Raumerfassung und Raumwahrnehmung – Aktuelle Techniken und potentielle Einsatzgebiete in der Raumplanung

Zur Analyse und Bewertung städtebaulicher Situationen stellt die, vom Planer durchgeführte, klassische Bestandsaufnahme in der Regel immer den ersten Schritt dar. Bei der Ortsbegehung werden Einzelfotos oder Panoramas aufgenommen, um die Situation festzuhalten und sie später mit anderen Personen diskutieren zu können. Fotos haben allerdings den Nachteil, dass sie die Situation nur statisch und aus einer Perspektive heraus erfassen können. Mit Street View machte Google den nächsten Schritt und ermöglicht ein Navigieren durch die Fotopanoramas von Straßenzügen (Google 2016). Kugelpanoramen wie Photo Sphere Camera lassen dagegen beispielsweise das Umsehen auf einer Platzsituation zu (Perez 2014). Nun stellt sich die Frage, ob sich dieses Feld der Panoramaforschung auch um dynamische Komponenten erweitern lässt. An dieser Stelle setzt der vorliegende Beitrag an und behandelt aktuelle Techniken zur optischen Erfassung räumlicher Situationen. Neben der Aufnahme von 3D-Videos, interaktiven 360-Grad-Videos und den Möglichkeiten des Nachbaus in Form digitaler Modelle, werden auch die Darstellungsmöglichkeiten mit Virtual Reality-Methoden im Hinblick auf ihren Beitrag zur Raumwahrnehmung und ihre potentiellen Einsatzgebiete im planerischen Kontext untersucht

Dual reality framework : enabling technologies for monitoring and controlling cyber-physical environments

Diese Promotionsarbeit untersucht die Thematik des Monitoring und der Steuerung von Cyber-Physischen Umgebungen (CPE). In diesem Zusammenhang wird das Konzept und die Umsetzung eines Dual Reality (DR) Frameworks präsentiert, welches sich aus zwei Komponenten zusammensetzt: dem Dual Reality Management Dashboard (DURMAD) zur interaktiven dreidimensionalen Visualisierung von CPE und dem Event Broadcasting Service (EBS), einer modularen Kommunikationsinfrastruktur. Hierbei stellt DURMAD basierend auf dem DR-Konzept den aktuellen Status der Umgebung in einem 3D-Modell visuell dar. Gleichzeitig umfasst es weitere Auswertungs- und Darstellungsformen, welche verschiedene Formen der Entscheidungsunterstützung für Manager der Umgebung bieten. Speziell entwickelte Filtermechanismen für den EBS ermöglichen eine Vorverarbeitung der Informationen vor dem Versenden bzw. nach dem Empfangen von Events. Durch offene Strukturen können externe Applikationen an das DR-Framework angeschlossen werden. Dies wird anhand von Objektgedächtnissen, semantischen Beschreibungen und Prozessmodellen präsentiert. Basierend auf einer Formalisierung von Dual Reality wird der Begriff Erweiterte Dual Reality (DR++) definiert, welcher auch die Auswirkungen von Simulationen in DR-Applikationen umfasst. Durch eine Integration des DR-Frameworks in das Innovative Retail Laboratory werden die Potenziale der erarbeiteten Konzepte anhand einer beispielhaften Implementierung in der Einzelhandelsdomäne aufgezeigt.Within the scope of this dissertation, the issues of monitoring and control of Cyber-Physical Environments (CPE) have been investigated. In this context, the concept and implementation of a Dual Reality (DR) framework is presented, consisting of two components: the Dual Reality Management Dashboard (DURMAD) for interactive three-dimensional visualization of instrumented environments and the Event Broadcasting Service (EBS), a modular communication infrastructure. DURMAD is based on the DR-concept and thus visually represents the current status of the environment in a 3D model. Simultaneously, it includes more analysis and presentation tools providing various forms of decision-making support for managers of these environments. Specially developed filter mechanisms for the EBS allow preprocessing of the information before sending or after receiving events. By means of open structures external applications can be connected to the DR framework. This is pointed out by digital object memories, semantic descriptions and process models. Based on a formalization of Dual Reality, the term Advanced Dual Reality (DR ++) is defined, which includes the impact of simulations in DR applications. By integrating the DR framework in the Innovative Retail Laboratory, the potential of the developed concepts on the basis of an exemplary implementation in the retail domain are shown

Wahrnehmung und Lernen in virtueller Realität: Psychologische Korrelate und exemplarisches Forschungsdesign

Das Projekt „Wahrnehmung und Orientierung in virtueller und erweiterter Realität“ ist Teil des interdisziplinären Forschungsvorhabens „Virtuelle und erweiterte Realität für höchste Sicherheit und Zuverlässigkeit in eingebetteten Systemen“ (ViERforES) im Rahmen des BMBF‐Programms „Spitzenforschung und Innovation in den Neuen Ländern“. Hier arbeiten Wissenschaftler der Otto‐von‐Guericke Universität gemeinsam mit dem Fraunhofer‐Institut für Fabrikbetrieb und ‐automatisierung IFF in Magdeburg und Kollegen aus Kaiserslautern an Konzepten, die Hersteller künftig bei der Optimierung ihrer Produkte durch virtuelle Realitäten unterstützen sollen

Augmented Reality im öffentlichen Raum

Diese Arbeit beschäftigt sich mit aktuellen Einsatzgebieten von Augmented Reality-Anwendungen im öffentlichen Raum. Dazu gehören nicht nur Entscheidungsinstrumente für Planer, Politik und Öffentlichkeit, sondern auch eine breite Palette an Anwendungen für Tourismus, Bildung und Entertainment. Augmented Reality oder Erweiterte Realität mag zunächst nach Science Fiction klingen. Die rasante Entwicklung von Smartphones und Tablets ermöglicht aber viele neue und interessante Anwendungen im öffentlichen Raum – und das nicht nur für wenige Fachleute, sondern für die breite Öffentlichkeit. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über aktuelle Augmented Reality-Anwendungen die sich im öffentlichen Raum einsetzen lassen. Das sind einerseits sogenannte Augmented City Guides, Augmented Reality Games, Urban Story Telling und historische Stadt- und Architekturführer, wie zum Beispiel die Anwendungen „Chronovizor“, „Landauer Walk“, „Time Traveller“ oder „Zeitfenster“. Andererseits gibt es aber auch neue Werkzeuge zur Beurteilung von Planungen und Neubauten im öffentlichen Raum, sogenannte Design Review Systems und Collaborative Virtual Environments (CVE´s). Dazu gehören die Projekte „Talking Places“, „Location-Based-Audio“, „Baukultur mit allen Sinnen entdecken und erleben“, „Variantendiskussion im Entwurfsprozeß“, „Augmented Collaborative Architectural Visualization“ und der „AR-Bebauungsplan“. Diese Projekte unterstützen die Beteiligung von Bürgern und Politik in frühen Phasen einer Projektentwicklung. Diskutiert werden unter anderem die technischen Voraussetzungen und Komponenten eines AR-Systems, Content und umsetzbarer Detaillierungsgrad, Servermanagement und Cloudlösungen, Geolokalisierung und Trackingverfahren, sowie die markerbasierte und die markerlose Umgebungserkennung. Es wird gezeigt, dass sowohl die eingesetzte Technologie als auch deren Komponenten stark vom Content, dessen Detaillierungsgrad und vom beabsichtigten Nutzerkreis abhängig sind. Gespannt warten darf man heute auf den Einsatz weiterer Kamerasensorik (Oculus Rift, Samsung Gear VR, Intel Real Sense Camera) in Hinblick auf zukünftige Anwendungen und deren Rezeption durch den Nutzer

Erweiterte virtuelle Umgebungen zur interaktiven, immersiven Verwendung von Funktionsmodellen

Dem Erkennen und Verstehen von komplexen Produktabhängigkeiten u. a. durch Visualisierung, auch über die klassischen Domänengrenzen hinweg, kommt eine zentrale Bedeutung, insbesondere während den frühen Konstruktionsphasen, zu. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Prototyp entwickelt, mit dessen Hilfe Funktionsmodelle in virtuelle Umgebungen übertragen und interaktiv genutzt werden können. Dies fördert das interdisziplinäre Gesamtverständnis und unterstützt eine frühzeitige Qualitätskontrolle

Virtual und Augmented Reality : Status quo, Herausforderungen und zukünftige Entwicklungen. TA-Vorstudie

Als Virtual Reality (VR) wird eine computergenerierte Simulation realer oder fiktiver Umwelten bezeichnet. Nutzer tauchen mithilfe von Mensch-Maschine-Schnittstellen (z. B. eine VR-Brille) in virtuelle Umgebungen ein und können mit diesen interagieren. Bei der Augmented Reality (AR) handelt es sich um eine computergestützte Erweiterung der wahrnehmbaren Realität. Hier werden Informationen wie Texte, Bilder oder virtuelle Objekte in das Sichtfeld der Nutzer eingeblendet, wie beispielsweise Arbeitshinweise in die Brille eines Montagemitarbeiters oder eines Head-up-Displays im Cockpit. Anwendungen von VR und AR haben in den letzten Jahren in vielen privaten wie beruflichen Anwendungszusammenhängen stark an Bedeutung gewonnen. Es ist davon auszugehen, dass diese Technologien die Digitalisierung des Alltags weiter vorantreiben werden, indem sie die Integration von sozialer Interaktion, Mediennutzung, Konsum und Unterhaltung im digitalen Raum befördern. Der TAB-Arbeitsbericht nimmt die allgemeinen Herausforderungen, die aus der Verschränkung realer und virtueller Umwelten resultieren, genauso in den Blick wie die anwendungsspezifischen Technologiepotenziale und -folgen. Neben den sich abzeichnenden technologischen Entwicklungen werden ausführlich die vielfältigen VAR-Anwendungsfelder und -beispiele vorgestellt, Herausforderungen der zukünftigen Entwicklungen und daran geknüpfte Folgen für Wirtschaft und Gesellschaft benannt sowie resultierende Gestaltungs- und Regulationsbedarfe abgeleitet. Inhalt Zusammenfassung 9 1 Einleitung 17 2 Definition, technische Entwicklung, wirtschaftliche Bedeutung 19 2.1 Ursprung und aktuelle Bedeutung 19 2.2 Definitionen und Abgrenzungen: Virtual, Augmented und Mixed Reality 20 2.3 Technologische Grundlagen 21 2.3.1 Eingabe 22 2.3.2 Verarbeitung 23 2.3.3 Verbreitung 24 2.3.4 Aus- bzw. Wiedergabe 24 2.4 Wirtschaftliche Bedeutung und Entwicklungen 29 2.4.1 Marktentwicklung und -potenziale 30 2.4.2 Unternehmen und Wettbewerb 32 3 Anwendungsfelder 35 3.1 Medien und Unterhaltung 36 3.1.1 (Computer-)Spiele 36 3.1.2 Soziale virtuelle Realität 37 3.1.3 Film und Fernsehen 38 3.1.4 Pornografie 39 3.1.5 Location-based Entertainment 39 3.1.6 Edutainment 39 3.1.7 Immersiver Journalismus 41 3.1.8 Übertragung von (Live-)Veranstaltungen 42 3.1.9 Resümee 42 3.2 Arbeit und Produktion 43 3.2.1 Assistenzsysteme für Produktion, Wartung und Logistik 43 3.2.2 Design, Prototyping und Produktentwicklung 44 3.2.3 Virtuelle Geschäftstreffen und Konferenzen 45 3.2.4 Visualisierung komplexer Daten 45 3.2.5 Assistenzsysteme im Bereich Mobilität und Verkehr 46 3.2.6 Visualisierung von Bauprojekten 46 3.2.7 Simulation und Training 47 3.2.8 Resümee 47 3.3 Handel und Konsum 48 3.3.1 Werbung und Marketing 48 3.3.2 Produktpräsentation und –vertrieb 49 3.3.3 Virtuelle Geschäfte und Kaufhäuser 50 3.3.4 Resümee 50 3.4 Medizin und Pflege 51 3.4.1 Therapie psychischer Erkrankungen 52 3.4.2 Schmerzkontrolle 52 3.4.3 Unterstützung bei Rehabilitation und Demenzbehandlung 53 3.4.4 Assistenz bei Diagnosestellung und Operationen 54 3.4.5 Resümee 55 3.5 Schutz und Sicherheit 56 3.5.1 Militärisches Einsatztraining, Kriegsführung und Behandlung von Nachkriegseffekten 56 3.5.2 Vorbereitung auf Rettungseinsätze und Katastrophenschutz 57 3.5.3 Resümee 58 3.6 Schule und Hochschule 58 4 Thesen 61 4.1 Technologie 61 4.1.1 Voraussetzungen für künftige Entwicklungen 61 4.1.2 Zukünftige Entwicklungspfade 63 4.1.3 Merkmale zukünftiger VR- und AR-Technologien 66 4.1.4 Interdependenzen mit anderen technologischen Entwicklungen 68 4.2 Gesellschaft 68 4.2.1 Einfluss auf das alltägliche Leben 68 4.2.2 Erweiterung sozialer Interaktion 70 4.2.3 Zugang zu und Kontrolle von Inhalten 72 4.2.4 Stärkung von Empathie und Partizipation 73 4.2.5 Gefahren manipulierter und manipulativer Inhalte 74 4.3 Wirtschaft 76 4.3.1 Marktentwicklung und -durchdringung 76 4.3.2 Gründungsdynamik und Start-ups 79 4.3.3 Treibende Akteure, Wertschöpfung und Geschäftsmodelle 80 5 Chancen und Herausforderungen für Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft 85 5.1 Chancen 85 5.2 Risiken 88 5.3 Handlungsfelder 89 5.3.1 Gesetze und Regeln für den virtuellen Raum 90 5.3.2 Physische und psychische Folgen 92 5.3.3 Technologiemissbrauch durch Manipulation 94 5.3.4 Innovationslandschaft: Forschung, Entwicklung und Verwertung 95 6 Literatur 99 7 Anhang 109 7.1 Interviewpartner 109 7.2 Analyse wissenschaftlicher Aktivitäten im internationalen Vergleich 109 7.3 Abbildungen 114 7.4 Tabellen 115 7.5 Glossar 11

Virtuelle Realität zur Bereitstellung integrierter Suchumgebungen

Das Exzellenzcluster Kognitive Interaktionstechnologie (CITEC) an der Universität Bielefeld beschäftigt sich seit 2013 mit der virtuellen Realität (VR). Ausgehend von konkreten Projektkooperationen (Publikations- und Forschungsdatenmanagement) mit der Universitätsbibliothek ist die Idee entstanden, mit der in 2016 neu angebotenen Konsumer-VR-Hardware die im Labor entwickelten Interaktionstechniken auf geeignete Szenarien im Bereich von bibliothekarischen Umgebungen anzuwenden. Als interessantes Anwendungsgebiet kristallisierte sich im gemeinsamen Diskurs die Literatursuche heraus: Als Suchsystem wurde die Bielefelder BASE-Datenbank (d.i. Bielefeld Academic Search Engine mit inzwischen mehr als 100 Mio. indexierten Dokumenten) ausgewählt. Diese Auswahl erfolgte vor dem Hintergrund, dass sich die von zahlreichen externen Institutionen bereits genutzte API-Schnittstelle als universell und robust erwiesen hat und umfangreiche Funktionen bereitstellt. Auf der Grundlage der umfangreichen theoretischen und praktischen Erfahrungen des CITEC mit VRTechniken wurde der Prototyp für eine virtuelle Suchumgebung realisiert, der ein Retrieval in einem Suchraum von Online-Dokumenten erlaubt. Die Nutzerinnen und Nutzer können die Suchanfrage explorativ zusammenstellen und dabei die Ergebnisse intuitiv verwalten. Unterstützt werden sie dabei durch Ergebnisanzeige, Sortierung, Optimierung des Suchergebnisses mittels Suchverfeinerung (Drilldown-basiert) oder Anfrageerweiterung und Wiederverwendung von abgelegten Ergebnissen. Gleichzeitig wird der Zugriff- und Lizenzstatus visualisiert und die Detailanzeige der Metadaten des Objektes integriert.CITEC (Cluster of Excellence Cognitive Interaction Technology) at Bielefeld University has been engaged in virtual reality (VR) since 2013. Based on concrete joint project activities (publication and research data management) together with Bielefeld University Library the idea emerged to use consumer-VR hardware to transfer laboratory interaction techniques to library environments. In our co-operation, discussions have focused on literature search. The partners decided to choose BASE (Bielefeld Academic Search Engine, indexing more than 100 million documents) not least because the BASE API is used by more than 200 external institutions, has proven to be robust, and offers a broad range of functionality. Based on the broad theoretical and practical experience of CITEC with VR technology, a prototype for a virtual search environment has been developed, supporting a search space of online documents. Users may construct a query in an explorative way and manage the results intuitively. This includes result display as well as optimizing the search results by means of search refinement (based on drilldown facets), search query adoption and re-use of contents. Besides that, the access and re-use status is visualized and the display of document metadata has been integrated

Perzeption in virtueller Realität als Aggregat von Visualisierung und Interaktion

Die vorliegende Arbeit belegt, dass sich das varianzanalytische Design mit Messwiederholung zur vergleichenden Untersuchung verschiedener Anzeigesysteme und Interaktionstechniken eignet. Darüber hinaus eröffnet das forschungsmethodische Instrument die Aufnahme weiterer Variablen, von denen ein Einfluss auf Performanz, sense of  resence, usability sowie auf weitere abhängige Variablen im Kontext virtueller Umgebungen zu erwarten ist. Weiterhin sind die Reliabilitäten der Fragebögen als zufrieden stellend und gut einzuordnen, wonach  sich der Einsatz der Instrumente empfiehlt, wenngleich umfassende Studien zur Validität noch ausstehen

iWindow - Intelligentes Maschinenfenster

Das Verbundforschungsprojekt iWindow: Intelligentes Maschinenfenster beschäftigte sich mit der visuellen Unterstützung von Maschinenbedienern an Werkzeugmaschinen. Diese konnten bisher nur auf wenige bis keine Systeme, die sie bei ihren täglichen Aufgaben direkt an der Werkzeugmaschine unterstützen, zurückgreifen. Das Forschungsprojekt verbindet reale und virtuelle Welt in der Werkzeugmaschine durch Technologien wie Virtual und Augmented Reality, digitaler Zwilling, Simulation und Mehrwertdienste. Durch Nutzung jeweils für die aktuelle Arbeitssituation passender Dienste, werden Mitarbeiter befähigt, sich an die steigende Individualisierung der Produkte und die flexiblere Produktion anzupassen. Kunden und Geschäftspartner werden durch die Möglichkeit eigene mehrwertgenerierende Dienste zu entwickeln und anderen Anwendern zur Verfügung zu stellen in den Wertschöpfungsprozess eingebunden. Diese Publikation beleuchtet die im Rahmen des Forschungsprojekts erarbeiteten Ergebnisse hinsichtlich für ein intelligentes Maschinenfenster benötigter Technologien und Entwicklungen

Erweiterte virtuelle Umgebungen zur interaktiven, immersiven Verwendung von Funktionsmodellen

Dem Erkennen und Verstehen von komplexen Produktabhängigkeiten u. a. durch Visualisierung, auch über die klassischen Domänengrenzen hinweg, kommt eine zentrale Bedeutung, insbesondere während den frühen Konstruktionsphasen, zu. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Prototyp entwickelt, mit dessen Hilfe Funktionsmodelle in virtuelle Umgebungen übertragen und interaktiv genutzt werden können. Dies fördert das interdisziplinäre Gesamtverständnis und unterstützt eine frühzeitige Qualitätskontrolle