The screen as boundary object in the realm of imagination

As an object at the boundary between virtual and physical reality, the screen exists both as a displayer and as a thing displayed, thus functioning as a mediator. The screen's virtual imagery produces a sense of immersion in its viewer, yet at the same time the materiality of the screen produces a sense of rejection from the viewer's complete involvement in the virtual world. The experience of the screen is thus an oscillation between these two states of immersion and rejection. Nowadays, as interactivity becomes a central component of the relationship between viewers and many artworks, the viewer experience of the screen is changing. Unlike the screen experience in non-interactive artworks, such as the traditional static screen of painting or the moving screen of video art in the 1970s, interactive media screen experiences can provide viewers with a more immersive, immediate, and therefore, more intense experience. For example, many digital media artworks provide an interactive experience for viewers by capturing their face or body though real-time computer vision techniques. In this situation, as the camera and the monitor in the artwork encapsulate the interactor's body in an instant feedback loop, the interactor becomes a part of the interface mechanism and responds to the artwork as the system leads or even provokes them. This thesis claims that this kind of direct mirroring in interactive screen-based media artworks does not allow the viewer the critical distance or time needed for self-reflection. The thesis examines the previous aesthetics of spatial and temporal perception, such as presentness and instantaneousness, and the notions of passage and of psychological perception such as reflection, reflexiveness and auratic experience, looking at how these aesthetics can be integrated into new media screen experiences. Based on this theoretical research, the thesis claims that interactive screen spaces can act as a site for expression and representation, both through a doubling effect between the physical and virtual worlds, and through manifold spatial and temporal mappings with the screen experience. These claims are further supported through exploration of screen-based media installations created by the author since 2003.Ph.D.Committee Chair: Mazalek, Ali; Committee Member: Bolter, Jay David; Committee Member: Do, Ellen Yi-Luen; Committee Member: Nitsche, Michael; Committee Member: Winegarden, Claudia R

Vision Science and Technology at NASA: Results of a Workshop

A broad review is given of vision science and technology within NASA. The subject is defined and its applications in both NASA and the nation at large are noted. A survey of current NASA efforts is given, noting strengths and weaknesses of the NASA program

OMap: An assistive solution for identifying and localizing objects in a semi-structured environment

A system capable of detection and localization of objects of interest in a semi-structured environment will enhance the quality of life of people who are blind or visually impaired. Towards building such a system, this thesis presents a personalized real-time system called O\u27Map that finds misplaced/moved personal items and localizes them with respect to known landmarks. First, we adopted a participatory design approach to identify users’ need and functionalities of the system. Second, we used the concept from system thinking and design thinking to develop a real-time object recognition engine that was optimized to run on low form factor devices. The object recognition engine finds robust correspondences between the query image and item templates using K-D tree of invariant feature descriptor with two nearest neighbors and ratio test. Quantitative evaluation demonstrates that O\u27Map identifies object of interest with an average F-measure of 0.9650

Integrating Vision and Physical Interaction for Discovery, Segmentation and Grasping of Unknown Objects

In dieser Arbeit werden Verfahren der Bildverarbeitung und die Fähigkeit humanoider Roboter, mit ihrer Umgebung physisch zu interagieren, in engem Zusammenspiel eingesetzt, um unbekannte Objekte zu identifizieren, sie vom Hintergrund und anderen Objekten zu trennen, und letztendlich zu greifen. Im Verlauf dieser interaktiven Exploration werden außerdem Eigenschaften des Objektes wie etwa sein Aussehen und seine Form ermittelt

The cockpit for the 21st century

Interactive surfaces are a growing trend in many domains. As one possible manifestation of Mark Weiser’s vision of ubiquitous and disappearing computers in everywhere objects, we see touchsensitive screens in many kinds of devices, such as smartphones, tablet computers and interactive tabletops. More advanced concepts of these have been an active research topic for many years. This has also influenced automotive cockpit development: concept cars and recent market releases show integrated touchscreens, growing in size. To meet the increasing information and interaction needs, interactive surfaces offer context-dependent functionality in combination with a direct input paradigm. However, interfaces in the car need to be operable while driving. Distraction, especially visual distraction from the driving task, can lead to critical situations if the sum of attentional demand emerging from both primary and secondary task overextends the available resources. So far, a touchscreen requires a lot of visual attention since its flat surface does not provide any haptic feedback. There have been approaches to make direct touch interaction accessible while driving for simple tasks. Outside the automotive domain, for example in office environments, concepts for sophisticated handling of large displays have already been introduced. Moreover, technological advances lead to new characteristics for interactive surfaces by enabling arbitrary surface shapes. In cars, two main characteristics for upcoming interactive surfaces are largeness and shape. On the one hand, spatial extension is not only increasing through larger displays, but also by taking objects in the surrounding into account for interaction. On the other hand, the flatness inherent in current screens can be overcome by upcoming technologies, and interactive surfaces can therefore provide haptically distinguishable surfaces. This thesis describes the systematic exploration of large and shaped interactive surfaces and analyzes their potential for interaction while driving. Therefore, different prototypes for each characteristic have been developed and evaluated in test settings suitable for their maturity level. Those prototypes were used to obtain subjective user feedback and objective data, to investigate effects on driving and glance behavior as well as usability and user experience. As a contribution, this thesis provides an analysis of the development of interactive surfaces in the car. Two characteristics, largeness and shape, are identified that can improve the interaction compared to conventional touchscreens. The presented studies show that large interactive surfaces can provide new and improved ways of interaction both in driver-only and driver-passenger situations. Furthermore, studies indicate a positive effect on visual distraction when additional static haptic feedback is provided by shaped interactive surfaces. Overall, various, non-exclusively applicable, interaction concepts prove the potential of interactive surfaces for the use in automotive cockpits, which is expected to be beneficial also in further environments where visual attention needs to be focused on additional tasks.Der Einsatz von interaktiven Oberflächen weitet sich mehr und mehr auf die unterschiedlichsten Lebensbereiche aus. Damit sind sie eine mögliche Ausprägung von Mark Weisers Vision der allgegenwärtigen Computer, die aus unserer direkten Wahrnehmung verschwinden. Bei einer Vielzahl von technischen Geräten des täglichen Lebens, wie Smartphones, Tablets oder interaktiven Tischen, sind berührungsempfindliche Oberflächen bereits heute in Benutzung. Schon seit vielen Jahren arbeiten Forscher an einer Weiterentwicklung der Technik, um ihre Vorteile auch in anderen Bereichen, wie beispielsweise der Interaktion zwischen Mensch und Automobil, nutzbar zu machen. Und das mit Erfolg: Interaktive Benutzeroberflächen werden mittlerweile serienmäßig in vielen Fahrzeugen eingesetzt. Der Einbau von immer größeren, in das Cockpit integrierten Touchscreens in Konzeptfahrzeuge zeigt, dass sich diese Entwicklung weiter in vollem Gange befindet. Interaktive Oberflächen ermöglichen das flexible Anzeigen von kontextsensitiven Inhalten und machen eine direkte Interaktion mit den Bildschirminhalten möglich. Auf diese Weise erfüllen sie die sich wandelnden Informations- und Interaktionsbedürfnisse in besonderem Maße. Beim Einsatz von Bedienschnittstellen im Fahrzeug ist die gefahrlose Benutzbarkeit während der Fahrt von besonderer Bedeutung. Insbesondere visuelle Ablenkung von der Fahraufgabe kann zu kritischen Situationen führen, wenn Primär- und Sekundäraufgaben mehr als die insgesamt verfügbare Aufmerksamkeit des Fahrers beanspruchen. Herkömmliche Touchscreens stellen dem Fahrer bisher lediglich eine flache Oberfläche bereit, die keinerlei haptische Rückmeldung bietet, weshalb deren Bedienung besonders viel visuelle Aufmerksamkeit erfordert. Verschiedene Ansätze ermöglichen dem Fahrer, direkte Touchinteraktion für einfache Aufgaben während der Fahrt zu nutzen. Außerhalb der Automobilindustrie, zum Beispiel für Büroarbeitsplätze, wurden bereits verschiedene Konzepte für eine komplexere Bedienung großer Bildschirme vorgestellt. Darüber hinaus führt der technologische Fortschritt zu neuen möglichen Ausprägungen interaktiver Oberflächen und erlaubt, diese beliebig zu formen. Für die nächste Generation von interaktiven Oberflächen im Fahrzeug wird vor allem an der Modifikation der Kategorien Größe und Form gearbeitet. Die Bedienschnittstelle wird nicht nur durch größere Bildschirme erweitert, sondern auch dadurch, dass Objekte wie Dekorleisten in die Interaktion einbezogen werden können. Andererseits heben aktuelle Technologieentwicklungen die Restriktion auf flache Oberflächen auf, so dass Touchscreens künftig ertastbare Strukturen aufweisen können. Diese Dissertation beschreibt die systematische Untersuchung großer und nicht-flacher interaktiver Oberflächen und analysiert ihr Potential für die Interaktion während der Fahrt. Dazu wurden für jede Charakteristik verschiedene Prototypen entwickelt und in Testumgebungen entsprechend ihres Reifegrads evaluiert. Auf diese Weise konnten subjektives Nutzerfeedback und objektive Daten erhoben, und die Effekte auf Fahr- und Blickverhalten sowie Nutzbarkeit untersucht werden. Diese Dissertation leistet den Beitrag einer Analyse der Entwicklung von interaktiven Oberflächen im Automobilbereich. Weiterhin werden die Aspekte Größe und Form untersucht, um mit ihrer Hilfe die Interaktion im Vergleich zu herkömmlichen Touchscreens zu verbessern. Die durchgeführten Studien belegen, dass große Flächen neue und verbesserte Bedienmöglichkeiten bieten können. Außerdem zeigt sich ein positiver Effekt auf die visuelle Ablenkung, wenn zusätzliches statisches, haptisches Feedback durch nicht-flache Oberflächen bereitgestellt wird. Zusammenfassend zeigen verschiedene, untereinander kombinierbare Interaktionskonzepte das Potential interaktiver Oberflächen für den automotiven Einsatz. Zudem können die Ergebnisse auch in anderen Bereichen Anwendung finden, in denen visuelle Aufmerksamkeit für andere Aufgaben benötigt wird

Review: Development and technical design of tangible user interfaces in wide-field areas of application

A tangible user interface or TUI connects physical objects and digital interfaces. It is more interactive and interesting for users than a classic graphic user interface. This article presents a descriptive overview of TUI's real-world applications sorted into ten main application areas-teaching of traditional subjects, medicine and psychology, programming, database development, music and arts, modeling of 3D objects, modeling in architecture, literature and storytelling, adjustable TUI solutions, and commercial TUI smart toys. The paper focuses on TUI's technical solutions and a description of technical constructions that influences the applicability of TUIs in the real world. Based on the review, the technical concept was divided into two main approaches: the sensory technical concept and technology based on a computer vision algorithm. The sensory technical concept is processed to use wireless technology, sensors, and feedback possibilities in TUI applications. The image processing approach is processed to a marker and markerless approach for object recognition, the use of cameras, and the use of computer vision platforms for TUI applications.Web of Science2113art. no. 425