Methoden für die realitätsgetreue visuelle Wahrnehmung durch Eye-Tracking im Head-Mounted-Display (Eye-Tracking)

Third party funded individual grant


Acronym: Eye-Tracking

Start date : 01.04.2018

End date : 31.03.2020

Extension date: 31.12.2020


Project details

Scientific Abstract

Im Fokus des Forschungsprojekts stehen die Entwicklung und die Evaluierung unterschiedlicher Methoden, die auf Basis moderner Eye-Tracking-Verfahren eine optisch korrekte Ansprache der menschlichen Raumwahrnehmung in Head-Mounted Displays erlauben.

Die Bewertung ergonomischer Aspekte eines Produkts ist mit den Methoden der Virtuellen Realität (VR) theoretisch bereits in einer frühen Phase z.B. durch den Einsatz von Head-Mounted-Displays (HMDs) möglich, jedoch besteht bei der Wahrnehmung von Größe, Distanz und Form eine Diskrepanz zwischen der virtuellen Umgebung und dem realen Modell. Zur Berechnung der Darstellung für die Virtuelle Realität wird bisher lediglich die Lage des Kopfes, jedoch nicht die exakte Pupillenposition herangezogen. Dadurch sind Resultate aus virtuellen Studien, die z.B. die Bewertung der Erreichbarkeit eines Bedienelements zum Ziel haben, nur bedingt belastbar. Die Existenz der angesprochenen Fehlwahrnehmungen wurden zwar in empirischen Studien festgestellt, der Einfluss der Pupillenposition vor dem Display auf die Raumwahrnehmung als Quelle für die Fehlwahrnehmung bisher jedoch kaum untersucht. Zur Bewertung von Bedienkonzepten oder der Raumwirkung eines Fahrzeuginnenraums werden aktuell nach wie vor hauptsächlich auf physische Modelle zurückgegriffen. Ziel ist, bereits in frühen Phasen auf Basis weniger digitaler Daten eine vollständige, virtuelle Bewertung des geplanten Fahrzeugkonzepts durchzuführen. Da sich die Bewertung eines Bedienkonzepts oder die Raumwirkung nur bedingt an einem Computerarbeitsplatz absichern lassen, würden belastbare Ergebnisse während der Nutzung der Virtuellen Realität einen bedeutenden Vorteil im Entwicklungsprozess bedeuten.

Im Projekt sind verschiedene Potentiale identifiziert, die eine korrekte Wahrnehmung unterstützen. Zentraler Aspekt ist die Abweichung der Position der Pupillen zu der Position der Kamera zur Berechnung der virtuellen Darstellung. Es soll eine Methode entwickelt werden, um die vom Eye-Tracking-System bestimmte Pupillenposition auf die Kameraposition zu übertragen, um die exakte Perspektive zu berechnen. Die Verzerrung der Optiken hat ebenfalls einen Einfluss auf die Darstellung im HMD. Da die Verzerrung der Optiken für jede Pupillenposition unterschiedlich ist, soll die dargestellte Vorverzerrung deshalb ebenfalls an die aktuelle Pupillenposition angepasst werden. Daneben sollen insbesondere die Aspekte Schärfentiefe und foveated rendering berücksichtig werden. Inwieweit sich die Bewertungsleistung beim Einsatz der entwickelten Methoden, von der beim Einsatz eines realen Modells unterscheidet und wie groß der dadurch erzielte Nutzen ist wird ebenfalls untersucht.

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