Multi-Sensory Interaction for Blind and Visually Impaired People

This book conveyed the visual elements of artwork to the visually impaired through various sensory elements to open a new perspective for appreciating visual artwork. In addition, the technique of expressing a color code by integrating patterns, temperatures, scents, music, and vibrations was explored, and future research topics were presented. A holistic experience using multi-sensory interaction acquired by people with visual impairment was provided to convey the meaning and contents of the work through rich multi-sensory appreciation. A method that allows people with visual impairments to engage in artwork using a variety of senses, including touch, temperature, tactile pattern, and sound, helps them to appreciate artwork at a deeper level than can be achieved with hearing or touch alone. The development of such art appreciation aids for the visually impaired will ultimately improve their cultural enjoyment and strengthen their access to culture and the arts. The development of this new concept aids ultimately expands opportunities for the non-visually impaired as well as the visually impaired to enjoy works of art and breaks down the boundaries between the disabled and the non-disabled in the field of culture and arts through continuous efforts to enhance accessibility. In addition, the developed multi-sensory expression and delivery tool can be used as an educational tool to increase product and artwork accessibility and usability through multi-modal interaction. Training the multi-sensory experiences introduced in this book may lead to more vivid visual imageries or seeing with the mind’s eye

Analysis and Modular Approach for Text Extraction from Scientific Figures on Limited Data

Scientific figures are widely used as compact, comprehensible representations of important information. The re-usability of these figures is however limited, as one can rarely search directly for them, since they are mostly indexing by their surrounding text (e. g., publication or website) which often does not contain the full-message of the figure. In this thesis, the focus is on making the content of scientific figures accessible by extracting the text from these figures. A modular pipeline for unsupervised text extraction from scientific figures, based on a thorough analysis of the literature, was built to address the problem. This modular pipeline was used to build several unsupervised approaches, to evaluate different methods from the literature and new methods and method combinations. Some supervised approaches were built as well for comparison. One challenge, while evaluating the approaches, was the lack of annotated data, which especially needed to be considered when building the supervised approach. Three existing datasets were used for evaluation as well as two datasets of 241 scientific figures which were manually created and annotated. Additionally, two existing datasets for text extraction from other types of images were used for pretraining the supervised approach. Several experiments showed the superiority of the unsupervised pipeline over common Optical Character Recognition engines and identified the best unsupervised approach. This unsupervised approach was compared with the best supervised approach, which, despite of the limited amount of training data available, clearly outperformed the unsupervised approach.Infografiken sind ein viel verwendetes Medium zur kompakten Darstellung von Kernaussagen. Die Nachnutzbarkeit dieser Abbildungen ist jedoch häufig limitiert, da sie schlecht auffindbar sind, da sie meist über die umschließenden Medien, wie beispielsweise Publikationen oder Webseiten, und nicht über ihren Inhalt indexiert sind. Der Fokus dieser Arbeit liegt auf der Extraktion der textuellen Inhalte aus Infografiken, um deren Inhalt zu erschließen. Ausgehend von einer umfangreichen Analyse verwandter Arbeiten, wurde ein generalisierender, modularer Ansatz für die unüberwachte Textextraktion aus wissenschaftlichen Abbildungen entwickelt. Mit diesem modularen Ansatz wurden mehrere unüberwachte Ansätze und daneben auch noch einige überwachte Ansätze umgesetzt, um diverse Methoden aus der Literatur sowie neue und bisher noch nicht genutzte Methoden zu vergleichen. Eine Herausforderung bei der Evaluation war die geringe Menge an annotierten Abbildungen, was insbesondere beim überwachten Ansatz Methoden berücksichtigt werden musste. Für die Evaluation wurden drei existierende Datensätze verwendet und zudem wurden zusätzlich zwei Datensätze mit insgesamt 241 Infografiken erstellt und mit den nötigen Informationen annotiert, sodass insgesamt 5 Datensätze für die Evaluation verwendet werden konnten. Für das Pre-Training des überwachten Ansatzes wurden zudem zwei Datensätze aus verwandten Textextraktionsbereichen verwendet. In verschiedenen Experimenten wird gezeigt, dass der unüberwachte Ansatz besser funktioniert als klassische Texterkennungsverfahren und es wird aus den verschiedenen unüberwachten Ansätzen der beste ermittelt. Dieser unüberwachte Ansatz wird mit dem überwachten Ansatz verglichen, der trotz begrenzter Trainingsdaten die besten Ergebnisse liefert

Externalities and Enterprise Software: Helping and Hindering Legal Compliance

Enterprise software helps organizations comply with laws and regulations, yet software itself creates negative externalities that can undermine rights and laws. Software developers are an important regulatory force, yet many know little about how law and software interact. This work examines developer understanding of legal concepts and examples of the software code and law relationship: payroll, Sarbanes Oxley Act, web accessibility, and data protection

Identifying and transforming sites of power in collaborative community-based research

For this dissertation, I analyzed collaboration practices and power structures within three community-based participatory research (CBPR) studies I conducted for my Ph.D. I ask: 1) How do dominant power structures, epistemologies, and narratives manifest in HCI research and praxis? 2) How can we structure research to support our community partners\u27 goals while resisting dominating and extractive practices in academic research? To respond to these questions, I conducted member checking interviews with my collaborators and a duoethnography with my dissertation advisor, Dr. Sheena Erete, about our experiences in the studies as a Black female professor and a white female graduate student. I grounded my findings in Black feminist thought by employing the intersectional analysis method developed by Erete, Rankin, and Thomas (2022). Through my intersectional analysis, I identified how systems of power and disciplinary norms influenced Dr. Erete\u27s and my decisions about how to structure our collaborations and organize our time and labor. These decisions impacted the distribution of benefit and harm within our collaborations. Systems of power also manifested in cultural narratives imbued within the studies; these narratives informed our methods and interactions with our collaborators and community members. I organize these findings into five saturated sites of power (a term developed by Collins, 2019) within CBPR. These are sites where intersecting systems of power acutely impact collaborators\u27 experiences and study outcomes. To support researchers in developing a non-extractive and mutually beneficial CBPR practice, I offer a set of reflexive prompts that address three themes: 1) evaluating researchers’ capacity for the work; 2) distributing resources through CBPR; and 3) using narratives as a reflexive tool. This dissertation contributes to critical human-computer interaction (HCI) literature and offers recommendations that researchers can use to intentionally co-design studies that mitigate harm and advance community-defined goals

Enhanced Virtuality: Increasing the Usability and Productivity of Virtual Environments

Mit stetig steigender Bildschirmauflösung, genauerem Tracking und fallenden Preisen stehen Virtual Reality (VR) Systeme kurz davor sich erfolgreich am Markt zu etablieren. Verschiedene Werkzeuge helfen Entwicklern bei der Erstellung komplexer Interaktionen mit mehreren Benutzern innerhalb adaptiver virtueller Umgebungen. Allerdings entstehen mit der Verbreitung der VR-Systeme auch zusätzliche Herausforderungen: Diverse Eingabegeräte mit ungewohnten Formen und Tastenlayouts verhindern eine intuitive Interaktion. Darüber hinaus zwingt der eingeschränkte Funktionsumfang bestehender Software die Nutzer dazu, auf herkömmliche PC- oder Touch-basierte Systeme zurückzugreifen. Außerdem birgt die Zusammenarbeit mit anderen Anwendern am gleichen Standort Herausforderungen hinsichtlich der Kalibrierung unterschiedlicher Trackingsysteme und der Kollisionsvermeidung. Beim entfernten Zusammenarbeiten wird die Interaktion durch Latenzzeiten und Verbindungsverluste zusätzlich beeinflusst. Schließlich haben die Benutzer unterschiedliche Anforderungen an die Visualisierung von Inhalten, z.B. Größe, Ausrichtung, Farbe oder Kontrast, innerhalb der virtuellen Welten. Eine strikte Nachbildung von realen Umgebungen in VR verschenkt Potential und wird es nicht ermöglichen, die individuellen Bedürfnisse der Benutzer zu berücksichtigen. Um diese Probleme anzugehen, werden in der vorliegenden Arbeit Lösungen in den Bereichen Eingabe, Zusammenarbeit und Erweiterung von virtuellen Welten und Benutzern vorgestellt, die darauf abzielen, die Benutzerfreundlichkeit und Produktivität von VR zu erhöhen. Zunächst werden PC-basierte Hardware und Software in die virtuelle Welt übertragen, um die Vertrautheit und den Funktionsumfang bestehender Anwendungen in VR zu erhalten. Virtuelle Stellvertreter von physischen Geräten, z.B. Tastatur und Tablet, und ein VR-Modus für Anwendungen ermöglichen es dem Benutzer reale Fähigkeiten in die virtuelle Welt zu übertragen. Des Weiteren wird ein Algorithmus vorgestellt, der die Kalibrierung mehrerer ko-lokaler VR-Geräte mit hoher Genauigkeit und geringen Hardwareanforderungen und geringem Aufwand ermöglicht. Da VR-Headsets die reale Umgebung der Benutzer ausblenden, wird die Relevanz einer Ganzkörper-Avatar-Visualisierung für die Kollisionsvermeidung und das entfernte Zusammenarbeiten nachgewiesen. Darüber hinaus werden personalisierte räumliche oder zeitliche Modifikationen vorgestellt, die es erlauben, die Benutzerfreundlichkeit, Arbeitsleistung und soziale Präsenz von Benutzern zu erhöhen. Diskrepanzen zwischen den virtuellen Welten, die durch persönliche Anpassungen entstehen, werden durch Methoden der Avatar-Umlenkung (engl. redirection) kompensiert. Abschließend werden einige der Methoden und Erkenntnisse in eine beispielhafte Anwendung integriert, um deren praktische Anwendbarkeit zu verdeutlichen. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass virtuelle Umgebungen auf realen Fähigkeiten und Erfahrungen aufbauen können, um eine vertraute und einfache Interaktion und Zusammenarbeit von Benutzern zu gewährleisten. Darüber hinaus ermöglichen individuelle Erweiterungen des virtuellen Inhalts und der Avatare Einschränkungen der realen Welt zu überwinden und das Erlebnis von VR-Umgebungen zu steigern

The Big Five:Addressing Recurrent Multimodal Learning Data Challenges

The analysis of multimodal data in learning is a growing field of research, which has led to the development of different analytics solutions. However, there is no standardised approach to handle multimodal data. In this paper, we describe and outline a solution for five recurrent challenges in the analysis of multimodal data: the data collection, storing, annotation, processing and exploitation. For each of these challenges, we envision possible solutions. The prototypes for some of the proposed solutions will be discussed during the Multimodal Challenge of the fourth Learning Analytics & Knowledge Hackathon, a two-day hands-on workshop in which the authors will open up the prototypes for trials, validation and feedback

Multimodal Challenge: Analytics Beyond User-computer Interaction Data

This contribution describes one the challenges explored in the Fourth LAK Hackathon. This challenge aims at shifting the focus from learning situations which can be easily traced through user-computer interactions data and concentrate more on user-world interactions events, typical of co-located and practice-based learning experiences. This mission, pursued by the multimodal learning analytics (MMLA) community, seeks to bridge the gap between digital and physical learning spaces. The “multimodal” approach consists in combining learners’ motoric actions with physiological responses and data about the learning contexts. These data can be collected through multiple wearable sensors and Internet of Things (IoT) devices. This Hackathon table will confront with three main challenges arising from the analysis and valorisation of multimodal datasets: 1) the data collection and storing, 2) the data annotation, 3) the data processing and exploitation. Some research questions which will be considered in this Hackathon challenge are the following: how to process the raw sensor data streams and extract relevant features? which data mining and machine learning techniques can be applied? how can we compare two action recordings? How to combine sensor data with Experience API (xAPI)? what are meaningful visualisations for these data

Integrating passive ubiquitous surfaces into human-computer interaction

Mobile technologies enable people to interact with computers ubiquitously. This dissertation investigates how ordinary, ubiquitous surfaces can be integrated into human-computer interaction to extend the interaction space beyond the edge of the display. It turns out that acoustic and tactile features generated during an interaction can be combined to identify input events, the user, and the surface. In addition, it is shown that a heterogeneous distribution of different surfaces is particularly suitable for realizing versatile interaction modalities. However, privacy concerns must be considered when selecting sensors, and context can be crucial in determining whether and what interaction to perform.Mobile Technologien ermöglichen den Menschen eine allgegenwärtige Interaktion mit Computern. Diese Dissertation untersucht, wie gewöhnliche, allgegenwärtige Oberflächen in die Mensch-Computer-Interaktion integriert werden können, um den Interaktionsraum über den Rand des Displays hinaus zu erweitern. Es stellt sich heraus, dass akustische und taktile Merkmale, die während einer Interaktion erzeugt werden, kombiniert werden können, um Eingabeereignisse, den Benutzer und die Oberfläche zu identifizieren. Darüber hinaus wird gezeigt, dass eine heterogene Verteilung verschiedener Oberflächen besonders geeignet ist, um vielfältige Interaktionsmodalitäten zu realisieren. Bei der Auswahl der Sensoren müssen jedoch Datenschutzaspekte berücksichtigt werden, und der Kontext kann entscheidend dafür sein, ob und welche Interaktion durchgeführt werden soll