uma visualização global do conteúdo do vídeo. As pré-visualizações (thumbnails) referem-se às cenas do vídeo e são representadas através duma projecção cilíndrica, para que todo o conteúdo ao longo do tempo possa ser visualizado. Permite também, de forma sincronizada, saber a cena actual e oferece ao utilizador a possibilidade de navegar para outras cenas. Toda a área de pré-visualização é sensível ao clique e determina as coordenadas da pré-visualização que o utilizador seleccionou. Uma versão mais condensada disponibiliza apenas a pré-visualização da parte central de cada uma das cenas. Permite a apresentação simultânea de um maior número de cenas, mas limita a visualização e a flexibilidade para navegar para o ângulo desejado de forma mais directa. Algumas funcionalidades também foram adicionadas à linha de tempo (timeline), ou Barra de Progresso. Para além dos tradicionais botões de Play, Pause e Tempo de Vídeo, estendemos a barra para adaptar a algumas características de uma página Web. Como é um Player desenvolvido para funcionar na internet, precisamos de ter em conta que é preciso tempo para carregar o vídeo. A barra de bytes loaded indica ao utilizador o progresso do carregamento do vídeo e não permite que o utilizador aceda às informações que ainda não foram carregadas. O hiperespaço é navegado em contextos espácio-temporais que a história recorda. A barra de memória, Memory Bar, fornece informação ao utilizador acerca das partes do vídeo que já foram visualizadas. O botão Toogle Full Screen alterna o modo de visualização do vídeo entre full e standard screen . O modo full screen leva o utilizador para fora das limitações do browser e maximiza o conteúdo do vídeo para o tamanho do ecrã. É mais um passo para um modo de visualização imersiva, por exemplo numa projecção 360º dentro duma Cave, como estamos a considerar explorar em trabalho futuro. Nesta dissertação, apresentamos uma abordagem para a visualização e interacção de vídeos em 360º. A navegação num espaço de vídeo em 360º apresenta uma nova experiência para grande parte das pessoas e não existem ainda intuições consistentes sobre o comportamento deste tipo de navegação. Os utilizadores, muito provavelmente, vão sentir o problema que inicialmente houve com o hipertexto, em que o utilizador se sentia perdido no hiperespaço. Por isso, o Player de Hipervídeo a 360º tem que ser o mais claro e eficaz possível para que os utilizadores possam interagir facilmente. O teste de usabilidade foi feito com base no questionário USE e entrevistas aos utilizadores de modo a determinar a usabilidade e experiência de acordo com os seus comentários, sugestões e preocupações sobre as funcionalidades, mecanismos de acesso ou de representação de informação fornecidos. Os resultados dos testes e comentários obtidos, permitiu-nos obter mais informação sobre a usabilidade do player e identificar as possíveis melhorias. Em resumo, os comentários dos utilizadores foram muito positivos e úteis que nos ajudará a continuar a trabalhar na investigação do Hipervídeo 360º. O trabalho futuro consiste na realização de mais testes de usabilidade e desenvolvimento de diferentes versões do Player de Hipervídeo em 360º, com mecanismos de navegação revistos e estendidos, com base nos resultados das avaliações. O Player de Hipervídeo em 360º não deverá ser apenas uma aplicação para Web, deverá poder integrar com quiosques multimédia ou outras instalações imersivas. Provavelmente serão necessárias novas funcionalidades e tipos de navegação para adaptar a diferentes contextos. O exemplo do Player de Hipervídeo em 360º apresentado neste artigo utiliza um Web browser e um rato como meio de apresentação e interacção. Com o crescimento das tecnologias de vídeo 3D, multi-toque e eye-tracking, podem surgir novas formas de visualização e de interacção com o espaço 360º. Estas novas formas trazem novos desafios mas também um potencial acrescido de novas experiências a explorar.In traditional video, the user is locked to the angle where the camera was pointing to during the capture of the video. With 360º video recording, there are no longer these boundaries, and 360º video capturing devices are becoming more common and affordable to the general public. Hypervideo stretches boundaries even further, allowing to explore the video and to navigate to related information. By extending the hypervideo concept into the 360º video, which we call 360º hypervideo, new challenges arise. Challenges for presenting this type of hypervideo include: providing users with an appropriate interface capable to explore 360º contents, where the video should change perspective so that the users actually get the feeling of looking around; and providing the appropriate affordances to understand the hypervideo structure and to navigate it effectively in a 360º hypervideo space, even when link opportunities arise in places outside the current viewport. In this thesis, we describe an approach to the design and development of an immersive and interactive interface for the visualization and navigation of 360º hypervideos. Such interface allow users to pan around to view the contents in different angles and effectively access related information through the hyperlinks. Then a user study was conducted to evaluate the 360º Hypervideo Player’s user interface and functionalities. By collecting specific and global comments, concerns and suggestions for functionalities and access mechanisms that would allow us to gain more awareness about the player usability and identify directions for improvements and finally we draw some conclusions and opens perspectives for future work