Entwicklung einer Methode zur Identifikation dreidimensionaler Blickbewegungen in realer und virtueller Umgebung

Das Verständnis über visuelle Aufmerksamkeitsprozesse ist nicht nur für die Kognitionsforschung von großem Interesse. Auch in alltäglichen Bereichen des Lebens stellt sich die Frage, wie wir unsere Umwelt in unterschiedlichen Situationen visuell wahrnehmen. Entsprechende Untersuchungen können in rea...

Full description

Bibliographic Details
Main Author: Weber, Sascha
Other Authors: Technische Universität Dresden, Fakultät Mathematik und Naturwissenschaften
Format: Doctoral Thesis
Language:deu
Published: Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden 2016
Subjects:
Online Access:http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-207221
http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-207221
http://www.qucosa.de/fileadmin/data/qucosa/documents/20722/2016-07-08_diss_weber_slub_pdfA_ver02_2b.pdf
id ndltd-DRESDEN-oai-qucosa.de-bsz-14-qucosa-207221
record_format oai_dc
spelling ndltd-DRESDEN-oai-qucosa.de-bsz-14-qucosa-2072212016-08-13T03:28:18Z Entwicklung einer Methode zur Identifikation dreidimensionaler Blickbewegungen in realer und virtueller Umgebung Weber, Sascha 3D Eyetracking Virtual Reality Stereoskopie 3D Blickorte 3D Sakkaden 3D Eye Tracking 3D Gaze Positions 3D Fixations Virtual Reality ddc:153 rvk:CP 2500 Das Verständnis über visuelle Aufmerksamkeitsprozesse ist nicht nur für die Kognitionsforschung von großem Interesse. Auch in alltäglichen Bereichen des Lebens stellt sich die Frage, wie wir unsere Umwelt in unterschiedlichen Situationen visuell wahrnehmen. Entsprechende Untersuchungen können in realen Szenarien und aufgrund neuer innovativer 3D-Verfahren auch in Umgebungen der virtuellen Realität (VR) durchgeführt werden. Zur Erforschung von Aufmerksamkeitsprozessen wird unter anderem die Methode der Blickbewegungsmessung (Eyetracking) angewandt, da das Sehen für uns Menschen die wichtigste Sinnesmodalität darstellt. Herkömmliche Blickbewegungsmessungen beziehen sich allerdings überwiegend auf zweidimensionale Messebenen, wie Bildschirm, Leinwand oder Szenevideo. Die vorliegende Arbeit stellt eine Methode vor, mit der dreidimensionale Blickorte und Blickbewegungen sowohl in einer realen als auch in einer stereoskopisch projizierten VR-Umgebung anhand moderner Eyetracking-Technologien bestimmt werden können. Dafür wurde zunächst in Studie I geprüft, ob die Blickbewegungsmessung durch die für eine stereoskopische Bildtrennung notwendigen 3D-Brillen hindurch möglich ist und inwieweit durch diesen Versuchsaufbau die Qualität der erhobenen Eyetracking-Daten beeinflusst wird. Im nächsten Schritt wurde zur Berechnung dreidimensionaler Blickorte das Anforderungsprofil an einen universellen Algorithmus erstellt und mit einem vektorbasierten Ansatz umgesetzt. Die Besonderheit hierbei besteht in der Berechnung der Blickvektoren anhand der Augen- bzw. Foveaposition und binokularen Eyetracking-Daten. Wie genau dreidimensionale Blickorte anhand dieses Algorithmus berechnet werden können, wurde nachfolgend in realer (Studie II) als auch stereoskopisch projizierter VR-Umgebung (Studie III) untersucht. Anschließend erfolgte die Bestimmung dreidimensionaler Blickbewegungen aus den berechneten 3D-Blickorten. Dazu wurde ein ellipsoider Fixationserkennungsalgorithmus konzipiert und implementiert. Für die dispersionsbasierte Blickbewegungserkennung waren sowohl ein zeitlicher als auch örtlicher Parameter für die Identifikation einer Fixation erforderlich. Da es noch keinerlei Erkenntnisse im dreidimensionalen Bereich gab, wurden die in Studie II und III ermittelten 3D-Blickorte der ellipsoiden Fixationserkennung übergeben und die daraus berechneten Fixationsparameter analysiert. Die entwickelte Methode der räumlichen Blickbewegungsmessung eröffnet die Möglichkeit, bislang in zwei Dimensionen untersuchte Blickmuster nunmehr räumlich zu bestimmen und grundlegende Zusammenhänge zwischen Blickbewegungen und kognitiven Prozessen dreidimensional sowohl in einer realen als auch virtuellen Umgebung zu analysieren. Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden Technische Universität Dresden, Fakultät Mathematik und Naturwissenschaften Sen.-Prof. Dr. phil. habil. Boris M. Velichkovsky Prof. Dr. rer. nat. habil. Sebastian Pannasch Jun.-Prof. Dr. Stefan Scherbaum 2016-08-12 doc-type:doctoralThesis application/pdf http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-207221 urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-207221 http://www.qucosa.de/fileadmin/data/qucosa/documents/20722/2016-07-08_diss_weber_slub_pdfA_ver02_2b.pdf deu
collection NDLTD
language deu
format Doctoral Thesis
sources NDLTD
topic 3D Eyetracking
Virtual Reality
Stereoskopie
3D Blickorte
3D Sakkaden
3D Eye Tracking
3D Gaze Positions
3D Fixations
Virtual Reality
ddc:153
rvk:CP 2500
spellingShingle 3D Eyetracking
Virtual Reality
Stereoskopie
3D Blickorte
3D Sakkaden
3D Eye Tracking
3D Gaze Positions
3D Fixations
Virtual Reality
ddc:153
rvk:CP 2500
Weber, Sascha
Entwicklung einer Methode zur Identifikation dreidimensionaler Blickbewegungen in realer und virtueller Umgebung
description Das Verständnis über visuelle Aufmerksamkeitsprozesse ist nicht nur für die Kognitionsforschung von großem Interesse. Auch in alltäglichen Bereichen des Lebens stellt sich die Frage, wie wir unsere Umwelt in unterschiedlichen Situationen visuell wahrnehmen. Entsprechende Untersuchungen können in realen Szenarien und aufgrund neuer innovativer 3D-Verfahren auch in Umgebungen der virtuellen Realität (VR) durchgeführt werden. Zur Erforschung von Aufmerksamkeitsprozessen wird unter anderem die Methode der Blickbewegungsmessung (Eyetracking) angewandt, da das Sehen für uns Menschen die wichtigste Sinnesmodalität darstellt. Herkömmliche Blickbewegungsmessungen beziehen sich allerdings überwiegend auf zweidimensionale Messebenen, wie Bildschirm, Leinwand oder Szenevideo. Die vorliegende Arbeit stellt eine Methode vor, mit der dreidimensionale Blickorte und Blickbewegungen sowohl in einer realen als auch in einer stereoskopisch projizierten VR-Umgebung anhand moderner Eyetracking-Technologien bestimmt werden können. Dafür wurde zunächst in Studie I geprüft, ob die Blickbewegungsmessung durch die für eine stereoskopische Bildtrennung notwendigen 3D-Brillen hindurch möglich ist und inwieweit durch diesen Versuchsaufbau die Qualität der erhobenen Eyetracking-Daten beeinflusst wird. Im nächsten Schritt wurde zur Berechnung dreidimensionaler Blickorte das Anforderungsprofil an einen universellen Algorithmus erstellt und mit einem vektorbasierten Ansatz umgesetzt. Die Besonderheit hierbei besteht in der Berechnung der Blickvektoren anhand der Augen- bzw. Foveaposition und binokularen Eyetracking-Daten. Wie genau dreidimensionale Blickorte anhand dieses Algorithmus berechnet werden können, wurde nachfolgend in realer (Studie II) als auch stereoskopisch projizierter VR-Umgebung (Studie III) untersucht. Anschließend erfolgte die Bestimmung dreidimensionaler Blickbewegungen aus den berechneten 3D-Blickorten. Dazu wurde ein ellipsoider Fixationserkennungsalgorithmus konzipiert und implementiert. Für die dispersionsbasierte Blickbewegungserkennung waren sowohl ein zeitlicher als auch örtlicher Parameter für die Identifikation einer Fixation erforderlich. Da es noch keinerlei Erkenntnisse im dreidimensionalen Bereich gab, wurden die in Studie II und III ermittelten 3D-Blickorte der ellipsoiden Fixationserkennung übergeben und die daraus berechneten Fixationsparameter analysiert. Die entwickelte Methode der räumlichen Blickbewegungsmessung eröffnet die Möglichkeit, bislang in zwei Dimensionen untersuchte Blickmuster nunmehr räumlich zu bestimmen und grundlegende Zusammenhänge zwischen Blickbewegungen und kognitiven Prozessen dreidimensional sowohl in einer realen als auch virtuellen Umgebung zu analysieren.
author2 Technische Universität Dresden, Fakultät Mathematik und Naturwissenschaften
author_facet Technische Universität Dresden, Fakultät Mathematik und Naturwissenschaften
Weber, Sascha
author Weber, Sascha
author_sort Weber, Sascha
title Entwicklung einer Methode zur Identifikation dreidimensionaler Blickbewegungen in realer und virtueller Umgebung
title_short Entwicklung einer Methode zur Identifikation dreidimensionaler Blickbewegungen in realer und virtueller Umgebung
title_full Entwicklung einer Methode zur Identifikation dreidimensionaler Blickbewegungen in realer und virtueller Umgebung
title_fullStr Entwicklung einer Methode zur Identifikation dreidimensionaler Blickbewegungen in realer und virtueller Umgebung
title_full_unstemmed Entwicklung einer Methode zur Identifikation dreidimensionaler Blickbewegungen in realer und virtueller Umgebung
title_sort entwicklung einer methode zur identifikation dreidimensionaler blickbewegungen in realer und virtueller umgebung
publisher Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden
publishDate 2016
url http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-207221
http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-207221
http://www.qucosa.de/fileadmin/data/qucosa/documents/20722/2016-07-08_diss_weber_slub_pdfA_ver02_2b.pdf
work_keys_str_mv AT webersascha entwicklungeinermethodezuridentifikationdreidimensionalerblickbewegungeninrealerundvirtuellerumgebung
_version_ 1718374925519028224