Contributions to virtual reality

153 p.The thesis contributes in three Virtual Reality areas: ¿ Visual perception: a calibration algorithm is proposed to estimate stereo projection parameters in head-mounted displays, so that correct shapes and distances can be perceived, and calibration and control procedures are proposed to obtain desired accommodation stimuli at different virtual distances.¿ Immersive scenarios: the thesis analyzes several use cases demanding varying degrees of immersion and special, innovative visualization solutions are proposed to fulfil their requirements. Contributions focus on machinery simulators, weather radar volumetric visualization and manual arc welding simulation.¿ Ubiquitous visualization: contributions are presented to scenarios where users access interactive 3D applications remotely. The thesis follows the evolution of Web3D standards and technologies to propose original visualization solutions for volume rendering of weather radar data, e-learning on energy efficiency, virtual e-commerce and visual product configurators

Contributions to virtual reality

153 p.The thesis contributes in three Virtual Reality areas: ¿ Visual perception: a calibration algorithm is proposed to estimate stereo projection parameters in head-mounted displays, so that correct shapes and distances can be perceived, and calibration and control procedures are proposed to obtain desired accommodation stimuli at different virtual distances.¿ Immersive scenarios: the thesis analyzes several use cases demanding varying degrees of immersion and special, innovative visualization solutions are proposed to fulfil their requirements. Contributions focus on machinery simulators, weather radar volumetric visualization and manual arc welding simulation.¿ Ubiquitous visualization: contributions are presented to scenarios where users access interactive 3D applications remotely. The thesis follows the evolution of Web3D standards and technologies to propose original visualization solutions for volume rendering of weather radar data, e-learning on energy efficiency, virtual e-commerce and visual product configurators

Analysis domain model for shared virtual environments

The field of shared virtual environments, which also encompasses online games and social 3D environments, has a system landscape consisting of multiple solutions that share great functional overlap. However, there is little system interoperability between the different solutions. A shared virtual environment has an associated problem domain that is highly complex raising difficult challenges to the development process, starting with the architectural design of the underlying system. This paper has two main contributions. The first contribution is a broad domain analysis of shared virtual environments, which enables developers to have a better understanding of the whole rather than the part(s). The second contribution is a reference domain model for discussing and describing solutions - the Analysis Domain Model

Three-dimensional photography as a new technique to make didactic presentations more attractive

In the 21st century, the form of presenting information plays an incredibly important role in arousing interest in research problems. Stereoscopy is among the imaging techniques that have evoked much interest in the recent years. Its numerous applications that can be observed in various fields (such as medicine, space science, law, marketing, or entertainment industry) suggest that we should also use this technology for didactic purposes. The aim of the article is to discuss the process of creating threedimensional photography and the opportunities offered by stereoscopy, which makes it possible to obtain images with depth effect and impression of solidity. The authors describe different ways to obtain threedimensional images and the devices applied in the process, as well as techniques of presenting threedimensional material to a wider audience. The methods of free-viewing (the oldest method of viewing stereoscopic images), anaglyph (a simple method applied in printing and displaying static images and movies on screen), lenticular raster (employing a series of narrow vertical cylindrical lenses), and stereoscopy (in which mirrors, lenses, prisms, or filters are used) are discussed. Also, the application of computer technology is reviewed and the ways in which stereoscopy can benefit from this medium owing to the use of LCD shutter glasses. Contemporary technology offers considerable opportunities, at the same time posing ever-increasing demands, which are mentioned in the paper, too. Teaching is most effective when information is received through multiple channels, combining verbal and visual messages. Owing to 3D images, the recipients grasp more information details, remember them longer, and are more interested in the message content. Creating didactic presentations with the use of three-dimensional photographs or films is presented as a way of arousing interest, allowing direct participation in the cognitive process, and facilitating the reception of the transmitted content

Web-based Stereoscopic Collaboration for Medical Visualization

Medizinische Volumenvisualisierung ist ein wertvolles Werkzeug zur Betrachtung von Volumen- daten in der medizinischen Praxis und Lehre. Eine interaktive, stereoskopische und kollaborative Darstellung in Echtzeit ist notwendig, um die Daten vollständig und im Detail verstehen zu können. Solche Visualisierung von hochauflösenden Daten ist jedoch wegen hoher Hardware- Anforderungen fast nur an speziellen Visualisierungssystemen möglich. Remote-Visualisierung wird verwendet, um solche Visualisierung peripher nutzen zu können. Dies benötigt jedoch fast immer komplexe Software-Deployments, wodurch eine universelle ad-hoc Nutzbarkeit erschwert wird. Aus diesem Sachverhalt ergibt sich folgende Hypothese: Ein hoch performantes Remote- Visualisierungssystem, welches für Stereoskopie und einfache Benutzbarkeit spezialisiert ist, kann für interaktive, stereoskopische und kollaborative medizinische Volumenvisualisierung genutzt werden. Die neueste Literatur über Remote-Visualisierung beschreibt Anwendungen, welche nur reine Webbrowser benötigen. Allerdings wird bei diesen kein besonderer Schwerpunkt auf die perfor- mante Nutzbarkeit von jedem Teilnehmer gesetzt, noch die notwendige Funktion bereitgestellt, um mehrere stereoskopische Präsentationssysteme zu bedienen. Durch die Bekanntheit von Web- browsern, deren einfach Nutzbarkeit und weite Verbreitung hat sich folgende spezifische Frage ergeben: Können wir ein System entwickeln, welches alle Aspekte unterstützt, aber nur einen reinen Webbrowser ohne zusätzliche Software als Client benötigt? Ein Proof of Concept wurde durchgeführt um die Hypothese zu verifizieren. Dazu gehörte eine Prototyp-Entwicklung, deren praktische Anwendung, deren Performanzmessung und -vergleich. Der resultierende Prototyp (CoWebViz) ist eines der ersten Webbrowser basierten Systeme, welches flüssige und interaktive Remote-Visualisierung in Realzeit und ohne zusätzliche Soft- ware ermöglicht. Tests und Vergleiche zeigen, dass der Ansatz eine bessere Performanz hat als andere ähnliche getestete Systeme. Die simultane Nutzung verschiedener stereoskopischer Präsen- tationssysteme mit so einem einfachen Remote-Visualisierungssystem ist zur Zeit einzigartig. Die Nutzung für die normalerweise sehr ressourcen-intensive stereoskopische und kollaborative Anatomieausbildung, gemeinsam mit interkontinentalen Teilnehmern, zeigt die Machbarkeit und den vereinfachenden Charakter des Ansatzes. Die Machbarkeit des Ansatzes wurde auch durch die erfolgreiche Nutzung für andere Anwendungsfälle gezeigt, wie z.B. im Grid-computing und in der Chirurgie