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

Third party funded individual grant


Project Details

Project leader:
Prof. Dr.-Ing. Sandro Wartzack


Contributing FAU Organisations:
Lehrstuhl für Konstruktionstechnik

Funding source: andere Förderorganisation (Sonstige öffentliche Drittmittelgeber)
Acronym: Eye-Tracking
Start date: 01/04/2018
End date: 31/03/2020


Abstract (technical / expert description):

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.


Publications

Gerschütz, B., Fechter, M., Schleich, B., & Wartzack, S. (2019). Konzept zur Verbesserung des realitätsgetreuen, visuellen Erlebens in virtuellen Umgebungen durch Eye-Tracking. In Ralph H. Stelzer, Jens Krzywinski (Hrg.), Entwerfen Entwickeln Erleben in Produktentwicklung und Design 2019 (pp. 51 - 65). Dresden: Dresden: Thelem Universitätsverlag & Buchhandlung GmbH & Co. KG.

Last updated on 2019-12-06 at 11:13