Analyse von 3D-Visualisierungen durch die Kombination von interaktiven Oberflächen mit Augmented Reality Head-Mounted Displays

Dreidimensionale Informationsvisualisierungen fördern durch den geringen Grad an Abstraktion die Bildung eines präzisen mentalen Modells und können daher multidimensionale räumliche Beziehungen greifbar kommunizieren. Gleichzeitig eröffnet die aktuelle Generation von Augmented Reality Head-Mounted Displays (AR-HMDs) neuartige Möglichkeiten zur Exploration von 3D-InfoVis und ist befähigt virtuelle Objekte glaubwürdig und immersiv in die physische Umgebung eines Nutzers zu integrieren. Dennoch unterliegt die Interaktion in AR-Umgebungen einer Vielzahl von Herausforderungen, da die signifikante Mehrheit der Applikationen lediglich Blick-, Freihandgesten- oder Sprachsteuerung als Eingabemodalität in Betracht ziehen. Durch Kombination von interaktiven Oberflächen wie Tabletops mit AR-HMDs können diese Nachteile effizient adressiert werden, indem direkte und natürliche Manipulation in Form von Multi-Touch, Tangible- oder Stift-Eingabe ermöglicht wird. Im Rahmen dieser Thesis wird untersucht, wie die Analyse von 3D-InfoVis bei Kombination interaktiver Oberflächen mit AR-HMDs unterstützt werden kann. Hierfür wird der aktuelle Stand der Forschung in themennahen Domänen erfasst und folgend Konzepte zur Unterstützung analytischer Prozesse in zuvor erläuterter Systemkonstellation entwickelt. Die resultierenden Konzepte adressieren dabei Limitationen, die bei Darstellung und Interaktion von und mit 3D-InfoVis in konventionellen Systemen bestehen und im Rahmen der Kombination interaktiver Oberflächen mit AR-HMDs gelöst oder wesentlich angereichert werden können. Ausgewählte Features wurden in einer prototypischen Implementierung realisiert und getestet.:Einleitung Verwandte Arbeiten Konzept der Augmented Displays Konzepte zur Unterstützung analytischer Prozesse im Umgang mit 3D-InfoVis bei Kombination interaktiver Oberflächen mit AR-HMDs Implementierung Diskussion ZusammenfassungThree-dimensional information visualizations aid precise mental models and are able to communicate multidimensional-spatial relations due too their low level of abstraction. Simultaneously the current generation of Augmented Reality head-mounted displays (AR-HMDs) are offering novel chances for the exploration of 3D-InfoVis and are capable of immersively integrating virtual object into the physical environment of a user. Nevertheless, interaction in AR-environments is still posing a major challenge due to most applications only considering gaze, freehand gesture or speech as input modalities. By combining AR-HMDs with interactive surfaces these limitations can be addressed and direct and natural interaction in the form of multi-touch-, tangible- or pen-input can be enabled. In the scope of this thesis it will be examined how the analysis of 3D-InfoVis can be supported in the context of combining interactive surfaces with AR-HMDs. Therefor the current state of research in associated domains is being summarized and based on that concepts for supporting analytical processes in aforementioned system constellation are being developed. The resulting concepts help addressing limitations, that exist in the representation and interaction of and with 3D-InfoVis in conventional systems in the scope of combining interactive surfaces with AR-HMDs in order to overcome them or reduce their effects. Selected features were implemented and tested in a prototype.:Einleitung Verwandte Arbeiten Konzept der Augmented Displays Konzepte zur Unterstützung analytischer Prozesse im Umgang mit 3D-InfoVis bei Kombination interaktiver Oberflächen mit AR-HMDs Implementierung Diskussion Zusammenfassun

Kollaborative Erstellung von Mind-Maps mit persönlichen Linsen an interaktiven Display Walls

Mind-Mapping ist eine effiziente und universelle Kreativitätstechnik, die es ermöglicht, in einer Gruppe ein komplexes Thema aufzuschlüsseln. Dabei wird eine Assoziation verschiedener Schlüsselwörter, Notizen und Grafiken zu einem zentralen Begriff vorgenommen und dadurch eine Möglichkeit zur schrittweisen kompakten Visualisierung eines Themengebietes geschaffen. Große interaktive Display Walls erlauben durch ihre Fläche und ihre interaktiven Möglichkeiten das kollaborative Erstellen von Mind-Maps, so dass jeder Nutzer individuell Teile kreieren und der gemeinsamen Mind-Map beifügen kann. In dieser Ausarbeitung werden geeignete Interaktionskonzepte zur Erstellung von Mind-Maps an interaktiven Display Walls vorgestellt. Dabei liegt der Fokus auf den Möglichkeiten der Erkennung der Nutzerposition vor der Display Wall, um jedem Benutzer eine persönliche Linse und damit Zugriff auf persönliche Werkzeuge zu ermöglichen, sowie der Interaktion mittels Stift und Touch zum Zwecke der Erstellung und Platzierung von Mind-Map Elementen. Dafür werden zunächst verwandte Arbeiten aus den Bereichen: Mind-Maps, Kollaboration und Interaktion mit interaktiven Display Walls und Magische Linsen analysiert. Basierend auf einem Grundverständnis dieser drei Domänen wurden Konzepte zur kollaborativen Erstellung von Mind-Maps an interaktiven Display Walls mit persönlichen Linsen präsentiert. Ausgewählte Konzepte wurden dabei in einer prototypischen Implementierung umgesetzt und boten erste aussichtsreiche Einblicke, wie das Mind-Mapping der Zukunft erfolgen könnte. Dabei wurde insbesondere der Nutzen einer persönlichen Linse, als individuelle Visualisierungs- und Interaktions-Schnittstelle erkannt.:Einleitung Verwandte Arbeiten Konzepte zur kollaborativen Erstellung von Mind-Maps mit persönlichen Linsen an interaktiven Display Walls Prototypische Implementierung Fazit und AusblickMind-mapping is an effective and universal creativity technique, which allows to break down complex topics in a group activity. Therefore keywords, notes or images are being associated to a superordinate topic, in order to gradually create a compact visualization of a topic. Large interactive display walls allow the collaborative creation of mind-maps due to their size and options for interaction so that the users can individually create parts and integrate them into the collective mind-map. As part of this thesis, suitable concepts for the creation of mind-maps on interactive display walls are being presented. In this context, the emphasis is lying on the possibilities of using the position of the user in front the display wall, in order to offer every user a personal lens and thus access to personal tools, as well as the interaction with pen and touch in order to create and move mind-map-elements. Therefore related work of the topic areas: mind-maps, collaboration and interaction at interactive display walls and Magic Lenses will be analysed at first. Based on a fundamental understanding of these three domains, concepts for the collaborative creation of mind-maps on interactive display walls using personal lenses are being presented. Selected concepts were prototypically implemented and offered first promising insights on how the mind-mapping of the future could be done. In the process the particular benefit of a personal lens as an individual visualization- and interaction-interface has been recognized.:Einleitung Verwandte Arbeiten Konzepte zur kollaborativen Erstellung von Mind-Maps mit persönlichen Linsen an interaktiven Display Walls Prototypische Implementierung Fazit und Ausblic

Analyse von 3D-Visualisierungen durch die Kombination von interaktiven Oberflächen mit Augmented Reality Head-Mounted Displays

Dreidimensionale Informationsvisualisierungen fördern durch den geringen Grad an Abstraktion die Bildung eines präzisen mentalen Modells und können daher multidimensionale räumliche Beziehungen greifbar kommunizieren. Gleichzeitig eröffnet die aktuelle Generation von Augmented Reality Head-Mounted Displays (AR-HMDs) neuartige Möglichkeiten zur Exploration von 3D-InfoVis und ist befähigt virtuelle Objekte glaubwürdig und immersiv in die physische Umgebung eines Nutzers zu integrieren. Dennoch unterliegt die Interaktion in AR-Umgebungen einer Vielzahl von Herausforderungen, da die signifikante Mehrheit der Applikationen lediglich Blick-, Freihandgesten- oder Sprachsteuerung als Eingabemodalität in Betracht ziehen. Durch Kombination von interaktiven Oberflächen wie Tabletops mit AR-HMDs können diese Nachteile effizient adressiert werden, indem direkte und natürliche Manipulation in Form von Multi-Touch, Tangible- oder Stift-Eingabe ermöglicht wird. Im Rahmen dieser Thesis wird untersucht, wie die Analyse von 3D-InfoVis bei Kombination interaktiver Oberflächen mit AR-HMDs unterstützt werden kann. Hierfür wird der aktuelle Stand der Forschung in themennahen Domänen erfasst und folgend Konzepte zur Unterstützung analytischer Prozesse in zuvor erläuterter Systemkonstellation entwickelt. Die resultierenden Konzepte adressieren dabei Limitationen, die bei Darstellung und Interaktion von und mit 3D-InfoVis in konventionellen Systemen bestehen und im Rahmen der Kombination interaktiver Oberflächen mit AR-HMDs gelöst oder wesentlich angereichert werden können. Ausgewählte Features wurden in einer prototypischen Implementierung realisiert und getestet.:Einleitung Verwandte Arbeiten Konzept der Augmented Displays Konzepte zur Unterstützung analytischer Prozesse im Umgang mit 3D-InfoVis bei Kombination interaktiver Oberflächen mit AR-HMDs Implementierung Diskussion ZusammenfassungThree-dimensional information visualizations aid precise mental models and are able to communicate multidimensional-spatial relations due too their low level of abstraction. Simultaneously the current generation of Augmented Reality head-mounted displays (AR-HMDs) are offering novel chances for the exploration of 3D-InfoVis and are capable of immersively integrating virtual object into the physical environment of a user. Nevertheless, interaction in AR-environments is still posing a major challenge due to most applications only considering gaze, freehand gesture or speech as input modalities. By combining AR-HMDs with interactive surfaces these limitations can be addressed and direct and natural interaction in the form of multi-touch-, tangible- or pen-input can be enabled. In the scope of this thesis it will be examined how the analysis of 3D-InfoVis can be supported in the context of combining interactive surfaces with AR-HMDs. Therefor the current state of research in associated domains is being summarized and based on that concepts for supporting analytical processes in aforementioned system constellation are being developed. The resulting concepts help addressing limitations, that exist in the representation and interaction of and with 3D-InfoVis in conventional systems in the scope of combining interactive surfaces with AR-HMDs in order to overcome them or reduce their effects. Selected features were implemented and tested in a prototype.:Einleitung Verwandte Arbeiten Konzept der Augmented Displays Konzepte zur Unterstützung analytischer Prozesse im Umgang mit 3D-InfoVis bei Kombination interaktiver Oberflächen mit AR-HMDs Implementierung Diskussion Zusammenfassun

Kollaborative Erstellung von Mind-Maps mit persönlichen Linsen an interaktiven Display Walls

Mind-Mapping ist eine effiziente und universelle Kreativitätstechnik, die es ermöglicht, in einer Gruppe ein komplexes Thema aufzuschlüsseln. Dabei wird eine Assoziation verschiedener Schlüsselwörter, Notizen und Grafiken zu einem zentralen Begriff vorgenommen und dadurch eine Möglichkeit zur schrittweisen kompakten Visualisierung eines Themengebietes geschaffen. Große interaktive Display Walls erlauben durch ihre Fläche und ihre interaktiven Möglichkeiten das kollaborative Erstellen von Mind-Maps, so dass jeder Nutzer individuell Teile kreieren und der gemeinsamen Mind-Map beifügen kann. In dieser Ausarbeitung werden geeignete Interaktionskonzepte zur Erstellung von Mind-Maps an interaktiven Display Walls vorgestellt. Dabei liegt der Fokus auf den Möglichkeiten der Erkennung der Nutzerposition vor der Display Wall, um jedem Benutzer eine persönliche Linse und damit Zugriff auf persönliche Werkzeuge zu ermöglichen, sowie der Interaktion mittels Stift und Touch zum Zwecke der Erstellung und Platzierung von Mind-Map Elementen. Dafür werden zunächst verwandte Arbeiten aus den Bereichen: Mind-Maps, Kollaboration und Interaktion mit interaktiven Display Walls und Magische Linsen analysiert. Basierend auf einem Grundverständnis dieser drei Domänen wurden Konzepte zur kollaborativen Erstellung von Mind-Maps an interaktiven Display Walls mit persönlichen Linsen präsentiert. Ausgewählte Konzepte wurden dabei in einer prototypischen Implementierung umgesetzt und boten erste aussichtsreiche Einblicke, wie das Mind-Mapping der Zukunft erfolgen könnte. Dabei wurde insbesondere der Nutzen einer persönlichen Linse, als individuelle Visualisierungs- und Interaktions-Schnittstelle erkannt.:Einleitung Verwandte Arbeiten Konzepte zur kollaborativen Erstellung von Mind-Maps mit persönlichen Linsen an interaktiven Display Walls Prototypische Implementierung Fazit und AusblickMind-mapping is an effective and universal creativity technique, which allows to break down complex topics in a group activity. Therefore keywords, notes or images are being associated to a superordinate topic, in order to gradually create a compact visualization of a topic. Large interactive display walls allow the collaborative creation of mind-maps due to their size and options for interaction so that the users can individually create parts and integrate them into the collective mind-map. As part of this thesis, suitable concepts for the creation of mind-maps on interactive display walls are being presented. In this context, the emphasis is lying on the possibilities of using the position of the user in front the display wall, in order to offer every user a personal lens and thus access to personal tools, as well as the interaction with pen and touch in order to create and move mind-map-elements. Therefore related work of the topic areas: mind-maps, collaboration and interaction at interactive display walls and Magic Lenses will be analysed at first. Based on a fundamental understanding of these three domains, concepts for the collaborative creation of mind-maps on interactive display walls using personal lenses are being presented. Selected concepts were prototypically implemented and offered first promising insights on how the mind-mapping of the future could be done. In the process the particular benefit of a personal lens as an individual visualization- and interaction-interface has been recognized.:Einleitung Verwandte Arbeiten Konzepte zur kollaborativen Erstellung von Mind-Maps mit persönlichen Linsen an interaktiven Display Walls Prototypische Implementierung Fazit und Ausblic

Kollaborative Erstellung von Mind-Maps mit persönlichen Linsen an interaktiven Display Walls

Mind-Mapping ist eine effiziente und universelle Kreativitätstechnik, die es ermöglicht, in einer Gruppe ein komplexes Thema aufzuschlüsseln. Dabei wird eine Assoziation verschiedener Schlüsselwörter, Notizen und Grafiken zu einem zentralen Begriff vorgenommen und dadurch eine Möglichkeit zur schrittweisen kompakten Visualisierung eines Themengebietes geschaffen. Große interaktive Display Walls erlauben durch ihre Fläche und ihre interaktiven Möglichkeiten das kollaborative Erstellen von Mind-Maps, so dass jeder Nutzer individuell Teile kreieren und der gemeinsamen Mind-Map beifügen kann. In dieser Ausarbeitung werden geeignete Interaktionskonzepte zur Erstellung von Mind-Maps an interaktiven Display Walls vorgestellt. Dabei liegt der Fokus auf den Möglichkeiten der Erkennung der Nutzerposition vor der Display Wall, um jedem Benutzer eine persönliche Linse und damit Zugriff auf persönliche Werkzeuge zu ermöglichen, sowie der Interaktion mittels Stift und Touch zum Zwecke der Erstellung und Platzierung von Mind-Map Elementen. Dafür werden zunächst verwandte Arbeiten aus den Bereichen: Mind-Maps, Kollaboration und Interaktion mit interaktiven Display Walls und Magische Linsen analysiert. Basierend auf einem Grundverständnis dieser drei Domänen wurden Konzepte zur kollaborativen Erstellung von Mind-Maps an interaktiven Display Walls mit persönlichen Linsen präsentiert. Ausgewählte Konzepte wurden dabei in einer prototypischen Implementierung umgesetzt und boten erste aussichtsreiche Einblicke, wie das Mind-Mapping der Zukunft erfolgen könnte. Dabei wurde insbesondere der Nutzen einer persönlichen Linse, als individuelle Visualisierungs- und Interaktions-Schnittstelle erkannt.:Einleitung Verwandte Arbeiten Konzepte zur kollaborativen Erstellung von Mind-Maps mit persönlichen Linsen an interaktiven Display Walls Prototypische Implementierung Fazit und AusblickMind-mapping is an effective and universal creativity technique, which allows to break down complex topics in a group activity. Therefore keywords, notes or images are being associated to a superordinate topic, in order to gradually create a compact visualization of a topic. Large interactive display walls allow the collaborative creation of mind-maps due to their size and options for interaction so that the users can individually create parts and integrate them into the collective mind-map. As part of this thesis, suitable concepts for the creation of mind-maps on interactive display walls are being presented. In this context, the emphasis is lying on the possibilities of using the position of the user in front the display wall, in order to offer every user a personal lens and thus access to personal tools, as well as the interaction with pen and touch in order to create and move mind-map-elements. Therefore related work of the topic areas: mind-maps, collaboration and interaction at interactive display walls and Magic Lenses will be analysed at first. Based on a fundamental understanding of these three domains, concepts for the collaborative creation of mind-maps on interactive display walls using personal lenses are being presented. Selected concepts were prototypically implemented and offered first promising insights on how the mind-mapping of the future could be done. In the process the particular benefit of a personal lens as an individual visualization- and interaction-interface has been recognized.:Einleitung Verwandte Arbeiten Konzepte zur kollaborativen Erstellung von Mind-Maps mit persönlichen Linsen an interaktiven Display Walls Prototypische Implementierung Fazit und Ausblic

Analyse von 3D-Visualisierungen durch die Kombination von interaktiven Oberflächen mit Augmented Reality Head-Mounted Displays

Dreidimensionale Informationsvisualisierungen fördern durch den geringen Grad an Abstraktion die Bildung eines präzisen mentalen Modells und können daher multidimensionale räumliche Beziehungen greifbar kommunizieren. Gleichzeitig eröffnet die aktuelle Generation von Augmented Reality Head-Mounted Displays (AR-HMDs) neuartige Möglichkeiten zur Exploration von 3D-InfoVis und ist befähigt virtuelle Objekte glaubwürdig und immersiv in die physische Umgebung eines Nutzers zu integrieren. Dennoch unterliegt die Interaktion in AR-Umgebungen einer Vielzahl von Herausforderungen, da die signifikante Mehrheit der Applikationen lediglich Blick-, Freihandgesten- oder Sprachsteuerung als Eingabemodalität in Betracht ziehen. Durch Kombination von interaktiven Oberflächen wie Tabletops mit AR-HMDs können diese Nachteile effizient adressiert werden, indem direkte und natürliche Manipulation in Form von Multi-Touch, Tangible- oder Stift-Eingabe ermöglicht wird. Im Rahmen dieser Thesis wird untersucht, wie die Analyse von 3D-InfoVis bei Kombination interaktiver Oberflächen mit AR-HMDs unterstützt werden kann. Hierfür wird der aktuelle Stand der Forschung in themennahen Domänen erfasst und folgend Konzepte zur Unterstützung analytischer Prozesse in zuvor erläuterter Systemkonstellation entwickelt. Die resultierenden Konzepte adressieren dabei Limitationen, die bei Darstellung und Interaktion von und mit 3D-InfoVis in konventionellen Systemen bestehen und im Rahmen der Kombination interaktiver Oberflächen mit AR-HMDs gelöst oder wesentlich angereichert werden können. Ausgewählte Features wurden in einer prototypischen Implementierung realisiert und getestet.:Einleitung Verwandte Arbeiten Konzept der Augmented Displays Konzepte zur Unterstützung analytischer Prozesse im Umgang mit 3D-InfoVis bei Kombination interaktiver Oberflächen mit AR-HMDs Implementierung Diskussion ZusammenfassungThree-dimensional information visualizations aid precise mental models and are able to communicate multidimensional-spatial relations due too their low level of abstraction. Simultaneously the current generation of Augmented Reality head-mounted displays (AR-HMDs) are offering novel chances for the exploration of 3D-InfoVis and are capable of immersively integrating virtual object into the physical environment of a user. Nevertheless, interaction in AR-environments is still posing a major challenge due to most applications only considering gaze, freehand gesture or speech as input modalities. By combining AR-HMDs with interactive surfaces these limitations can be addressed and direct and natural interaction in the form of multi-touch-, tangible- or pen-input can be enabled. In the scope of this thesis it will be examined how the analysis of 3D-InfoVis can be supported in the context of combining interactive surfaces with AR-HMDs. Therefor the current state of research in associated domains is being summarized and based on that concepts for supporting analytical processes in aforementioned system constellation are being developed. The resulting concepts help addressing limitations, that exist in the representation and interaction of and with 3D-InfoVis in conventional systems in the scope of combining interactive surfaces with AR-HMDs in order to overcome them or reduce their effects. Selected features were implemented and tested in a prototype.:Einleitung Verwandte Arbeiten Konzept der Augmented Displays Konzepte zur Unterstützung analytischer Prozesse im Umgang mit 3D-InfoVis bei Kombination interaktiver Oberflächen mit AR-HMDs Implementierung Diskussion Zusammenfassun