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Tagungsband 2012 - Informatics Inside

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1. BSCW Relax Files Files BSCW Relax ws ws Backend BSCW g Relax Abbildung 1 Experimentelle Architektur von wmc in der Hochschulumgebung Informati B Inside 55 XML Schnittstelle und damit unabhangig von Programmiersprachen kommunizieren k n nen Der modulare Aufbau hat den Vorteil zu k nftigen Anforderungen gewachsen zu sein 1 Exemplarisch wird f r die Umsetzung auf die an der Hochschule Reutlingen vorhandenen Kollaborationswerkzeuge wie beispielsweise BSCW und Moodle Relax zur ckgegriffen Innerhalb des Projekts wird Software auf der Client und Anwendungslogikebene entwi ckelt Wie in Abbildung 1 zu sehen greifen verschiedene Clients Web Clients oder mobi le Clients auf die Webservices zu Die Web services wiederum stellen die Funktionalit ten der Kollaborationswerkzeuge dem Anwender auf der Client Seite zur Verf gung Somit kann der Anwender auf die heterogenen Werkzeuge ber die homogene Oberfl che des entstehen den wmc Portals zugreifen 2 3 UMSETZUNGEN Um die beschriebene Architektur auf ihre Tauglichkeit berpr fen zu k nnen wurde anhand eines Beispielszenarios prototypische Software entwickelt Das Testszenario bein haltet einen Chat und einen darin integrierten Datenaustausch FileExplorer 1 Im ersten Schritt wurden die daf r notwendigen Web services implementiert die auf die Funktio nen von BSCW und Relax zugreifen Danach entstanden zwei prototypische
2. Ein Paradigmenwech sel Der Pr fingenieur S 34 43 46 B Widmann M 1984 Herstellung und Ver steifungswirkung von geschlossenen Halb rundsicken Springer Verlag Berlin Emmrich D 2005 Entwicklung einer FEM basierten Methode zur Gestaltung von Sicken f r biegebeanspruchte Leitst tz strukturen im Konstruktionsprozess Dissertation an der Universit t Karlsruhe Object Management Group OMG Unified Modeling Language OMG UML Infrastructure August 2011 Abrufbar unter http www omg org spec UML 2 4 1 Infrastructure PDF Letzter Zugriff 01 03 2012 The Eclipse Foundation http www eclipse org org Letzter Zugriff 24 02 2012 Rudolph S and Bolling M 2004 Con straint based conceptual design and au tomated sensitivity analysis for airship concept studies Aerospace Science and Technology 8 Informatics Inside Humanoide Serviceroboter Hannah Elena Seeger Hochschule Reutlingen Medien und Kommunikationsinformatik Prof Dr rer nat Gabriela Tullius Hannah Elena Seeger Student Reutlingen University de ABSTRACT In diesem Fachartikel wird das Gebiet der hu manoiden Serviceroboter und deren Einsatz im Alltag vorgestellt Es werden die Schwierig keiten bei der Gestaltung und Umsetzung eines alltagstauglichen Roboters der mit Menschen interagieren kommunizieren und unterst t zende T tigkeiten ausf hren kann erl utert Desweiteren werden drei humanoide Roboter vorgestellt und i
3. Endpunkt Interpolationsabstand wird kleiner Ablenksystem wird beschleunigt Ablenksystem wird gebremst Abbildung 3 Neuer Interpolationsansatz In der Theorie m sste die Ablenkeinheit somit an kritischen Stellen der Projektion An Start bzw Endpunkt an denen meistens schlagar tige Richtungswechsel stattfinden durch den immer dichter werdenden Punktabstand lang sam abgebremst bzw beschleunigt werden Dies soll zur Folge haben dass h here Scan geschwindigkeiten gefahren werden k nnen die Projektion allerdings keine bzw weniger Ausrei er bekommt die Temperatur nicht so stark steigt und sich das Betriebsger usch der Ablenkeinheit ver ndert 4 3 LASERAUSGABE MIT TELS KINECT Durch das Kinect for Windows SDK ist es m glich auf bestimmte Trackingpunkte eines menschlichen K rpers wie z B H nde F e und Schultern direkt zuzugreifen vgl 12 Durch das Coding4Fun Kinect Toolkit ist es zudem recht einfach die getrackten Datenwerte X und Y Position der Trackingpunkte so zu skalieren damit sie f r die eigene Anwendung brauchbar sind vgl 11 In diesem Fall wird eine X Y Aufl sung von 4096 auf 4096 Bild punkte ben tigt um die volle Ausgabegr e des Medialas Hyperport Pro DMX USB Inter faces ansteuern zu k nnen Die Ablenkeinheit besitzt somit eine Aufl sung von 4096 Punkten in X bzw Y Richtung bei einer maximalen Auslenkung von 40 gemessen an 3 verschie denen Laserpro
4. bertragen Eine Konvertierung kann verlustfrei oder ver lustbehaftet auf exaktem oder sinngem em Wege stattfinden In diesem Kontext ist es ein Ziel die Problemstellen von 3D Inhalten zu identifizieren am Beispiel darzustellen und m gliche L sungsans tze aufzuzeigen Dazu werden im Folgenden vorweg auch technische Aspekte betrachtet Informatis Inside 2 TECHNISCHE ASPEKTE Zur Konvertierung der Szenendaten sind aus technischer Sicht zwei Vorgehensweisen m g lich Zum einen kann die bersetzung mittels eines bestehenden Konverters in ein einheit liches Zwischenformat wie Xml3D 4 oder VRML 5 von welchem letztlich in das Ziel format bersetzt wird stattfinden Zum ande ren kann der Ansatz verfolgt werden direkt in das Zielformat zu bersetzen Ein Zwischenformat kann zwar in andere For mate bersetzt werden stellt allerdings einen Flaschenhals f r von diesem nicht ber ck sichtige Informationen dar Somit kann es zu einer verlustbehafteten Konvertierung f hren und folglich zu einem fehlerhaften oder un vollst ndigen Resultat Zudem verhindert dies die direkte zielformatspezifische Einflussnah me des Nutzers da etwa zur Ausgangsszene zus tzlich hinzugef gte zielformatspezifische Informationen verloren gehen Letztlich ist im Fall einer verlustbehafteten Konvertierung der direkte Weg zu bevorzugen 2 1 METHODIK Auch die bersetzungsmethodik bietet ver schiedene Ansatzpunkte je nach Datengrund
5. bindungsaufbau der WebSockets ist deutlich hoher als bei einem Ajax Aufruf Bricht also beispielsweise beim sporadischen Testen die Verbindung 11 mal ab ist das Daten Volumen wieder gleich hoch wie beim XHR Aufruf 7 2 AKKULAUFZEIT Ein nichtreprasentativer Test unter Laborbe dingungen hat ergeben dass zwischen perio dischem Pingen via WebSocket sowie Ajax kein signifikanter Unterschied im Akkuver brauch festzustellen ist Fur den Test wurde ein BlackBerry Playbook verwendet Es gab sechs 34 B Testf lle je drei f r eine halbe Stunde und je drei f r eine Stunde Vor jedem Test wur de der Akku des Ger ts zu 100 aufgeladen und w hrend des Tests war das Display stets beleuchtet Die drei Testszenarien waren Leer lauf im Browser also keine JavaScript Aus f hrungen im Hintergrund als Vergleichswert WebSocket Polling und Ajax Polling Tabelle 2 Akkulaufzeiten o a 1 2 o Bei Polling wurde jeweils einmal pro Sekunde eine Anfrage gesendet Am Ende jedes Testes wurde erneut der Akku Status abgelesen und die Differenz berechnet Erfasst wurde also der Akkuverbrauch in den jeweiligen Zeitr umen Die Ergebnisse zeigt Tabelle 2 8 FAZIT Beim periodischen Pingen konnte durch die Verwendung von WebSockets die Netzwerk Last um den Faktor 2 6 verringert werden Bei sporadischem Testen sogar um den Faktor 3 Beim sporadischen Pr fen entsteht dieser h here Wert aus dem h ufigen Ab und Wie deraufbau der TCP
6. Ver ffentlichungen und Industrie Standards der ILDA International Laser Display Associ ation und den B chern von Dirk R Baur 1 amp 2 2 1 LASERPROJEKTIONEN Die folgenden Informationen basieren auf der Funktion von Laserprojektionen und Software der Firma Medialas Bsp 5 4 6 sowie auf dem ILDA File Interchange Format 9 Bei einer Laserprojektion wird ein Bild oder eine Animation mit Hilfe von Laserprojekto ren auf eine Projektionsfl che gebracht Eine Laserprojektion kann aus einem oder meh reren Frames bestehen welche wiederum aus mehreren bis zu einigen Tausend einzelnen Informatis Inside Punkten innerhalb eines 2D oder 3D Koordi natensystems besteht Diese einzelnen Punkte enthalten mehrere Informationen welche f r den Laserprojektor wichtig sind z B Farb informationen Intensit t und X und Y Po sition des Punktes Es besteht eine Hierarchie innerhalb eines einzelnen Laserbildes die definiert in welcher Reihenfolge das Ablenk system des Laserprojektors einzelne Punkte innerhalb eines Frames anf hrt Durch das Zusammenspiel von Bewegung des Ablenk systems und dem An bzw Abschalten der Laserquellen innerhalb des Laserprojektors k nnen somit Figuren entstehen Diesen Vor gang nennt man Scannen Dies bedeutet dass die Laserpunkte innerhalb eines Frames entsprechend der Hierarchie mit einer be stimmten Geschwindigkeit Scangeschwin digkeit wird in pps points per second
7. die beim Erh hen der Scangeschwindigkeit des Ablenksystems mit dem analysierten Interpolationsmecha nismen auftreten vermieden oder verbes sert werden k nnen 4 2 NEUER TIONSANSATZ Bei dem neuen Interpolationsansatz werden Zwischenpunkte anders als bei der Standard Interpolation der Software Mamba nicht mit einem gleichbleibenden Abstand zwischen den gegebenen Punkten eingef gt sondern abh ngig von der Position des einzuf genden Punktes mit variablem Abstand Dies bedeutet vor allem dass Punkte welche n her an Start bzw Endpunkt eingef gt werden m ssen mit einem kleineren Abstand zueinander eingef gt werden als Punkte welche sich beispielsweise in der Mitte der gegebenen Punkte befinden S ehe Abbildung 4 Hierzu wird die Strecke zwischen Start bzw Endpunkt in verschiede ne Zonen eingeteilt in denen mit unterschied lichen Interpolationsdistanzen gearbeitet wird Innerhalb der ersten 10 der Strecke wird mit 1 6 der eingestellten Interpolationsdistanz in terpoliert Zwischen 10 und 20 mit 1 4 und zwischen 20 und 30 mit 1 2 Dies bedeu tet dass zwischen 30 und 70 mit der Stan dardinterpolation interpoliert wird zwischen 70 und 80 wiederrum mit 1 2 zwischen INTERPOLA 80 und 90 mit 1 4 und zwischen 90 und 100 wiederrum mit 1 6 der Interpolationsdis tanz 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Bewegungsrichtung Startpunkt Interpolationsabstand wird gr er
8. glich sind Neben der gewohnten Desktop Metapher gibt es nun das Launchpad das vorhandene Apps wie auf dem iPhone darstellt siehe Abbildung 3 Auch Microsoft reagiert auf das ver nderte Nut zerverhalten mit der neuen Windows 8 Version Der Desktop gleicht nun der Oberfl che des WindowsPhones siehe Abbildung 4 Durch SZ 7 a ey ee e SPAT gt A X a Ee Ze D a a 40 ROOBS 7 Abbildung 3 Launchpad von OS X Lion 2 Informatics Inside Abbildung 4 Desktop von Windows 8 3 die Beobachtung der sich ndernden Desktop Darstellung stellt sich die Frage ob die ausge w hlte Desktop Metapher des aktuellen Desig nkonzepts eine optimale und zukunftsgerechte L sung f r das Interface eines Kommunika tions und Kollaborationswerkzeuges ist 3 2 ANFORDERUNGEN Bei der Konzeption der neuen Oberfl che f r das Kollaborationsportal wmc sind zwei we sentliche Aspekte zu beachten Der erste As pekt liegt im modularen Aufbau des Systems mit dem eine einfache Erweiterbarkeit gew hr leistet ist Diese Flexibilit t muss sich auch im Interfacedesign niederschlagen um zuk nftige Funktionen integrieren zu k nnen Der zwei te Aspekt zieht den Nutzer bei der Interface Entwicklung mit ein Damit die Kommunika tions und Kollaborationsprozesse optimal auf das Nutzerverhalten abgestimmt sind werden Methoden des User Centered Designs 4 und des Usability Engineerings 5 S 20 21 i
9. horse 5 human 6 mouse 7 and standing 8 The aim of the class human was to test if normal movement could also be distinguished from the animal imitations Standing should train the machine learning method to know when the user stops imitating an animal and just stands still Though standing should mean a stationary signal this isn t true due to normal body movement e g breathing postural sway 4 PATTERN RECOGNITION 4 1 FEATURE EXTRACTION The data captured by the smartfloor is the ground reaction force GRF that occurs while a person moves on the smartfloor In this stu dy only the vertical component of the GRF is used 4 1 1 FEATURE MATRIX To interpret the signal its features were ext racted by wavelet transformation and a feature matrix The feature matrix consisted of the mean the standard deviation and the slope Informatics B Inside iy of each window the signal was segmented in This approach was proposed and described by Headon et al 4 for gait analysis 4 1 2 WAVELETS Wavelets are often called a mathematical microscope 6 because they can be used to analyze a signal at different scales Chau 1 summarizes the main task of Wavelet trans formation in signal processing as smoothing and discrimination However in this study the aim of using wavelets is to be able to extract the coefficients of a signal that describe its es sential character So it is possible to give the machin
10. if not set e Unset Mutex Y Wait for update by the framework Interpret scriptable skeleton data Update scriptable skeleton data structure Asynch Call to Browser Window Thread Invoke JS Event Handler Abbildung 2 Synchronisation zwischen JavaScript Anwendung und Worker Thread benachrichtigt wird Die identische Schnitt stelle beider Plug ins ist in Abbildung 1 dar gestellt Da NPAPI nicht Thread sicher ist k nnen NPAPI Funktionen z B zum Aufruf des JavaScript Event Handlers nur von dem Thread des Browser Fensters verwendet wer den mit dem das Plug in initialisiert wurde Zur L sung des Problems bietet NPAPI jedoch die M glichkeit eine Nachricht von Worker Threads an die sog Message Pump des Brow ser Threads zu schicken um asynchron dar ber einen Funktionsaufruf zu initiieren Um den Worker Thread mit der JavaScript An wendung nach dem asynchronen Aufruf wie der zu synchronisieren wartet dieser bis der JavaScript Event Handler signalisiert dass die Daten interpretiert wurden Dieser Ablauf ist in Abbildung 2 dargestellt Bei ersten Testanwendungen deren Event Handler in einer hohen Frequenz Daten aus der skriptbaren Objektstruktur gelesen haben wur de ein problematischer Anstieg der Speicherbe Informatis 7 Inside legung beobachtet Die Ursache hierf r liegt da rin dass die JavaScript Engine bei dem Zugri
11. lage So kann von einem Format direkt gem der Spezifikation des Ausgangsformats z B VRML 5 oder Xml3D 4 bersetzt werden oder falls die Spezifikation nicht vorliegt mit hilfe einer Dateninterpretation z B bei 3ds Max Szenen F r den letztgenannten Fall stehen daf r am Beispiel von 3ds Max MaxScript oder MaxSDK zur Verf gung 3 die objektorien tierten Zugriff auf den Szenengraphen gewah ren Bei diesen handelt es sich zum einen um eine Skriptsprache MaxScript im Rahmen einer szeneninterpretierenden Umgebung und zum anderen um eine native API MaxSDK die die Szenendaten interpretiert 2 2 AUSGABE Im Sinne der Methodik stellt die Ausgabe in das Zielformat ebenfalls ein Festhalten gem einer spezifischen Interpretation im Rahmen der Spezifikation des Zielformats dar Hierbei ist die Neuinterpretation im Rahmen der Kon vertierungsroutine umzusetzen Hinsichtlich dessen und da Zielformate ggf aktualisiert werden ist die Wartung aus softwaretechni scher Sicht ein wichtiger Aspekt In Folge bietet es sich an in der Architektur des Konverters die Ausgabem glichkeit n ein externes Modul zu verlagern sodass das Kon vertermodul nur die Interpretation vornimmt Einerseits lassen sich auf diese Art und Weise unabh ngig von der gew hlten Methodik be liebige Techniken z B Skriptsprachen oder Laufzeitumgebungen wie CLR 2 einsetzen Andererseits bietet sich dadurch wieder die M glichkeit der Verei
12. provided information of speed and direction of the user s walk an even better classification may have been achieved Research on this topic could also be done in ano ther direction Here we tried to find raw patterns especially with wavelet analysis But we could also filter the raw patterns and use those wavelet coefficients that describe the fine characteristics of a gait e g to analyze the gait of post stroke patients 7 Currently games are being developed for the smartfloor with a framework based on the game engine Unity Animal Magic could then get a nice interface and encourage children to move 2 a ACKNOWLEDGEMENTS Special thanks to my supervisor Ben Heller for all his help and support I worked together with Ewan Davies a student at Jesus College of the University of Cambridge his main part was the HMM approach so those are the results of his implementation I want to thank him as well for his support and especially mathematical help 8 REFERENCES 1 Chau Tom A review of analytical tech niques for gait data Part 2 neural net work and wavelet methods Gait and Posture 13 p 102 120 2001 2 Gonon Gilles et al Extended Wavelet Pa cket Decomposition and Best Basis Search Algorithm Evaluation of entropic gain for audio signals Universit du Maine 2001 3 Gronbaek Kaj et al 1GameFloor Procee dings of the International Conference on Advances in Computer Entertainment Tech nology ACE
13. 2007 4 Headon Robert et al Recognizing Mo vements from the Ground Reaction Force Proceedings of the 2001 Workshop on Per ceptive User Interfaces PUT 2001 5 Holzreiter Stefan et al Assessment of gait patterns using neural networks J Biome chanics Vol 26 No 6 pp 645 651 1993 6 Hubbard B B The World According to Wavelets 1 edition A K Peters Massachu setts 1996 7 Kaczmarczyk et al Gait classification in post stroke patients using artificial neural networks Gait amp Posture 30 p 207 210 2009 8 Matlab Documentation for the Neural Network Toolbox 2011 9 Shah Firoz Discrete Wavelet Trans forms and Artificial Neural Networks for Speech Emotion Recognition Inter national Journal of Computer Theory and Engineering IJCTE Vol 2 No 3 June p 319 322 2010 Informatics Inside Hidden ar size 0 881 0 883 ite 930 ES 930 0 840 0 851 0 913 0 909 Coefficients nee LI 0 908 0 930 0 979 0 970 0 994 0 992 0 863 0 905 0 955 0 953 0 978 0 977 0 935 0 924 0 985 0 968 0 992 0 990 0 987 0 992 0 794 0 968 0 907 0 899 0 964 z 947 0 984 0 982 0 E 0 979 0 773 0 949 Table 3 Comparison of different ANN configurations 2 2 3 2 1 2 1 1 0 1 1 0 U U 40 20 40 0 target class ira Ts Loge me ns Truman Ier mme es BIC BE standing A nn_pretramed_wo
14. 4 MS Kinect SDK Beta 2958 0 9 29 2 2 Tabelle 1 Durchschnittliche Framerate und Standardabweichung w hrend der Navigation 29 6 29 8 OpenNI ges 0 6 MS Kinect DY Ds DR 2 9 SDK Beta nach Position w hrend der Initialisierungspo se gegenseitig behindern k nnen Um neben der Navigation auch Interaktion mit der Szene zu er m glichen k nnte das Men um kontextsensitive Men eintr ge erweitert werden z B zum Wech seln in einen Manipulationsmodus oder zum Star ten von Animationen Eine Weiterentwicklung des Webbrowser Plug ins sollte mit OpenNI NITE durchgef hrt werden da diese Version eine ber tragung auf Linux Plattformen erlaubt und somit eine gewisse Plattformunabh ngigkeit bietet was eine der Motivationen von XML3D darstellt 6 LITERATURVERZEICHNIS 1 Bowman Doug A etal 2005 3D User Inter faces Theory and Practice Addison Wesley 2 Bradski G R and Kaehler A 2008 Lear ning OpenCV Computer vision with the OpenCV library O Reilly 3 Manresa C et al 2000 Real Time Hand Tracking and Gesture Recognition for Hu man Computer Interaction Electronic Let ters on Computer Vision and Image Analysis 4 Mozilla Plug in Dokumentation https developer mozilla org En Plugins Letzter Zugriff 10 03 2012 4 5 Informatic 11 Inside Konvertierung von 3D Szenendaten am Beispiel von 3ds Max zu XmI3D Christoph Mei ner Hochschule Reutlingen Medien und Kommunika
15. Bildver arbeitungsverfahren selektiert werden 7 Um ein nat rliches User Interface innovativ steuern zu k nnen werden komplexere Gesten ben tigt als bisher vorgesehen Deshalb wird m VRLab ein Ansatz entwickelt Gesten unter Verwendung eines k nstlichen neuronalen Net zes zu erkennen 1 Das Feedforward Netzwerk 8 das mit Hilfe des Backpropagation Algorith mus 9 trainiert wird diente f r das Projekt der intuitiven Interaktionsentwicklung als Basis 1 F r die Umsetzung wurde das NET Encog Framework 3 0 10 verwendet Mit Hilfe der ent wickelten Software k nnen sowohl Trainings als auch Testdaten aufgenommen und anschlie end ausgewertet werden Diese Daten liegen zun chst in Form einer Liste von 3D Koordinaten vor Dadurch kann die Distanz zweier benachbarter 3D Punkte leicht berechnet werden da die Koor dinaten auf den Achsen x y und z exakt bestimmt werden k nnen Die gemessenen Punkte werden anschlie end in einem Vektor gespeichert der als Eingabe f r das neuronale Netz dient Die Aus gabe sieht ein Neuron f r jede Geste vor 1 e f r die Geste wurde nicht erkannt e f r die Geste wurde erkannt In einem ersten Test wurden basierend auf den Buchstaben A bis Z 26 unterschiedliche komple xe und zusammenh ngende Gesten verwendet wobei eine berwiegend gute Erkennungsrate erreicht werden konnte Die Durchf hrung einer repr sentativen Evaluation mit mehreren Proban
16. Erstellung von Sicken zur Gewichtsreduktion von Montageplatten 41 CHRISTOPH MILDNER Humanodide ServiCerobDotes cccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccces 47 HANNAH ELENA SEEGER Intuitive Interaktionsmoglichkeiten in virtueller Realit t 0000000000000000000000000000 51 ANJA ROTHBART Kollaborationskonzepte f r WIE anna 55 ANDRE ANTAKLI UND MARIE FRIEDRICH Informatis 5 Inside XML3D Kinect Support Webbrowser Plug in und Navigationsanwendung Erik Herrmann Hochschule Reutlingen Medien und Kommunikationsinformatik Erik Herrmann Student Reutlingen University de ABSTRACT JavaScript Engines moderner Webbrowser stellen plattformunabh ngige und leistungs fahige Laufzeitumgebungen dar die durch WebGL auch f r 3D Anwendungen genutzt werden k nnen XML3D hat das Ziel die Entwicklung dieser Anwendungen zu verein fachen und stellt einen Standardisierungsvor schlag des DFKI f r eine Markup Sprache zur Beschreibung von 3D Szenen dar Um Ent wickler nicht nur auf die Eingabem glichkei ten einzuschr nken die durch die Webbrowser unterst tzt werden werden dabei innerhalb eines Teilprojektes Schnittstellen zu alternati ven Eingabeger ten entwickelt Dieser Artikel beschreibt die Umsetzung einer in diesem Rah men entwickelten Schnittstelle zu einem Ske lett Tracker basierend auf dem Kinect Sensor Die Verwendbarkeit der Schnittstelle wurde mit einer Geste
17. K 2004 Service Roboter Visionen Carl Hanser Verlag Munchen Wien ISBN 3 446 22840 3 Informatics Inside Intuitive Interaktionsmoglichkeiten in virtueller Realitat Anja Rothbart VRLab Hochschule Reutlingen Medien und Kommunikationsinformatik Anja Rothbart Student Reutlingen University de ABSTRACT Innovative L sungen zum Thema Interaktion zwischen Mensch und Maschine in einer vir tuellen Umgebung spielen in Wirtschaft und Wissenschaft eine immer gr er werdende Rolle Aus diesem Grund besch ftigen sich Masterstudenten der Hochschule Reutlingen im Studiengang Medien und Kommunikati onsinformatik mit ausgew hlten Forschungs themen der virtuellen Realit t Seit sechs Jahren bietet das Virtual Reality Laboratory VRLab Schwerpunkte in den Bereichen Interaktion Motion Tracking zur Steuerung virtueller Welten sowie stereoskopischer Pro jektion von medialen und dreidimensionalen Inhalten 1 Eine intuitive Bedienung durch den Nutzer ist bei der Entwicklung der Inter aktionsverfahren besonders zu beachten Im Folgenden wird das VRLab und drei der aktu ellen Projekte vorgestellt die sich mit natural user interfaces NUI befassen 1 VIRTUELLE REALIT T Virtuelle Realit t beschreibt eine mittels Computer simulierte Wirklichkeit oder k nstli che Welt in die Personen mithilfe technischer Ger te sowie umfangreicher Software versetzt und interaktiv eingebunden werden 2 Ziel ist es eine simuliert
18. Orientierung optional bewegt werden 1 Abbildung 3 Aufbau innen Multi Touch Cube vel http www eyevis de Informatis Inside 2 3 NUTZERTEST Im Wintersemester 2011 12 wurde von den Studenten ein Nutzertest zur Bedienung des Multi Touch Cubes entwickelt und durchge f hrt Grund dieses Nutzertests ist der gro e Unterschied zu bereits existierenden her k mmlichen Multi Touch Ger ten Sowohl die gro e Projektionsfl che als auch die vertikale Ausrichtung der Bedienoberfl che sind dabei ungew hnlich Aspekte wie die Verdeckung der Inhalte durch den Nutzer die optimale Positionierung von aktiven bzw nicht aktiven Elementen oder die Erm dung des Nutzers m ssen vor der Entwicklung einer Multi Touch Anwendung evaluiert werden Um eine m glichst benutzerfreundliche Anwendung entwickeln zu k nnen m ssen diesbez glich Gestaltungsrichtlinien herausgearbeitet wer den Die Anwendung f r den Nutzertest wurde mit Hilfe von MT4J entwickelt MT4J ist ein Java Framework zur Entwicklung von 2 und 3D MT Anwendungen das unter der GNU General Public License GPL ver ffentlicht wurde und auf OpenGL sowie Processing ba siert 1 2 3 1 TESTAUFBAU An dem Test nahmen insgesamt 18 Probanden teil wobei 15 Personen zwischen 18 und 30 Jah ren alt waren und lediglich drei zwischen 31 und 70 Zw lf der Probanden waren m nnlich sechs weiblich Die Testpersonen waren haupts chlich Rechtsh nder lediglich
19. ange geben angefahren werden und je nach dem welche Informationen der Punkt bereitstellt die Laserquellen eingeschaltet ausgeschaltet oder gedimmt werden vgl 1 S 35ff Die sen Vorgang nennt man modulieren der La serquelle 2 2 KINECT Das offizielle Kinect for Windows SDK der Firma Microsoft gibt die Moglichkeit be stimmte Gelenkpositionen der getrackten Per son direkt abzurufen und somit ein digitales Skelett zu erstellen 11 Diese getrackten Punkte bieten die Grundlage fur die Laserprojektion Um jedoch ein Abbild des Skeletts zu bekommen m ssen nicht nur die Gelenke sondern auch deren Verbindun gen mittels des Laserstrahls auf die Projekti onsflache gebracht werden 3 INTERPOLATION BEI VOR HANDENER SHOWLASER SOFTWARE Damit Ablenkeinheiten innerhalb der Projek toren nicht durch schnelles Beschleunigen und Abbremsen zwischen einzelnen Punkten unn tig strapaziert werden m ssen zwischen den Punkten St tzpunkte durch Interpolation eingef gt werden 1 Die Recherche ergab dass die Lasershow Software Mamba der Firma Medialas eine lineare Interpolation implementiert Auch bei anderer Software ergaben Versuche mit dem Oszilloskop dass diese ebenfalls lineare Inter polationen implementieren Bei den Versuchen wurden mit Hilfe der entsprechenden Software zwei Punkte innerhalb der m glichen Pro jektionsfl che erstellt ber die zugeh rigen Hardware Interfaces ausgegeben und mit Hi
20. aufzeichnen Dieser Ansatz wird als Rear Dif vgl S Cashman Series 2011 Discovering Computers Living in a Digital World S 430 Informatics B Inside Sl Abbildung 2 Multi Touch Tisch fused Illumination Technik bezeichnet Mit Hilfe der Software Community Core Vision CCV k nnen die Koordinaten der Ber h rungspunkte aus dem Kamerabild berechnet und in eine Ber hrung der Projektionsfl che umgewandelt werden Diese Umwandlung erfolgt unter der Benutzung des TUIO Proto kolls das die berechneten Daten an die Multi Touch Anwendung weiterleitet 1 Im VRLab wird aktuell an zwei Multi Touch Systemen gearbeitet die im Folgenden vorge stellt werden 2 1 MULTI TOUCH TISCH Eines der Multi Touch Systeme verf gt ber eine horizontal ausgerichtete Bedienfl che und wurde von den Studenten des VRLabs als Mul ti Touch Tisch selbst konzipiert Durch einen im Boden angebrachten Spiegel kann das Bild eines LED Projektors auf der Projektionsfla che dargestellt werden Die Bedienoberflache des Tisches besteht aus einer halbtransparenten Acrylglasscheibe Die IR LEDs mit einer Wel lenlange von 940 nm wurden in Form von 500 mm langen Streifen 1m Innenraum des Tisches platziert Der Innenraum wurde zusatzlich mit Molton ausgekleidet um st rende Reflektio nen im IR Spektrum zu verhindern Die Tra ckingpunkte werden mit Hilfe einer Playstati on 3 Eye Cam aufgezeichnet Durch eine von den Studenten selbst errichtete Ve
21. class pmtk3 for Matlab was used for this 4 2 2 NEURAL NETWORKS Artificial neural networks ANN are a com mon method for machine learning and there fore often used in artificial intelligence sys tems Generally an ANN consists of an input layer one or more hidden layers and an out http code google com p pmtk3 last visited on 20 03 2012 Informatics Inside put layer A three layered ANN with Fourier transformation was used for the assessment of gait patterns by Holzreiter et al 5 The input layer is the mask for the features of the signal mathematically a one dimensional matrix of floating point numbers The hid den layer consists of several neurons which are connected by the activation functions commonly sigmoid functions A training al gorithm adjusts those functions For a clas sification problem the output layer is a one dimensional matrix of the output classes that represent the probabilities of the input belon ging to a certain class between 0 0 and 1 0 ANNs are often trained with backpropaga tion Two algorithms were compared the Levenberg Marquardt backpropagation LM is generally suggested whereas the Bayesi an regulation backpropagation BR derives from LM and is optimized to generate a net work that generalizes well 8 For the evaluation of the success of the ANN it is necessary to distinguish between perfor mance and correctness Performance means the deviation of the output from t
22. ein eigenes Gebiet in der K nstlichen Intelligenz engl artificial intelligence bezeichnet das sich mit der automatisierten L sung von Ent wurfsgleichungen engl design constraints besch ftigt 7 Informatis Inside H Sicke Fa breite mm tiefe mm d Le radius mm E pz mm Ea koordx mm koordy mm sicke inst ONE icke sickenvorlage latt Le koordz mm BET anz Integer L breite mm Ea tiefe mm L xPosi mm a yPosi mm H Sickenvorlage nextPoint breite mm HO cuboid a tiefe mm hoehe mm Fa randabstand mm bodenabstand mm Fal height mm lt lt bauteile Integer SZ centre Boolean 1 ste oe __bghrloch H Bohrloch Cylinder bohrlach linder_ SES ae radius mm ke Ee Feia xKoordinate mm lt san ae yKoordinate mm ae zEoordinate mm el Lee borlHoehe mm depth mm width mm Abbildung 6 Klassendiagramm fur die Sickenerstellung forderlichen Daten Langen und Richtungen der Stege sowie deren Koordinaten ermit telt hat werden diese an die UML Instanzen ubermittelt um weiterverarbeitet werden zu k nnen Im weiteren Verlauf des Aktivit tsdiagramm ist eine Regel definiert die die Konstruktion der Sicken erstelleSicke bernimmt Da mit die richtige Anzahl an Sicken garantiert ist wird diese Regel f r jede Sicke wieder holt durchlaufen
23. intuitive Verwendung eines Netzwerk Zugriffs der sowieso ausgef hrt wird Bei n herer Betrachtung ist diese Ver wendung f r eine Client seitige Netzwerk Pr fung aber eher ungeeignet Grund ist das Intervall des Zugriffs Die HTTP Anfrage auf das Cache Manifest erh lt zur Antwort das Ma nifest oder die Meldung Not Modified und ein Datum bis zu diesem das Manifest g ltig ist Dieses Datum steuert direkt den n chsten Zugriff und wird daher von Seiten des Servers initiiert Eine weitere Schw che zeigt sich durch die Fehlerbehandlung Nicht notwendi gerweise l sst ein Fehler im Abruf des Mani fests auf das Nichtvorhandensein der Internet verbindung schlie en Beispielsweise k nnte das Manifest unter der angegebenen URI nicht mehr existieren Das Flag window navigator onLine ist wie schon in 3 2 beschrieben bislang in sehr we nigen Browsern implementiert und bietet da her keine ausreichende Zuverl ssigkeit Ein weiteres Problem stellt die Unterscheidung von Netzwerk Zugang und Internet Zugang dar Wenn das Ger t erfolgreich 1m lokalen W Informatis Inside LAN Netzwerk verbunden ist kann es trotz dem sein dass der Router keine Verbindung nach au en hat Der Ansatz ber Ajax Anfragen den Zustand zu pr fen erschien bei den Tests am Zuver l ssigsten Probleme zeigten sich aber gerade in Browsern mobiler Ger te Wenn eine HT TP Anfrage mit der Methode GET an eine identische URI gesendet wird
24. ist eine Java Regel implementiert die auf diese Instanzen zugreift um die ben tigten Parameter auslesen zu k nnen Der Ablauf dieser Java Regel wird im folgenden Ab schnitt genauer beschrieben ber verschiedene in fr heren Projekten vom ISD implementierte Java Methoden wird auf die einzelnen Werte der zuvor ge nerierten Instanzen zugegriffen Dadurch werden die L ngen und Richtungen der Ste ge ermittelt aus welchen sp ter die einzelnen Sicken zusammengebaut werden Die Mon tageplatte wird in der Java Regel von links nach rechts abgearbeitet Das bedeutet dass von der linken Randposition die Bohrl cher in Richtung der rechten Randposition ge sucht werden Sobald ein Bohrloch gefunden ist berpr ft der Algorithmus in welche Richtung der Steg verbaut werden kann Hierzu werden die Di stanzen zwischen dem davorliegenden sowie dem nachfolgenden Steg rechts links sowie auch oben unten miteinander verglichen Die k rzeste Distanz zwischen den Stegen ist ausschlaggebend ob der Steg vertikal oder horizontal verbaut wird Im Anschluss daran wird gepr ft ob weitere Bohrl cher auf der Montageplatte vorhanden sind Ist dies der Fall wird der Vorgang so oft wiederholt bis alle Bohrl cher abgearbeitet sind Hat der Algorithmus ein Bohrloch ermittelt das auf einem vorhandenen Steg liegt wird dieses ignoriert um eine redundante Stegbildung zu vermeiden Sobald die Java Regel alle er Als constraint processing wird
25. result Without the significant out liers the average is 64 34 For the results of the ANN shown in Table 1 only the ANN with the most suitable configurations were used correct its m wavelet coefficients raw data 12 24 45 72 size of hidden layer Figure 1 Comparison of different hidden layer sizes Fig 1 shows the results of ANNs that use 64 in put coefficients with a hidden layer HL size of 12 24 48 and 72 for a re sampled signal with a dyadic length of 64 The wavelet coefficients provide generally a better result especially when the size of the HL is low whereas the ANN gets better trained with raw data when more neurons are in the HL Possibly the wavelet transforma tion highlights the essential features of a gait which could make it easier for the ANN to reco gnize it with fewer neurons However it was not possible to identify a significant difference bet ween raw data and wavelet coefficients as input values because both approaches achieved very good recognition results A HL size of 72 gave more varying values but always worse compared to 48 neurons We as sume that the network became overspecialized No further investigation was done with bigger HL sizes Table 3 shows that the best configura tion for the ANN to analyze 2 steps with a length a a of 64 could be estimated as 32 input coefficients 31 wavelet coefficients plus the original length of the raw signal 1 48 H
26. speichert der Browser das Ergebnis ab und gibt bei neuen Anfragen dieses Ergebnis zur ck Dies lie e sich durch eine Hilfskonstruktion umgehen ein weiterer nicht unerheblicher Nachteil zeigt sich aber im Netzwerkverkehr der durch st n diges berpr fen entsteht Aus diesem Grund wurde diese Idee auf WebSockets bertragen die dank einmaliger Verbindung den Daten Overhead aber auch die Latenz Zeit minimie ren Nachfolgend wird daher dieser Ansatz he rausgearbeitet und implementiert In Kapitel 7 sieht man anschlie end den direkten Vergleich 5 ANFORDERUNGEN Die Anforderungen an eine Netzwerkpr fung resultieren aus dem Anwendungsgebiet Hauptaugenmerk wurde im Rahmen dieser Ausarbeitung auf zwei Kriterien gelegt Zum einen ist es wichtig dass die Netzwerk Pr fung einen m glichst kleinen Overhead ver ursacht Es darf so wenig unn tiger Datenver kehr wie m glich aufkommen Dies hat zwei Gr nde Erstens haben mobile Ger te meist ei nen Volumenbegrenzten Internetzugang zwei tens ist der Netzzugang h ufig sehr langsam Dies kann zu einer schlechten Performance f hren wenn gro e Datenmengen bertragen werden Die zweitwichtigste Anforderung ist die Akkulaufzeit des mobilen Endger tes Die Implementierung sollte wenig Einfluss auf die Akkuleistung haben und daher m glichst ge ringen Rechenaufwand innehaben vgl 3 Diese beiden Kriterien wurden mithilfe von Benchmarks anhand einer prototypischen Im pleme
27. vier Teilnehmer gaben eine Linksh ndigkeit an Der Test bestand aus insgesamt drei Aufgaben Im Wesentlichen mussten die Probanden eine Men leiste am Rand des Cubes finden und be dienen Auf diese Weise konnte ermittelt werden auf welcher Seite links rechts oben unten eine Men leiste f r den Benutzer in einer angeneh men Position angebracht werden sollte Ebenfalls wurde getestet ob die Men f hrung ber eine Wischfunktion als solche erkannt wird Des Wei teren wurde ein Fitts Law Test durchgef hrt um herauszufinden an welcher Stelle die Bedienele mente idealerweise platziert werden sollen 6 gt vgl http www interaction design org ency clopedia fitts Low hm 2 3 2 ERGEBNISSE Bei der Auswertung konnten folgende Er kenntnisse gewonnen werden Die Testpersonen hatten einige Probleme mit der Gr e der Projektionsflache Die Be dienoberfl che ist zu gro um vom Nutzer vollst ndig eingesehen werden zu k nnen da der Nutzer f r die Interaktion nah am Bild schirm steht So sind die am Rand platzierten Men leisten nicht gleich zu erkennen und for dern eine genaue Sicht des Benutzers Ebenso empfanden mehr als die H lfte der Pro banden die Men leiste im unteren Bereich des Cubes als unangenehm Die Men leiste oben wurde von den Testpersonen als angenehm bewertet da die Wischfunktion an dieser Po sition intuitiver und den Benutzern bereits von aktuellen Touch Ger ten bekannt war Jedoch m ssen hi
28. vierten Mal findet nun die Informatics Inside an der Hochschule Reut lingen statt Diese wissenschaftliche Konferenz des Masterstudiengangs Medien und Kommunikationsinformatik wird von den Studierenden organisiert und durchgef hrt Sie erhalten w hrend ihres Masterstudiums die Gelegenheit sich in einem Fachgebiet ihrer Wahl zu vertiefen Dies kann an der Hochschule in einem Unternehmen einem Forschungsinstitut oder im Ausland durchgef hrt werden Gerade diese flexible Aus gestaltung der Lehrveranstaltung Wissenschaftliche Vertiefung f hrt zu vielf ltigen Themenfelder die von den Studierenden bearbeitet werden Neben der eigentlichen fachlichen Vertiefung spielt auch die Pr sentation von wissenschaftlichen Ergebnissen eine wichtige Rolle und dies nicht nur w hrend des Studiums Ein gew hltes Fachge biet so allgemeinverst ndlich aufzubereiten und zu vermitteln dass es auch f r Nicht Spezialisten verst ndlich wird stellt immer wieder eine besondere Herausforderung dar Dieser Herausforderung stellen sich die Studierenden im Rahmen der Konferenz zur wissenschaftlichen Vertiefung am 25 April 2012 Erstmalig wird die Konferenz da bei ohne zus tzliche Firmenausstellung stattfinden Die Firmen selber werden sich am folgenden Donnerstag dem 26 April im Rahmen einer hochschulweiten Firmenmesse vorstellen Das Motto der diesj hrigen Konferenz lautet Reality Tomorrow comes today Unter diesem fast schon vision ren Thema werd
29. 008 Journal Of The Research Center For Educational Technology Volume 4 Number 2 Gordon J Murray PhD Kent State University School of Journalism and Mass Communication USA 8 Kock Ned 2008 International Journal of e Collaboration Texas A amp M Interna tional University USA 9 GIGAOM 2012 http gigaom com collaboration virtual environments for training collaboration and meetings Letzter Zugriff 11 03 2012 10 Sloodle 2012 http www sloodle org moodle Letzter Zugriff 11 03 2012 11 OpenSimulator 2012 http opensimu lator org wiki Main Page de Letzter Zugriff 02 03 2012 12 OpenSimulator 2012 Scripting Docu http opensimulator org wiki Scrip ting Documentation Letzter Zugriff 02 03 2012 13 Weber Steven 2004 The Success Of Open Source President and Fellows of Harvard College 14 Second Life Wiki 2012 http wiki secondlife com wiki Category LSL _ XML RPC Letzter Zugriff 20 02 2012 Informatics B Inside 59 E Mail infoinside reutlingen university de Internet http www infoinside reutlingen university de Hochschule Reutlingen Fakultat Informatik Medien und Kommunikationsinformatik Alteburgstra e 150 D 72762 Reutlingen http www mki reutlingen university de Telefon 49 7121 271 4002 Telefax 49 7121 271 4042 DR DR DR NN NN Hochschule Reutlingen Reutlingen University INF Fakult t Informatik INF Studiengang Medien und
30. Daf r wurde im Aktivi t tsdiagramm an der vorherigen Position ein Decision Node Entscheidungsknoten ein gef gt Erst wenn alle ben tigten Instanzen der Sicken erstellt wurden leitet der Decis ion Node den Aktivit tsfluss zum n chsten Schritt weiter welcher den visuellen Sicken aufbau einleitet Dieser Aufbau findet wiederum in einer indi viduellen Regel statt Es werden die ermittel ten Stege in Form von Linien als L ngen und Breiten der Sicke mit geometrischen Kreis b gen als visuelle Variante der Ecken ver kn pft um eine einheitliche Sickenfl che zu generieren Sp ter wird diese Komposition in einen dreidimensionalen K rper transferiert Hierzu werden die einzelnen Komponenten fest miteinander verkn pft und nach oben ex trudiert Schlussendlich wird die endg ltige Montage platte generiert Dazu m ssen die einzelnen Sicken mit der Montageplatte verbunden wer den Anschlie end werden die Bohrl cher an den daf r vorgesehenen Positionen angehef tet um das Schaubild in Abbildung 7 zeigen zu k nnen Bohrl cher Abbildung 7 Ausschnitt einer versickten Montageplatte Informatics B Inside 45 5 FAZIT amp AUSBLICK Die vorgestellte Arbeit erm glicht die Visuali sierung von Sicken unterschiedlicher Gr en auf einer Montageplatte hnlich einer Satelli tenwand Dazu wurde eine Entwurfssprache entwickelt die durch den Einsatz von UML und Java Code die prozedurale Generierung
31. Dr ck und eine Greifgeste selbst implementiert Zur Verwendung dieser Gesten k nnen ber die skriptbare Schnittstel le Event Handler registriert werden Bei der Erkennung der Dr ckgeste werden die Handkoordinaten auf schnelle Bewegungen in Richtung der Kinect berwacht Hierzu verf gt jeder Benutzer f r jede Hand ber eine Bewe gungshistorie der letzten acht Frames mit der die durchschnittliche nderung der Koordi naten berechnet wird Damit die Bewegung korrekt interpretiert wird muss die Z Achse i des Skelett Koordinatensystems parallel zum Boden ausgerichtet sein Aufgrund der erfor derten schnellen Bewegung der Hand war mit der implementierten Dr ckgeste jedoch keine pr zise Selektion m glich weshalb zudem die Greifgeste entwickelt wurde Diese Geste er laubt die Hand ruhig zu halten da sie auf der Erkennung eines Zustandswechsels der Hand von offen auf geschlossen und wieder auf of fen basiert Zum Zeitpunkt der Entwicklung boten keine der beiden Frameworks eine hier f r notwendige Unterscheidung offener und geschlossener H nde weshalb diese selbst implementiert wurde siehe Kapitel 2 3 Um unbewusste Zustandswechsel von der Greif geste zu unterscheiden wurde eine minimale und maximale Wartezeit zwischen dem Schlie Ben und dem ffnen der Hand eingef hrt Die Wartezeit wurde dabei auf minimal 450 und maximal 1500 Millisekunden gesetzt Um eine visuelle R ckmeldung f r jeden auftretenden Zustand
32. E beobachtet hatte fand die Ent wicklung der Anwendung mit diesem Frame work statt Nach der Fertigstellung wurde sie auf das Koordinatensystem des Microsoft Ki nect SDKs angepasst 3 1 LENKUNGSTECHNIK Da der Benutzer station r vor dem Monitor und der Kinect bleiben muss um von dem Skelett Tracker erfasst zu werden konnte keine der von Bowman et al beschriebenen Lenkungs techniken f r immersive Displays und Marker basierte Trackingsysteme direkt auf die Kinect bertragen werden Aus diesem Grund wurde eine virtuelle Steuerung mit einer relativen Berechnung der Translation und der Orientie rung der Kamera auf die H nde des Benutzers abgebildet Diese Lenkungstechnik wird akti viert wenn beide H nde geschlossen und beide Unterarme parallel zueinander auf die Kinect ausgerichtet sind siehe Abbildung 4 Monitor vA Y Achse Les Z Achse Abbildung 4 Initialisierungspose der Lenkungstechnik Die Koordinaten beider Hande werden dabei ge speichert und dienen als Ausgangspunkte f r die Berechnung der Translation und Orientierung der Kamera Die Kontrolle bleibt daraufhin aktiv bis beide H nde ge ffnet werden Abbildung 5 zeigt die Rolle beider H nde w hrend der Navigation und die korrespondierende visuelle R ckmeldung gezeichnet auf einem HTMLS Canvas Element das ber dem HTMLS Canvas Element angeord net wird das die Szene darstellt Da eine hapti sche R ckmeldung fehlt nimmt diese Visualisie run
33. Informatics Inside Uwe Kloos Natividad Martinez Gabriela Tullius Hrsg Informatics Inside Reality Tomorrow comes today SA Hochschule Reutlingen DR Reutlingen University DR Tagungsband a INF E INF A Studiengang A Fakult t Medien und Informatik Kommunikationsinformatik Uwe Kloos Natividad Martinez Gabriela Tullius Hrsg Informatics Inside Reality Tomorrow comes today Informatik Konferenz an der Hochschule Reutlingen 25 Apr l 2012 ISBN 978 3 00 037938 3 G INF I Fakult t pi Informatik Hochschule Reutlingen Reutlingen University EE Impressum Anschrift Hochschule Reutlingen Reutlingen University Fakultat Informatik Medien und Kommunikationsinformatik Alteburgstra e 150 D 72762 Reutlingen Telefon 49 0 7121 271 4002 Telefax 49 0 7121 271 4042 E Mail infoinside reutlingen university de Internet http www infoinside reutlingen university de Organisationskomitee Prof Dr Uwe Kloos Hochschule Reutlingen Prof Dr Natividad Martinez Hochschule Reutlingen Dipl Betriebswirtin BA Danja Walz Hochschule Reutlingen Patrick Ga ner Frank Griesinger Erik Herrmann Johannes Hihn Thomas Hornstein Samet Keser Marita Klein Christoph Mei ner Michael Schempp Hannah Elena Seeger Copyright Hochschule Reutlingen Reutlingen 2012 Herstellung und Verlag Hochschule Reutlingen ISBN 978 3 00 037938 3 j Informatis Inside Vorwort Bereits zum
34. Kommunikationsinformatik q78 3 00 03 783000 379383 3
35. L size 800 epochs of testing and using the Bayesian regulation back propagation trainbr ANN training function For a good reconstruction with the important features of the signal a suitable amount of wavelet coefficients c could be computed as c s 2 1 where s is the dyadic length of the tested steps So the first c wavelet coefficients are used for a satisfactory ANN Best results were achieved by testing at least two steps at a time Also 3 steps gave a suitable result but without any improvements The advantage in using 2 steps instead of 3 or more is to identify a pattern earlier and not to confuse the ANN when a person changes the imitated animal An interesting result of this gait analysis is that the patterns of different people look very similar Differences evolved in the patterns by varying bodyweights could be reduced by using norma lization The tests weren t instructed at first but the test persons had a very similar understanding of the way how to imitate animal movement so we de cided to give a reference for the imitation Any how there was still some variety in the recorded data e g by direction and intensity of movement For the smartfloor a frame rate of 25 frames per second fps were used For comparable gait ana lysis devices often higher rates are used but for the rough pattern of a gait 25fps seemed reaso nable The saturation curve to the final value is very steep But marginal improvements o
36. Verbindung bei einfachen HTTP Anfragen Ist jedoch mit h ufigen Netz Abbr chen zu rechnen relativiert sich dieser Vorteil wieder da die Daten bertragung beim Verbindungs aufbau um 8 5 Mal gr er ist als bei XHR WebSockets erwiesen sich aber gerade beim periodischen Ping als leichtgewichtigste und auch schnelle Methode Eine Studie des Erics son Labs zur Echtzeitfahigkeit best tigt dies WebSockets seien im Vergleich zu XHR drei bis f nf Mal schneller 12 Beim periodischen Pingen ist aber generell Vorsicht geboten Es sind zwar keine signifi kanten Unterschiede zwischen dem Akkuver brauch von WebSocket und Ajax Anfragen Informatis Inside festzustellen der Akkuverbrauch stieg durch die Netzwerklast aber um fast 50 an Gleich zeitig werden im besten Fall rund IMB an Overhead an Daten pro Stunde bertragen Beide Werte m ssen in Zusammenhang mit den Anforderungen aus Kapitel 4 betrachtet werden Da mobile Anwendungen aber unter Umst nden nur f r sehr kurzweilige Aufga ben verwendet werden kann keine pauschale Bewertung der erfassten Werte vorgenommen werden Je nach Anwendungsfall gilt es daher eine entsprechende Gewichtung dieser und ggf weiterer Anforderungen vorzunehmen 9 LITERATURVERZEICHNIS 1 Anne van Kersteren Ian Hickson Offline Web Applications www w3 org TR offline webapps 2011 Einsichtnahme 20 12 2011 Albrecht Becker Jetzt lerne ich TCP IP Mark Technik 2 Auflage 2003 Oriana Riv
37. Webclients und zwei native mobile Prototypen 3 USER INTERFACE DESIGN F r die Erstellung der homogenen Oberfl che f r das wmc Portal wird in erster Instanz der Fokus auf die Anwendung im Browser also den Web Client gelegt Hier k nnen alle Funktionen bereitgestellt werden wohingegen bei mobilen Interfaces der Funktionsumfang reduziert werden muss Das bisherige Designkonzept siehe Abbil dung 2 sieht eine Anlehnung an die Desktop Metapher vor bei der eine Leiste mit Funktio nen zur Verf gung steht Jede Funktion ffnet ein neues Fenster Die Fenster k nnen wie bei den g ngigen Betriebssystemen verschoben berlagert und geschlossen werden Aktuell s a 23 24 25 2 27 28 29 en MOMOFSS 12348 sro9nnn Hate Gruppa wast uns kemmer O 19 14 15 16 17 18 19 2021 22 23 M 25 d Le Abbildung 2 Aktuelles Designkonzept des Web Clients kann jedoch eine Ver nderung der Desktop Darstellung bei Betriebssystemen beobachtet werden 3 1 VERANDERTES NUTZER VERHALTEN Offenbar hat die verstarkte Nutzung von Smartphones die Entwickler von Betriebssys temen dazu angeregt die Desktop Metapher zu berdenken Sie werden den Erwartungen der Nutzer von mobilen Endgeraten nun damit gerecht die Darstellung der Funktionen von Smartphones und Tablet PCs auch auf Desk top PCs und Laptops zu bertragen Apple hat bereits 2011 mit der neuen Version Lion des Betriebssystems OS X reagiert be1 dem beide Darstellungen m
38. a and Jaakko Kangasharju 2008 Challenges and Lessons in De veloping Middleware on Smart Phones Computer 41 10 October 2008 23 31 Ian Hickson Application cache API http www w3 org TR htm15 off line html application cache api Einsichtnahme 09 12 2011 HTMLS5 ROCKS Working Off the Grid with HTMLS Offline http www html5rocks com en mobile workingoffthegrid html toc detecting network 2011 Einsichtnahme 09 12 2011 6 Anne van Kesteren The XMLHt tpRequest Object http www w3 org TR 2007 WD XMLHttpRequest 20070227 Einsichtnahme 09 12 2011 Ian Hickson The WebSocket API http dev w3 org html5 websockets Einsichtnahme 16 12 2011 Informatis Inside Suresh Chitturi Robin Berjon Net work Information API http www w3 org TR netinfo ap Einsichtnahme 20 01 2012 Mobile HTMLS Compatibility on mobi le and tablet Browsers http mobileht ml5 org Einsichtnahme 12 12 2011 Guillermo Rauch Socket IO https github com LearnBoost sockt io 2011 Einsichtnahme 15 12 2011 Brian Albers Peter Lubbers Frank Sa lim Pro Html5 Programming Powerful Apis for Richer Internet Application De velopment Apress 2011 Second Editi on Ericsson Lab Web Connectivi ty 2010 https labs ericsson com apis web conectivity documentation Einsichtnahme 17 02 2012 35 Persistenz von EMF Modellen Oliver Schumann Hochschule Reutlingen Medien und Kommunikationsinformatik O
39. an verschiedene Renderver fahren wie WebGL den hauseigenen Raytra cer sowie auch das serverbasierte Rendern um entsprechend der Leistung des Ger ts die An 2 a zeige zu erm glichen Dabei liegt das Augen merk auch auf der einheitlichen Ausgabe der unterschiedlichen Renderverfahren Auch die Erstellung von 3D Inhalten spielt eine Rolle Xm13D ist zwar textuell vom Men schen lesbar und auch zu bearbeiten jedoch ist dies nur bis zu einer bestimmten Komplexitat m glich die bei aufw ndigeren Szenen schnell erreicht ist Zudem sind dazu tiefergehende Kenntnisse in der Computergrafik erforderlich In Folge arbeiten Laien und Grafikdesigner beim Modellieren beim Umgang mit Textu ren Effekten Lichtern und Animation mit 3D Editoren wie Cinema4D Blender oder auch 3ds Max die ihre eigenen Formate mit sich bringen Folglich ist eine Konvertierung vom Ausgangsformat nach Xml13D erforderlich 1 2 ZIELSETZUNG Wie zuvor bereits angedeutet spielt zum ein heitlichen Umgang mit 3D Inhalten die Kon vertierung eine wichtige Rolle wobei deren Art und Weise zu betrachten ist 3D Szenen werden zeitpunktabhangig von mehreren Komponenten beschrieben Darunter fallen Primitive welche Meshes und somit die dargestellte Geometrie beschreiben Zudem fallen darunter Shader welche mithilfe von Licht Schatten Beleuch tungsmodellen und Texturen das u ere der Geometrie beschreiben 1 Zur Konvertierung in ein anderes Format sind diese zu
40. and an der Technischen Univer sitat Munchen im Rahmen des UNICASE Pro jektes UNICASE ist ein uniformes CASE Tool fur die Softwareentwicklung EMFStore ist ein operationsbasiertes System zur Versionskontrolle f r Modelle welche auf EMF basieren Es erm glicht mit Modellen kol laborativ zu arbeiten zu speichern und zu ver sionieren Zu seinem Funktionsumfang geh ren nderungsverfolgung Konflikterkennung Ver sionierung und Zusammenf hren von Modellen Es besteht aus einem Server und einem Client wie in Abbildung 8 zu sehen ist oli Application Client EMFStore Workspace Model EMFStore Repository EMFStore Meta Model Abbildung 8 Architektur von EMFStore 11 Der Server l uft als eigenst ndige Komponente und bietet ein Repository f r Modelle mit Versi onierung Persistenz und Zugriffskontrolle Die Clientkomponente ist gew hnlich in der Anwen dung integriert Die Aufgaben dieser Kompo nente besteht aus folgenden Funktionen e Change Tracking nderungen am Modell werden aufgezeichnet e Commit Die lokalen nderungen an Mo dellen k nnen an das Repository gesendet werden e Update nderungen aus dem Repository werden an den lokalen Arbeitsbereich ge sendet e Checkout Um Modelle offline zu bearbei ten werden sie auf den lokalen Arbeitsbe reich bermittelt e Merging Zusammenf hren von verschiede nen Versionen der Modelle EMFStore arbeitet nicht wie herk mmliche Ver sionierun
41. and nur unterhalb einer H chst geschwindigkeit Da sich Benutzer auch in verschiedenen Entfernungen zum Kinect Sensor aufhalten k nnen kann die Aufl sung einer Hand im Tiefenbild und folglich die Tiefe der Defekte variieren F r die korrekte Unter scheidung der Handzust nde muss deshalb der Grenzwert f r die Pr fung der Konvexit tsde fekte relativ zu dem Tiefenwert der jeweiligen Hand berechnet werden Um die Zust nde der H nde auch ber diese Geste hinaus z B f r die implementierte Navigationsanwendung zu nutzen sind diese ber die skriptbare Plug in Schnittstelle abfragbar 3 NAVIGATIONSANWENDUNG Zur Demonstration der Lauff higkeit des Plug ins wurde eine Navigationsanwendung f r XML3D Szenen umgesetzt Ziel der Anwen dung war die Erkundung von Szenen durch eine direkte Kontrolle der Position und Orientierung der Kamera Hierbei hat man sich an den Tech niken orientiert die von Bowman et al 1 be schrieben werden wonach Lenkungstechniken den h chsten Grad an Kontrolle ber den virtu ellen Standpunkt bieten Da sich die Selektion von Men eintr gen einfach auf die H nde eines Benutzers abbilden l sst hat man sich zudem entschieden eine zielbasierte Navigation ber ein Men bereitzustellen ber das der virtuelle http opencv willowgarage com wiki Standpunkt gespeichert und wiederhergestellt werden kann Da man w hrend erster Tests ein robusteres Tacking der Handpositionen durch OpenNI NIT
42. arblich markiert Die Auswahl kann daraufhin ber die Greifgeste erfolgen Diese basiert auf dem Schlie en der Hand die innerhalb eines bestimmten Zeitraums wieder ge ffnet wer den muss Damit der Benutzer wei wann die Hand wieder ge ffnet werden soll wird die farbliche Markierung des ausgew hlten Ein trags von gelb auf rot ger ndert Wartet der Be nutzer zu lange mit dem ffnen der Hand n dert sich die Farbe der Markierung wieder auf Gelb was signalisiert dass f r eine Selektion die Greifgeste neu begonnen werden muss d Abbildung 5 Screenshot des Men s und der korrespondierenden Position des Benutzers mit ge ffneten H nden Informatis Inside 4 LEISTUNGSTEST Beide Plug ins und die in JavaScript implemen tierte Navigationsanwendung wurden erfolgreich mit einem und zwei Benutzern in RTfox 3 5 4 Chromium 13 0 764 und Firefox 10 10 getestet Tabelle 1 zeigt die Frameraten im Leerlauf ohne Benutzer in einer leeren Szene und Tabelle 2 die Frameraten w hrend der Navigation mit einem Benutzer ebenfalls in einer leeren Szene Die Tests wurden auf einem Windows 7 System mit einem 2 x 2 53 GHz Prozessor und 4GB Arbeitsspeicher durchgef hrt Bei dem Microsoft Kinect SDK wurde Version 1 0 0 2 verwendet und bei OpenNI NITE die Version 1 3 2 3 1 4 1 mit dem PrimeSen se Kinect Treiber in der Version 5 0 0 3 4 Die Dauer der Tests und die durchgef hrten Akti onen variieren weshalb diese Werte untereinande
43. art is the modular floor Each square module has 4 load sensors one on each cor ner Images are projected onto a screen running along one edge as well as onto the floor This novel user interface technology was deve loped in the Centre for Sports Engineering Re search CSER of Sheffield Hallam University For the evaluation of this technology a game called Animal Magic was to be developed Animal Magic is intended to encourage pre school children to explore ways of moving Players are instructed to move like a certain animal The player s movements are recorded by the meaning of the ground reaction force GRF and analyzed and assigned to an animal class The player sees himself as an animal avatar on the screen Machine learning me chanisms are used to analyze and classify the player s gait Those mechanisms are described in this article Also the results of the tests are shown here 2 RELATED WORK Similar projects to the smartfloor are e g the load cell based Active Floor 4 and video based approaches like in 3 Artificial neural networks ANN have been previously used for gait analysis 5 recently for example to classify unhealthy gaits 7 The combination of ANN and wavelet transforma tion have been explored before e g in speech emotion recognition 9 3 THE GAME The task of the game is to imitate the move ment of certain animals which are defined in 8 classes bird 1 dog 2 elephant 3 frog 4
44. auf bau ein permanentes Senden und Empfangen von Daten ohne erneuten Handschlag und ohne HTTP Header m glich vgl 11 S 159f 3 ANS TZE Um den Netzwerkstatus innerhalb des Brow sers zu erfahren gibt es 3 Ans tze 5 Zudem wurde eine eigene Idee ausgearbeitet Informatics B Inside 31 3 1 XMLHTTPREQUEST Mithilfe von XHR oder auch Ajax wird einem Browser das Senden und Empfangen von Da ten eines Web Servers ohne das Neuladen der Seite erm glicht Hierf r sind das dahinterste hende HTTP und dessen Netzwerktechniken identisch wie beim Seitenaufbau Angefragt wird aber ein JavaScript Objekt sodass die Antwort des Servers als asynchrone R ck ruffunktion Callback verarbeitet werden kann Ein Fehler in der Anfrage l st ein Event aus Mithilfe dieses Fehlers und der entsprechen den Fehlermeldung l sst sich auf die Netz werk Verbindung schlie en 6 Um den Netzwerk Zustand aktuell zu halten kann man periodisch auf eine Ressource auf einem Server zugreifen 3 2 HTML5 FLAG Bei ersten Recherchen zum Thema Online Status von Webanwendungen st t man auf das HTMLS Flag window navigator onLine Es zeigt den Status der Internetverbindung an 5 8 Gleichfalls gibt es ein Event dass auf nderungen dieses Flags h rt Das Verhalten dieses Flags zum Zeitpunkt dieser Ausarbeitung ausschlie lich im Andro id Browser ab Version 2 2 implementiert 9 In allen anderen Browsern zeigt es ein nicht s
45. bar mit einem CAD Modell bersetzt wird 1 EINLEITUNG Im Kontext der Luft und Raumfahrt werden fortw hrend M glichkeiten gesucht um Masse und damit letztendlich auch Energie einzusparen Eine zweckm ige M glichkeit ist es aus Einspa rungsgr nden d nneres und somit gewichtredu ziertes Material zu verbauen Nat rlich ist dabei trotz der Gewichtsersparnis die notwendige Sta bilit t des ben tigten Bauteils zu gew hrleisten da z B beim Transport eines Satelliten ins Weltall starke Kr fte auf diesen einwirken Um die erfor derliche Materialbest ndigkeit und dadurch eine stabile Konstruktion zu erreichen werden soge nannte Sicken eingesetzt Am Institut f r Statik und Dynamik der Luft und Raumfahrtkonstruk tionen ISD an der Universit t Stuttgart k nnen Satellitenkonstruktionen in einer eigens dazu entwickelten graphenbasierten Entwurfssprache generiert werden Mittels dieser Entwurfssprache wird die Konzeption komplexer Systeme syste matisiert 1 Dazu wird der Entwurf in Vokabeln CAD steht f r computer aided design engl also rechnerunterst tze Konstruktion Dadurch k nnen beispielsweise technische Zeichnun gen an einem Bildschirm visualisiert werden zerlegt und ber Regeln miteinander verbunden 2 So werden mit Entwurfssprachen am ISD bei spielsweise Satelliten Flugzeuge oder Strommas ten entworfen Spezielle f r die Entwurfssprache verf gbare Interfaces Plug Ins f r Geometrie Regelun
46. ces der jeweiligen Fl che Abb rechts wobei hier je Vertex eine Normale oder je Fl che und Vertex eine Normale h chste Dichte definiert sein k nnen Auch hierbei gilt dass bei einer bertragung von Normalen aus geringer in hohe Dichte durch Replizierung eine verlust freie bertragung m glich ist anderenfalls kann h chstens eine sinngem e bertragung stattfinden 3 2 SHADER 3 2 1 TEXTUREN Texturen k nnen auf unterschiedliche Art und Weise beschrieben und zugeordnet werden So k nnen Texturen prozedural beschrieben wer den oder im Raster als Bild vorliegen wobei eine Konvertierung hin zu einer prozeduralen Beschreibung nur schwer m glich ist Mittels 2D oder allgemeiner 3D Koordinaten werden sie auf ein Mesh zugeordnet z B Abbildung 3 wobei auch hier eine Konvertierung von 3D zu 2D Koordinaten mit Informationsverlust verbunden ist V 0 1 0 V 1 1 0 V 0 0 0 V 1 0 0 Abbildung 3 Texturkoordinaten Zudem kann diese Zuordnung parametrisch oder koordinatenweise stattfinden und bei 2D Koordinaten einer spezifischen Rotation UV VW WU unterliegen Allgemein gilt wieder dass eine Ubertragung von geringerer Infor mationsdichte zu einer h heren verlustfrei m glich ist umgekehrt von einer h heren zu einer geringeren jedoch nur verlustbehaftet sinngem bertragen werden kann Informatis Inside 3 2 2 BELEUCHTUNG UND LICHT Die Beleuchtung stellt allgemein eine besondere Heraus
47. chen unheimlich Wird der Roboter noch menschen hnlicher wird er wieder als positiv und vertraut angesehen A HUMANOIDE SERVICE ROBOTER In den folgenden Unterkapiteln werden drei humanoide Roboter im Bezug auf ihre Service fahigkeit analysiert 3 1 NAO 1 2 Die Firma Aldebaran hat einen 57 Zentimeter gro en und 4 3 Kilogramm schweren huma noiden Roboter entwickelt Der Roboter NAO wurde mit 25 Freiheitsgraden ausgestattet wodurch eine hohe Beweglichkeit des Robo ters erreicht wurde Um das Umfeld und die Umgebung wahrzunehmen verf gt der NAO ber zwei Kameras 4 Mikrofone 2 Infra rotempf nger und sender 9 taktile Sensoren und 8 Drucksensoren Mithilfe zweier Laut sprecher einem Stimmensynthesizer und meh reren LED Lampen ist der NAO in der Lage mit den Menschen in seinem Umfeld zu kom munizieren Durch seine Gestaltung und seine Gr e besitzt er gegen ber den Menschen in seiner Umgebung einen gewissen Niedlich keitsfaktor welcher die Kommunikation und Interaktion mit dem Roboter erleichtert siehe Abbildung 2 Abbildung 2 Design des humanoiden Roboter NAO 1 2 F r den Einsatz als Kommunikationspartner ist der NAO dank der Spracherkennung geeignet 48 B Die Akkuleistung des Roboters ist jedoch nicht ausreichend f r einen Einsatz als Servicero boter Unter Dauerbelastung ist der Akku be reits nach 15 Minuten ersch pft Bei leichter Belastung kann die Leistung des Akkus bis zu 45 Minuten a
48. chiedlichen Ausgaberesultat f hren Um hier eine korrekte bersetzung vornehmen zu k nnen ist folglich eine sinngem e Konvertierung erforderlich 2 In dem Fall in dem 3D Inhalte nicht gleich artig beschrieben werden k nnen kann nur eine verlustbehaftete Konvertierung vorge nommen werden da dabei vorgenommene Umformungen ggf nicht reversibel sind Diese lassen sich allenfalls im Rahmen einer sinngem en Konvertierung ann he rungsweise reproduzieren Informatics B Inside 15 Ziel der Konvertierung ist es dass das Ausga beresultat beider Renderer subjektiv nicht von einander zu unterscheiden ist Abbildung 5 stellt die Ausgaberesultate einer Szene zweier unter schiedlicher Renderer dal 3ds Max b Xml3D RayTracer dar Diese verdeutlichen insbesonde re dass hier die Shader ein Problem darstellen a b Abbildung 5 Zwei Interpolationen 4 NUTZEREINFLUSS Zuvor wurden eine Auswahl verschiedener Konzepte und Modelle zur Beschreibung von 3D Szenen im Kontext zu deren Konvertie rung vorgestellt und Problemstellen angespro chen Ergebnis war dass hinsichtlich einer sinngem en Konvertierung z T nur eine sub jektive Ann herung m glich ist Dahingehend ist ein weiterer wichtiger Be standteil der Konvertierung die M glichkeit f r den Nutzer Einfluss auf diese zu nehmen wobei zudem zielformatspezifische Optionen ber cksichtigt werden k nnen Darunter fal len auch zus tzliche Informationen
49. chnell zwischen einzelnen Punkten bewegen m ssen und somit Endpunkte bei zu hoher Geschwin digkeit berfahren wird zwischen diesen Punkten interpoliert vgl 1 S 27 Bei einer einfachen linearen Interpolation bewegen sich die Ablenkeinheiten jedoch immer in der glei chen Distanz zwischen einzelnen Punkten un abh ngig davon ob es sich um Anfangs bzw Endpunkte handelt oder um interpolierte Punk te Dies bedeutet dass der Scanner einen Punkt immer mit derselben Geschwindigkeit anf hrt was zu Problemen innerhalb der Projektion 24 B insbesondere bei schnellen Richtungswech seln f hren kann Siehe 3 1 Um solchen Problemen vorzubeugen soll eine andere Art der Interpolation zwischen zwei gegebenen Punkten gefunden werden um Problemen vor handener Interpolationsalgorithmen entgegen zuwirken 2 GRUNDLAGEN In den folgenden Abs tzen wird nur zum Teil auf die komplexe Technik und Funktion eines Showlaser Systems eingegangen Es wird auf technische Grundlagen eingegangen die das Thema dieser Arbeit Laserausgabe und In terpolation direkt betreffen Da auf dem Ge biet der Showlaser nur sehr wenig allgemeine Literatur existiert vgl 2 basieren die fol genden technischen Grundlagen zu Laserpro jektionen im Unterhaltungsbereich auf eigenen Erfahrungen und Analysen der zur Verf gung gestellten technischen Anlagen Software Handb chern und Ver ffentlichungen der Fir ma Medialas Electronics sowie auf einigen
50. d be made Since the results were sufficient for this task no further investigations were done The results presented here were obtained by tests with recorded data however people behave dif ferently on field tests Irregularities make the cor rectness worse especially when people change animal class For this problem the choice for a certain class should not be made after only a few iterations and when more than one class got a probability of over 60 As is seen on Fig 5 the interpretation of imitating a horse is very similar upper images The wave let coefficients don t look easier to recognize a pattern to humans but the test shows that signi ficant features were encoded by the coefficients It is also clear to see that the coefficients for the higher scales are insignificant This is also due to the low sampling rate of 25fps so little details of a gait are not captured 7 CONCLUSION It was shown that the neural network method is very suitable for this task Wavelet analysis helped the neural network do the classification However due to the almost equally good results with raw data the actual enhancement by using wavelets could not be determined entirely More animal classes should be created and evaluated with a bigger amount of test persons to fully uti lize the ANN approach The full capability of the smartfloor was not used because the position of the user was not used in the analysis By additionally using the
51. den steht bisher noch aus 1 54 B 4 AUSBLICK Im n chsten Schritt gilt es die bisher bestehen den nat rlichen User Interfaces zu evaluieren und eine darauf basierende Anwendung zu ent wickeln Der Nutzertest f r den Multi Touch Cube hat bereits gezeigt dass eine sorgfaltige Betrachtung der Usability nicht au er Acht ge lassen werden darf um eine intuitive Anwen dung entwickeln zu k nnen Aktuell befindet sich bereits eine Multi Touch funktionale An wendung in Planung die sich mit dem Thema virtueller Realit t im Bereich der Medizintech nik befasst 5 LITERATURVERZEICHNIS 1 Jannasch M Ludl D and V hringer C 2011 Low Cost NUI Fachkongress der Ge sellschaft f r Informatik e V 2 Brockhaus ed 1997 Brockhaus Die En zyklopadie 20 berarbeitete Auflage F A Brockhaus GmbH Leipzig Mannheim 3 Brill M 2009 Informatik im Fokus Virtuelle Realit t Springer Verlag 4 Villaroman N Rowe D and Swan B 2011 Teaching Natural User Interaction Using OpenNI and the Microsoft Kinect Sensor West Point New York USA 5 NUI Group Authors 2009 Multitouch Tech nologies NUI Group Community Release 6 Jannasch M V hringer C 2012 Nut zertest Multitouch Cube Dokumentation unver ffentlicht 7 Engineering and Technology Magazi ne 2011 The Teardown The Kinect for Xbox 360 Engineering amp Technology Vol 6 Nr 3 S 94 95 8 Haykin S 1999 Neural networks a com prehe
52. der Sicken erm glicht Dabei werden die einzelnen Bauteile als Vokabeln im UML Klassendiagramm definiert Zus tzlich wird der prozedurale Ablauf in einem UML Akti vit tsdiagramm angelegt Hierf r werden spe zielle Regeln erstellt durch die die einzelnen Arbeitsschritte abgearbeitet werden Es sind daf r nur einige Parameter ber die Montage platte und ihre Bohrl cher n tig welche als Startparameter angegeben werden m ssen Die entwickelte Entwurfssprache modelliert daraus eigenst ndig die ben tigten Sicken Das Ergebnis stellt ein dreidimensionales Modell dar das in einem CAD hnlichen Plug In als Geometriemodell vergleichbar mit Modellen in Catia oder OpenCascade ausgegeben wird Dieses kann direkt in der Entwicklungsumge bung visualisiert werden In der aktuellen Ausf hrung sind bisher nur rechtwinklige Sicken in Form von Quadraten oder Rechtecken m glich Eine zuk nftige Entwicklung f r flexiblere Sickenformen w re sinnvoll Dabei sollten beispielsweise diago nale Stege ber cksichtigt werden Ebenfalls ist es denkbar weitere Sickenprofile siehe Abbil dung 1 zu realisieren um ein noch breiteres Spektrum f r die mechanische Herstellung zu bieten 6 LITERATURVERZEICHNIS 1 Alber R and Rudolph S 2003 43 a generic approach for engineering design grammars Proc of the AAAI Spring Sym posium Computational Synthesis Stan ford 2 Kr plin B and Rudolph S 2005 Ent wurfsgrammatiken
53. die zum Ausgangsformat hinzugef gt wurden und im Rahmen der Konvertierung in das Zielformat bernommen werden 5 FAZIT Es wurde aufgezeigt dass in der Computergra fik insbesondere verschiedene Konzepte und Modelle eine berf hrung von Szenen eines Formats in ein anderes erschweren Doch auch wenn diese sich gleichen mangelt es diesen oft insbesondere im Fall propriet rer Imple mentierungen an objektiven Referenzen Un a abhangig davon ist allenfalls eine subjektive Approximation die dennoch auch nicht in al len F llen zielf hrend ist m glich Ebenso wie die Einflussnahme des Nutzers gew hrleistet sie keine exakte L sung dieses Problems was nicht zuletzt zum Beispiel nichtlinearen Ska len und nicht kompatiblen Modellen geschul det ist Eine kurzfristige Teill sung des Problems im Rahmen der Konvertierung w ren objektive Referenzgr en sich gleichender Modelle die unabh ngig von anderen Modellen durch Vergleichsergebnisse ermittelt werden k n nen und zur bersetzung dienen Anderenfalls kann l ngerfristig nur ein Standard der benut zerdefinierte Berechnungsmodelle unterst tzt Abhilfe schaffen DANKSAGUNG Besonderer Dank gilt Kristian Sons f r Unter st tzung und Einblicke hinsichtlich Spezifika tion und Funktionsweise der Renderverfahren insbesondere des Xm13D Raytracers 6 LITERATURVERZEICHNIS 1 Br derlin Beat Meier Andreas Compu tergrafik und Geometrisches Modellie ren Teub
54. digkeit von 10 000 pps projiziert um das Ablenksystem auf die entsprechende Betriebs Temperatur zu bekommen Tabelle 1 zeigt die Versuchsergebnisse Tabelle 1 Versuchsergebnisse Mamba os temp Dental rom sooo arc sia o 20000 23sec sis 25000 24c 528 30000 255 C 533 35000 259c 552 Bei einem Erh hen der Scangeschwindigkeit des Ablenksystems fahren Scanner schneller X Y Positionen an als die Laserquellen mo duliert werden Dies bedeutet dass die Laser quelle ausgeschaltet wird w hrend das Ab lenksystem bereits auf dem Weg zum n chsten Punkt ist oder den entsprechenden Endpunkt noch nicht erreicht hat Dies resultierte in Aus x a rei ern bei der Projektion siehe Abbildung 3 Um diesem Problem entgegenzuwirken bietet die Software Korrekturen an damit beispiels weise die Farbinformation der Punkte inner halb der Projektion um einen variablen Faktor nach vorne oder hinten verschoben werden um die Laserquelle fr her oder sp ter an bzw abzuschalten obwohl das Ablenksystem den Endpunkt noch nicht oder schon l nger er reicht hat Da Laserquellen bei verschiedenen Spannungen unterschiedlich schnell ein bzw ausschalten vgl 10 kann mit einer globalen Korrekturfunktion f r alle Farben dieses Prob lem nur zum Teil kompensiert werden gut zu Erkennen bei Abbildung 5 Durch Erh hen der Scangeschwindigkeit er h hte sich auch die Temperatur des Able
55. e Technologie und jeder Quellcode der von der Eclipse Foundation bereitgestellt wird kann dazu frei genutzt werden 6 Bei der Entwicklung von Entwurfssprachen nutzt man diese M glichkeit und generiert eigene Funktionalit ten die mit Hilfe einer in Ec lipse integrierten offenen Plug In Struktur umgesetzt werden ber den Einsatz die ser Plug Ins k nnen auch Anbindungen zu Drittsoftware erfolgen wie beispielsweise CAD Programme Bei der Entwicklung von Entwurfssprachen wurde verst rkt darauf geachtet dass die Sprache bei jeder Modifikation eines Para meters auch alle Parameter neu berechnet die mit dem Parameter gekoppelt sind Die ses Vorgehen wird m folgenden Beispiel detaillierter beschrieben Abbildung 4 Beispiel eines Strommasten mit zwei bzw vier Armen In dem in Abbildung 4 dargestellten Schau bild eines Strommasten kann beispielsweise die Anzahl der vorhandenen Arme anhand eines Parameters ver ndert werden Das Sys tem modifiziert daraufhin selbstst ndig alle weiteren Parameter nach einem zuvor ange legten Muster Dadurch werden beispiels weise Module die als Platzhalter vorgesehen sind automatisch hinzugef gt 4 UMSETZUNG Die Aufgabe der wissenschaftlichen Vertie fung bestand darin einen Algorithmus zu entwickeln der eine m gliche Platzierung von Sicken berechnet und visualisiert Ein m glicher Einsatzort von Sicken findet sich in der Luft und Raumfahrt In dieser Arbeit wurde das Anbr
56. e Evaluierung des neuen Interpolations ansatzes zeigte dass diese ma geblich dazu beitragen kann bessere Projektionen ohne Korrekturmechanismen in der Software dar zustellen Zus tzlich ist es m glich h here Scangeschwindigkeiten zu erreichen ohne das Ablenksystem unn tig zu belasten Durch den geringeren Temperaturanstieg bei dem neuen Interpolationsansatz kann au erdem von ei ner l ngeren Lebensdauer des Ablenksystems ausgegangen werden Die zunehmende Laut st rke des Ablenksystems bei hohen Scange schwindigkeiten kann bei speziellen Installati onen beispielsweise in Museen zum Problem Informatics B Inside 29 werden da hier komplexe Projektionen und gleichzeitig hohe Scangeschwindigkeiten w nschenswert sein k nnen Probleme k nnten allerdings seitens des Laser schutzes auftreten aufgrund der helleren Stel len innerhalb der Projektion vgl 7 amp 8 Weiterf hrende Forschung k nnte eine Kom bination aus beiden Interpolationsans tzen untersuchen indem beispielsweise sichtbare Strecken innerhalb der Projektion Laser an mit einem normalen Interpolationsalgorithmus interpoliert werden unsichtbare Stellen jedoch mit dem alternativen Interpolationsansatz Weiter k nnte erforscht werden wie gro die entsprechenden Zonen innerhalb einer Strecke zwischen Start und Endpunkt sein m ssen damit die positiven Effekte des neuen Ansatzes feststellbar sind 7 DANKSAGUNG Hiermit danke ich der gesamten Fi
57. e Java zu beschreiben EMF vereinigt diese Technologi en miteinander wie Abbildung 1 darstellt 2 EMF UND SEINE PERSISTENZ EMF ist ein Framework das aus den Grundkon zepten der Metadaten Codegenerierung und Seri alisierung basiert Es ist ein Teil aus dem Eclipse Modeling Project und dient dazu die Implementie rung und das Design eines strukturierten Modells zu vereinfachen Weiterhin basiert es auf der Pro grammiersprache Java EMF legt den Schwerpunkt nicht auf programmiertechnische Details sondern konzentriert sich auf die Modellierung 3 Unabh ngig davon welche Technologie verwendet wird um ein Modell zu erstellen kann EMF aus dieser Beschreibung die Modelle der jeweils ande ren Technologie generieren F r die Definition eines Modells in EMF wurde ein eigenes Metamodell kreiert Es hei t Ecore und ist selbst als EMF Modell beschrieben und ebenfalls sein eigenes Metamodell Es gibt vier Item PurchaseOrder eech shipTo String pro SE pha tring billTo String 2 quantity in price float Abbildung 2 UML Diagramm 3 Ecore Klassen die ben tigt werden um ein Modell darstellen zu k nnen e EClass wird verwendet um Klassen zu model lieren Jede Klasse hat einen Namen und kann Attribute sowie Referenzen besitzen e EAttribute ist das Konzept um Attribute zu modellieren Attr bute haben einen Namen und einen Typ Unified Modeling Language eXtended Markup Language Infor
58. e Umgebung zu erschaf fen in der Benutzer interagieren und Anwen dungen steuern k nnen 3 Das VRLab besch ftigt sich dabei haupts ch lich mit nat rlichen Interaktionsm glichkeiten Die Entwicklung nat rlicher User Interfaces vereinfacht die Steuerung zwischen Mensch und Maschine ber einen intuitiven Weg der Eingabem glichkeit 4 Benutzer sollen so schnell wie m glich verstehen k nnen wie sie mit der virtuellen Umgebung interagieren k n Abbildung 1 Interaktion mit dem Multi Touch Cube nen Das VRLab legt den Schwerpunkt dabei auf Multi Touch Ger te und Gestensteuerung mittels der Microsoft Kinect Von Bedeutung ist hierbei die Entwicklung und Integrierung von Low Cost Ans tzen 1 2 MULTI TOUCH SYSTEME Bekannt geworden sind Multi Touch Systeme haupts chlich durch die immer gr er werden de Aufmerksamkeit um Smartphones und Ta blet PCs Die Multi Touch Technologie dieser Ger te wird meist ber das kapazitive Verfah ren realisiert Da im VRLab jedoch vor allem Low Cost L sungen umgesetzt werden sollen wurde die Multi Touch Funktionalit t ber das optische Verfahren entwickelt 5 Die Projektionsfl che des Ger tes wird bei diesem Ansatz mit im Innenraum platzierten Infrarot IR LEDs m glichst gleichm ig ausgeleuchtet Wird die Projektionsfl che vom Benutzer ber hrt kann die eingebaute Kamera mit Hilfe eines integrierten IR Bandpassfilters das von den Fingern diffus reflektierte Licht
59. e learning method only the informati on that is needed to find the main characte ristic to discriminate different signal patterns Unused information e g the wavelet coeffici ents that describe the fine details of a signal can be ignored Whereas in the Fourier transformation the analysis is either in the time or frequency do main the wavelet has a time frequency repre sentation of the signal Because of the scaling you know how a frequency was represented at a certain time For the wavelet transformation a mother wavelet is stretched or compressed to analy ze the signal in a certain scale A big wavelet gives an approximated image of the signal whereas smaller wavelets describe finer de tails 6 There are various wavelet types to be used as mother wavelet Discrete wavelet transfor mation DWT is used in this study By using orthogonal wavelets perfect reconstruction is possible and fast algorithms are available The Haar and the Vaidyanathan wavelets are used for comparison The Haar wavelet is of ten called the binary wavelet using only the first coefficients a blocky representation of the signal is given The Vaidyanathan wave let was optimized for speech coding 2 8 Both seem capable of maintaining important features with a low scale 4 1 3 RAW DATA The raw data were also used as coefficients By that we wanted to explore the suitability s a of wavelets as analysis tool Since many ani mal pat
60. eSicke K Rule bohrlochGenerieren AN Rule sickenaufbau AN Rule e verbindeSicke K Rule platteGenerieren Interface spg Abbildung 5 Ausschnitt des UML AKtivi t tsdiagrammes D sjavaRule findeBohrloch Wie in Abbildung 7 aufgezeigt befindet sich jedes Bohrloch auf einem Steg Dadurch wird gewahrleistet dass nur das notwendigs te an Material verbaut wird um Einsparungen zu erzielen Der Ablauf des Projekts ist in einem UML Aktivit tsdiagramm festgelegt welches in Abbildung 5 teilweise abgebildet ist Dort befinden sich auch die in Kapitel 3 beschriebenen Regeln die durch Assoziati onen miteinander verkn pft sind Zus tzlich ist es m glich den eigens entwickelten Java Code in das UML Aktivit tsdiagramm mit tels sogenannter Java Regeln zu implemen tieren Das Aktivit tsdiagramm beginnt mit der De finiton von Axiomen Anfangsbedingungen Hierzu wurden Regeln in Abbildung 5 durch platte und bohrloch gekennzeichnet er stellt in denen die modifizierbaren Parame ter festgehalten sind Anschlie end werden i d diese Parameter mit den daf r vorgesehenen geometrischen Primitiven verkn pft ber ein internes Constraint Processing d h eine interne automatische Verarbeitung der Entwurfsgleichungen werden die zu die sem Zeitpunkt erforderlichen und ggfs noch unbestimmte Werte berechnet und die damit verbundenen Instanzen erzeugt Daraufhin
61. ecognition into more powerful game engines in the future Fig 6 shows the modules of the prototype The symbol is moving on the virtual grass like the user on the smartfloor It is meant to be like a mirror a The signal preview shows the steps that are tested b The results are visualized as grey fields continuously changing during the test White means 100 probability and black means 0 probability c The smartfloor can be controlled with the control window d 6 RESULTS Data of 22 participants was captured The participants were randomly split into training and testing sets A common ratio 1s 70 30 train test which we finally used 8 Holzrei ter et al tested it up to 80 20 with the best results with just a marginal improvement of the maximum value but higher deviations so many trained ANNs were probably not enough generalized 5 Table 1 Comparison of HMM and ANN es e 51 99 61 34 ANN wavelet 99 21 98 35 ANN raw 99 05 98 15 http www mathworks de last visited on 20 03 2012 Informatics B Inside 19 The results show that the ANN approach worked better with a maximum correctness of 99 21 using the wavelet transformation Table 1 By using the HMM a system was achieved with a best correctness of 81 48 The over all average was 51 99 Due to the random initialization the initial guess for state transitions there were relevant downward deviations so this is an approximated
62. ei das Bearbeiten von Dateien und die Mani pulation von Ordnerstrukturen umfassen Zu Informatis Inside diesem Zweck m ssen auch Zugriffsrechte in der virtuellen Welt visualisiert werden 5 AUSBLICK Die Entwicklung neuer Kollaborationskon zepte f r die Zukunft ist ein interdisziplin res Forschungsfeld Das Projekt wmc wird nicht nur die Kollaboration im Hochschulkontext betrachten sondern diesen auch auf den un ternehmerischen und medizinischen Bereich ausweiten Die Konzepte werden Ger te je der Art neue Interaktionstechniken und neue Funktechnologien mit einbeziehen 6 LITERATURVERZEICHNIS 1 Blubacher Benjamin Hornung Nico WMC2 Web Mobile Content Collaborati on in Informatics Inside Kloos Martinez Tullius Hrsg Reutlingen Hochschule Reutlingen 2011 ISBN 978 3 00 034591 3 2 https www apple com de macosx whats new launchpad html Zugriff 11 M rz 2012 3 http windows microsoft com de DE windows 8 consumer preview Zugriff 11 M rz 2012 4 http www usability de services user cen tered design html Zugriff 11 M rz 2012 5 Dachselt Raimund Preim Bernhard Inter aktive Systeme Berlin Heidelberg Sprin ger Verlag 2 Auflage 2010 ISBN 978 3 642 05401 3 6 Shneiderman Ben User interface De sign aus dem Amerikanischen von J r gen Dubau und Arne Willner Bonn mitp Verlag 3 Auflage 2002 ISBN 3 8266 0753 8 7 Jarmon Leslie Sanchez Joe 2
63. el in 3ds Max in cd Candela gemessen wird 3 und in Xml3D im Prozentanteil zu einer nicht genauer spezifi zierten maximalen Intensit t 4 Weitere Unterschiede in den Berechnungsmo dellen stellen hierbei auch Lichtfarben sowie das Lichtmodell dar welches konstant oder abfallend sein kann So wird in Xml3D der Abfall explizit in der Form J a a d a d mit a Abschw chungsfaktoren und jeweiliger Distanz d 4 beschrieben wohingegen in 3ds Max ein nicht genauer spezifizierter impliziter Abfall der Lichtintensit t vorliegt Auch Schatten die bei spielsweise von einem Raytracer implizit ermit telt werden sind bei anderen Renderverfahren ggf ein Problem 3ds Max Wert 20 Xml3D Wert 0 5 3ds Max Wert 40 Xml3D Wert 1 2 3ds Max Wert 60 Xml3D Wert 5 3ds Max Wert 80 Xml3D Wert 10 3ds Max Wert 100 Xml3D Wert 20 Abbildung 4 Phong Intensit tswerte 3 3 PROBLEMSTELLEN Wie zuvor dargestellt liegen hinsichtlich der formatspezifischen Interpretationen diverse Pro blemstellen vor die zu identifizieren sind indem Ausgangs und Zielausgaberesultat im Vergleich betrachtet werden Abgesehen von identischen Resultaten 1m Rahmen einer verlustfreien Kon vertierung k nnen hier zwei m gliche F lle ein treten die auch komponentenweise zu betrachten sind 1 Wenngleich 3D Daten gleichartig beschrie ben werden k nnen k nnen deren for matspezifische Interpretationen dennoch zu einem unters
64. en die Ergebnisse der verschiedenen Vertiefungsarbeiten aus den vergangenen Monaten pr sentiert Sie werden in mehreren Fachvortr gen einen Einblick in die unterschiedlichen Aktivit ten der Studierenden er halten Das Programm wird vervollst ndigt durch Beitr ge von Experten aus der For schung und Industrie Mit diesem Tagungsband halten Sie die schriftliche Ausarbeitung der Fachbeitr ge in der Hand und k nnen sich selber ein Bild von den Arbeiten der Studierenden machen Weiterhin erhalten S e Einblicke in verschiedene Projekte der Fakult t Informatik insbesondere aus dem Studiengang Medien und Kommunika tionsinformatik Ich w nsche Ihnen eine spannende Lekt re die Sie vielleicht mit eini gen besonderen Ergebnissen berraschen wird Prof Dr Uwe Kloos Dekan der Fakult t Informatik Informatis 3 Inside Informatics Inside Inhaltsverzeichnis XML3D Kinect Support Webbrowser Plug in und Navigationsanwendung 6 ERIK HERRMANN Konvertierung von 3D Szenendaten am Beispiel von 3ds Max zu Xml13D 12 CHRISTOPH MEISSNER Pattern Recognition in Gait Analysis with the Ground Reaction Force 17 FRANK GRIESINGER Interpolation bei Showlaser Systemen mit dem Tracking System Kinect 24 MICHAEL SCHEMPP Ermitteln des Netzwerkstatus in mobilen Web Anwendunge sscsssssccceeees 31 MARITA KLEIN Persistenz von EMEF Modellen nun nunmal 36 OLIVER SCHUMANN Regelbasierte
65. erbei die unterschiedlichen K rper sr en der Probanden beachtet werden Klei nere Teilnehmer mussten sich strecken um die Bedienelemente im oberen Bereich erreichen zu k nnen Allgemein wurde die Wischfunk tion aber als positiv erachtet sollte aber deut licher dargestellt werden Ebenso wird bei der Farbwahl der Men leiste eine kr ftige Farbe erwartet die sich vom Hintergrund abhebt Durch die Gr e der Interaktionsfl che muss ten die Testpersonen weite Wege mit der Hand zur cklegen oder gegebenenfalls umgreifen Interessant dabei ist aber dass fast alle Teil nehmer den Cube mit einer Hand bedienten Aus diesem Grund fanden rechtsh ndige linksh ndige Probanden das Interagieren mit der linken rechten H lfte des Cubes als un angenehm 6 Die Ergebnisse des Nutzertests m ssen bei der Implementierung einer Anwen dung in jedem Fall beachtet werden 3 KINECT Als eine weitere nat rliche Interaktionsm g lichkeit besteht neben der Multi Touch Techno logie die freih ndige Interaktionsform mediale und dreidimensionale Inhalte ber Gestensteue rung zu bedienen Dem VRLab war es auch in diesem Bereich m glich mittels der Microsoft Kinect siehe Abbildung 4 eine kosteng nstige L sung der Gestensteuerung zu realisieren Informatics B Inside 53 Abbildung 4 Microsoft Kinect Mit Hilfe eines Infrarot Tiefensensors und einer RGB Kamera k nnen K rperbewegungen des Benutzers erfasst und schlie lich ber
66. erpolationsalgorithmus treffen zu k nnen wurde der bereits durchgef hrte Versuch zur Analyse der Ausgabe der Soft ware Mamba wiederholt Um ein m glichst unverf lschtes Ergebnis zu erhalten wurde das Live Tracking deaktiviert und ein zuvor aufgezeichnetes Skelett ausgegeben Zus tz lich zum neu entwickelten Interpolationsal gorithmus wurde ein normaler Interpolati onsalgorithmus implementiert wie man ihn auch in der Software Mamba findet Zun chst wurde der Versuch am normalen Interpolationsalgorithmus durchgef hrt und wiederum optische Eindr cke Temperatur und Lautst rke gemessen w hrend die Scan geschwindigkeit in 5 000er Schritten von 10 000 pps auf 35 000 pps erh ht wurde s a Anschlie end wurde derselbe Versuch am neu en Interpolationsalgorithmus durchgef hrt und die Werte aus beiden Versuchen miteinander verglichen Das Ergebnis ist in den Tabellen 2 und 3 zu sehen Tabelle 2 Versuchsergebnisse Skelett Standardinterpolation os Temp Dez Projektion 10000 234 C 542 o 15000 237C aal o ooo pasec sae sooo paseo sa ENT EZ 365 EI passe sss Tabelle 3 Versuchsergebnisse Skelett neue Interpolation os temp Deivel Projektion 10000 1 22 3 527 15000 224c 528 0 5 1 OPTISCHE EINDR CKE W hrend bei der Figur bei normaler linearer Interpolation ohne Korrekturen bereits bei 10 000 pps leichte Ausrei er in der Pr
67. f the per formance occur even after thousands of repeti tions epochs A good value was between 800 and 1000 Fig 2 shows that a seemingly good correctness is already reached after 200 epochs though the performance is still improving The gradient of the performance is therefore a better termination condition than the correctness In field tests an ANN with a better performance but the same correctness as another ANN with less performance seemed to work better in general Holzreiter et al propose 200 000 repetitions for an ANN with Fourier transformation but this is depending on the training function and the Informatics Inside Table 2 Correctness of an ANN by the classes standing mouse human horse frog elephant dog bird amount of features and neurons in the hidden layer 5 Because of the good correctness of the ANN the confusion matrix isn t very surprising Table 4 But it shows that the imitations of a bird and a dog are the hardest to determine A bird was more often interpreted as an elephant or a mouse than one of the other wrong classes However the results are not general since those are just a few misidentifications and the amount of steps to test differs e g for a mouse the imi tator does more steps in the same time than for an elephant Table 2 shows how well the ANN worked for each class Standing was always detected since there is unlike the other classes no clear pattern Obviously i
68. ff auf ein Attribut des skriptbaren Plug ins eine typunsichere JavaScript Variable erstellt in die der zur ckgegebene Wert geschrieben wird Es wird vermutet dass der allokierte Speicher von Variablen mit einer Referenz auf ein natives Ob jekt aus der skriptbaren Objektstruktur von dem Garbage Collector jedoch nicht mehr freige geben werden kann da die Bedingung hierf r dass der Referenzz hler des referenzierten Ob jekts Null erreicht erst bei dem Schlie en des Browserfensters erf llt wird Zur L sung des Problems kann jedoch w hrend der Initialisie rung einer Anwendung einmalig eine Referenz auf jedes ben tigte skriptbare Objekt in einer statischen Variable gespeichert und daraufhin von dem Event Handler wiederverwendet wer den ohne dass es zum Speicheranstieg kommt 2 2 HANDGESTEN Bei der Entwicklung von Gesten basierten Anwendungen k nnen bekannte Gesten zum Best tigen von Eingaben wiederverwendet werden Aus diesem Grund hat man sich ent schieden das Plug in um solche Gesten zu erweitern OpenNVNITE bietet zu diesem Zweck die Erkennung von Handgesten ber die NITE Toolbox Bibliothek Diese Biblio thek wurde jedoch ignoriert da sie zum Ent wicklungszeitpunkt auf dem Hand Tracker von OpenNVNITE basierte und eine eigene Initialisierungsgeste f r jede Hand erforderte Desweiteren w re diese L sung inkompatibel mit dem Microsoft Kinect SDK gewesen Aus diesem Grund wurde die Erkennung f r zwei Handgesten eine
69. forderung bei der Konvertierung dar In der Computergrafik kommen zu deren Berech nung verschiedene Modelle in unterschiedlichsten Kombinationen zum Einsatz weshalb hierbei eine direkte bertragung nicht m glich ist Da diese Berechnungsmodelle oftmals Bestandteil proprie t rer Anwendungen wie 3ds Max sind und somit nicht exakt bekannt sind kann zur bertragung im Sinne einer heuristischen Probleml sung an eine solche Kombination nur bestandteilweise ap proximiert werden Zudem m ssen dabei im Ziel format nicht vorhandene Bestandteile ggf erg nzt oder ersetzt werden Folglich ist auch hier nur eine sinngem e Konvertierung m glich Am Beispiel der Konvertierung einer 3ds Max Szene in eine Xml3D Szene bedeutet das dass 3ds Max beispielsweise zur Abbildung des Glanz punkts verschiedene Modelle unterst tzt Dar unter fallen Phong Blinn Blinn Phong u a 3 wohingegen Xml3D derzeit lediglich das Phong Modell unterst tzt 4 So ist etwa zur bertra gung von Blinn zu Phong nur eine Approximati on m glich wobei jedoch nie dasselbe Ergebnis erreicht wird Im weiteren Sinne stellt an diesem Beispiel auch die bertragung von Phong 3ds Max zu Phong Xml3D ein Problem dar da die Wertebereiche f r die Intensit t auf jeweils ande re nicht lineare Skalen umgerechnet sind Abbil dung 4 veranschaulicht diesen Zusammenhang Ein anderes Beispiel daf r sind auch Lichtquellen wobei hier die Intensit t zum Beispi
70. g erlauben die Visualisierung eines Satellitenentwurfs in unterschiedlichen Simulati onsumgebungen Ein ber die Entwurfssprache beschriebenes Mo dell kann von einem Compiler d h bersetzer in ein CAD Modell bersetzt werden Bei dem Compiler handelt es sich um den von der IILS mbH in Kooperation mit der Universit t Stuttgart entwickelten Design Compiler 43 Dabei ist es m glich auf die h ufigsten CAD Geometriefor men wie Kreise Rechtecke Zylinder etc zur ck zugreifen Gleichzeitig k nnen weitere Modell sprachen wie mathematische Gleichungen und Finite Elemente Methoden genutzt werden 2 SICKEN Als sogenannte Sicke werden Vertiefungen oder Erh hungen bezeichnet welche senk recht zur Oberfl che einer Leitst tzstruktur an gebracht sind um deren Festigkeit zu erh hen 3 In der Geometrie werden diverse Varian ten von Sicken unterschieden Am h ufigsten kommen die in Abbildung 1 dargestellten Si ckenprofile zum Einsatz Kastensicke Halbrundsicke Dreiecksicke Trapezsicke Abbildung 1 Sickenprofile 4 2 Ingenieurgesellschaft f r intelligente L sun gen und Systeme mbH Informatis 41 Inside In der Luft und Raumfahrttechnik werden Sicken beispielsweise eingesetzt um eine Ge wichtsreduktion des ben tigten Materials zu erreichen Sie eignen sich daher hervorragend f r die Konstruktion von Satellitenseitenw n den und reduzieren mit der dadurch erzeugten Schalenversteifun
71. g die Neigung zu Schwin gungen Sicken erm glichen unter anderem den Einsatz von d nnerem Blech weshalb der Material und Gewichtsaufwand der f r den Satelliten aufgebracht werden muss minimiert wird Die Verwendung von Sicken gew hrleistet die er forderliche Stabilit t da auf die einzelnen Sa tellitenw nde zeitweise enorme Kr fte einwir ken Schwierig gestaltet sich durch die geringe Blechdicke das Befestigen von ben tigten Sa tellitenbauteilen an der d nnen Montageplatte Die Befestigung der Satellitenbauteile erfolgt deshalb ber speziell ausgestaltete Bohrl cher Diese Bohrl cher dienen zus tzlich als Begrenzung da die Sickenstege die ber die Bohrl cher verlaufen durch die dadurch ent standenen Verdickungen bzw Erh hungen eine optimale Grundlage zur Befestigung der Bauteile bieten 3 DESIGN VON ENTWURFS SPRACHEN Zur Erstellung einer graphenbasierten Ent wurfssprache die verschiedene technische Systeme beschreiben kann wird auf einen Teil der UML zur ckgegriffen Die verschie denen Bauteile werden als Vokabeln abgebil det die in einem UML Klassendiagramm in Form von Klassen dargestellt werden An schlie end werden diese Vokabeln in einem UML Aktivitatsdiagramm durch die Definiti on von Regeln miteinander verkn pft Durch diese Verkn pfung von Regeln entsteht ein maschinell im Compiler ausf hrbares Pro duktionssystem das bei verschiedenen An fangsbedingungen wiederholt ausgef hrt we
72. g eine wichtige Rolle bei der Navigation ein Informatis 9 Inside Orientation Position iE oe e Abbildung 5 Abbildung der relativen Handbe wegung auf die Kontrolle der Kamera und der visuellen R ckmeldung W hrend der akt ven Navigation wird die Dif ferenz der Koordinaten der linken Hand zu deren Ausgangsposition auf die Translation abgebildet und die Differenz der Koordinaten der rechten Hand zu deren Ausgangsposition auf die Orientierung So ist durch Bewegungen der linken Hand entlang der Z X und Y Achse des Skelett Koordinatensystems eine Translation in drei Dimensionen m glich entlang des Richtungs vektors der Kamera des orthogonalen Vektors zum Richtungsvektor und der Y Achse der Szene Die Geschwindigkeit der Translation wird dabei relativ zur Entfernung der linken Hand zu ihrer Ausgangsposition berechnet Damit nicht jede kleine Abweichung von der Ruheposition zu einer Translation f hrt muss ein bestimmter Grenzwert berschritten wer den bevor es zu einer Eingabe kommt Die ser Grenzwert wird von Eingaben abgezogen um eine pr zise Kontrolle zu erm glichen Als R ckmeldung f r die Translation dienen eine Geschwindigkeitsanzeige und ein virtueller Analogstick am unteren Rand des Displays Analog zur Translation erlaubt die Bewegung der rechten Hand entlang der Y und X Achse des Skelett Koordinatensystems die Rotation des Richtungsvektors der Kamera um dessen orthogonalen Vektor und der Y Achse der S
73. gssysteme wie Subversion oder CSV Informati B Inside 39 welche nur den Zustand eines Modells spei chern Jede Anderung am Modell wird aufgezeich net und diese Anderungsoperationen werden bis zum nachsten Commit ins Repository ge speichert Die Anderungen welche am Modell vorgenommen werden unterliegen gewissen Einschr nkungen so k nnen z B nderungen nur ber die vorgeschriebenen Methoden ver ndert werden und nicht ber manuelle Eingrif fe in den Modell Dateien Durch diese Art der Aufzeichnung kann jeder Zustand des Modells rekonstruiert werden und eine feingranulierte Konflikterkennung ist beim Merging dadurch m glich Ein manueller Eingriff beim Merging ist nur notwendig wenn zwei Operationen im Widerspruch stehen Dies k nnte sein wenn zwei Operationen die gleichen Werte 1m glei chen Attribut des gleichen Modells zu einem Element ndern und sich die Ergebnisse vonein ander unterscheiden 11 4 FAZIT F r kleinere Projekte ist die Standardmethode in diesem Fall XML Serialisierung zur Spei cherung f r EMF Modelle geeignet Bei um fangreicheren Projekten st t diese Methode an ihre Grenzen Alle der hier vorgestellten Frame works bieten eine gute Alternative zur Persis tenz von EMF Teneo und CDO k nnen mit verschiedenen Datenbanken kombiniert werden sodass sie in eine bereits vorhandene Infrastruk tur integriert werden k nnen EMFStore nutzt seine eigene Implementierung um die Modelle zu pers
74. he target va lue For this the mean squared error is used The lower the value of the performance the better the recognition worked The correct ness is the binary evaluation which returns true if the output class that is also the target class got the highest value maximum 1 0 The termination condition determines when the training algorithm should stop It is im portant for the ANN training to stop early to prevent overgeneralization and overspeciali zation The feature matrix is harder to use in an ANN than in HMM because we have a fixed amount of input features and those are also tested discretely Whereas for the HMM con secutive features are observed as continuous series A possible solution would be to put a fixed number of feature matrices together to one input set for the ANN For the ANN it would be important to start the observati on at a certain point e g the beginning of a new step We excluded the feature matrix ap proach of the ANN investigation 5 IMPLEMENTATION The pattern recognition was developed in Matlab with the Neural Network Toolbox and pmtk3 The game prototype was developed with C under NET The smartfloor was con nected via a serial interface by an USB adapter The recognition interface was loosely coupled with Matlab to quickly apply changes The game prototype was developed with XNA and it communicates via the UDP protocol with the recognition tool This protocol was used to integrate the r
75. hend konfiguriert ist auch eine Versionierung des Ob jektbaumes m glich falls das Backend hierf r eine entsprechende Implementierung bietet EMF Application EMF Application Comet CDO Repository EMF Application Abbildung 5 CDO bersicht 7 CDO h lt den Anwendungscode frei von her stellerspezifischen Daten Zugriffcodes und er leichtert die berg nge zwischen diesen unter st tzten Backend Typen Dieses Framework hat eine hohe Skalierbar keit Objekte werden erst bei Bedarf geladen und nicht mehr referenzierte Objekte werden dem Garbage Collector zugef hrt Weiterhin ist eine Multi User Unterst tzung gegeben indem lokale Objekte durch eine st ndige Verbindung zum Model Repository Server permanent aktu alisiert werden Somit arbeitet jeder Nutzer auf dem aktuellen Modell 10 Die Architektur des CDO umfasst Applikationen und Repositories Trotz einer Reihe von einge betteten Optionen werden Anwendungen in der Regel zu Clients und Repositories zu Servern Sie kommunizieren ber ein f r CDO entwi ckeltes Protokoll auf der Anwendungsebene 7 3 2 1 CLIENT ACHITEKTUR Die Architektur einer CDO Anwendung zeich net sich durch ihre verbindliche Abh ngigkeit von EMF aus Die meiste Zeit interagiert die An wendung mit dem Objektdiagramm des Modells ber Standard APIs von EMF da CDO Modell objekte von EMF Objekten abgeleitet sind Die Grundfunktion von CDO integriert sich perfekt und transparent mi
76. ich durch zumindest drei Vertices Triangle beschreiben Dar ber hinaus k nnen auch vier oder mehr Vertices eine Fl che beschreiben Auch spielt die Pr zision der Vertices hier eine Rolle wobei einfache und doppelte Pr zision m glich sind 6 In der Computergrafik werden allerdings in der Regel drei Vertices in einfacher Pr zision aufgrund der damit verbundenen Performanz in Berechnungen verwendet 1 Im Regel fall ist somit ein verlustfreies bertragen von Meshes m glich Bei Sonderf llen hingegen wenn die Zahl der Vertices einer Fl che sich im Ausgangs oder Zielformat unterscheiden ist eine Aufteilung oder Neubildung der Fl chen erforderlich weshalb hier nur eine verlust behaftete sinngem e bertragung m glich ist Im weiteren Sinne ist auch f r eine unter schiedliche Pr zision nur eine verlustbehafte te sinngem e bertragung m glich So geht dabei ggf Genauigkeit verloren wenn Werte von doppelter in einfache Pr zision bertragen werden Wenn anderenfalls Werte von einfa cher in doppelte Pr zision bertragen werden handelt es sich um eine verlustfreie bertra gung Abbildung 2 Normalen von Triangles 14 B Wie Abbildung 2 veranschaulicht stellen in der Geometrie die Normalen welche die Ori entierung einer Fl che beschreiben ein weite res Problem dar Sie k nnen dazu auf der Fl che selbst definiert sein Abb links geringste Informationsdichte oder auch auf den Verti
77. ichtung in die er sich bewegen soll Durch den Aufbau des Ro boters mit 21 Freiheitsgraden und Aluminium wird ein menschen hnliches Gehen des Robo ters erreicht Das Ziel der Forschung am Rh 1 ist die Entwicklung eines Roboters mit einem m glichst geringen Gewicht und einer maxi malen Beweglichkeit Die Forschungen und Entwicklungen der Mit arbeiter des Robotics Lab an der Universit t in Madrid fokussieren sich auf das menschen Informati B Inside 49 Abbildung 5 Rh 1 der laufende humanoide Roboter 3 ahnliche Laufen des Rh 1 Fur den Einsatz des Rh 1 als humanoider Serviceroboter ist das menschenahnliche Laufen ein wichtiger Punkt jedoch fehlen die Interaktions und Kooperati onsm glichkeiten So m sste der Roboter um eine Spracherkennung oder Gestik und Mimik erweitert werden 4 FAZIT Die Analyse verschiedener humanoider Ser viceroboter hat gezeigt dass einzelne Anfor derungen an einen humanoiden Roboter als Helfer und Freund im Alltag erf llt wurden Beispielsweise die Fortbewegung oder die Gesichtserkennung In den Bereichen der Objektinteraktion der Gestik und Mimik und der k nstlichen Intelligenz muss noch weiter geforscht und entwickelt werden So ben tigt die Forschung weitere Jahre der Entwicklung um einen frei interagierenden und kooperie renden Serviceroboter in menschlicher Form 5 a zu entwickeln der alle Bereiche abdeckt Die entwickelten Ans tze die in diesem Artikel vorgestellt
78. iel des Projekts wmc ist die Zusammenarbeit von Menschen mit Hilfe von elektronischen Ger ten orts und ger teunabh ngig zu gestalten Hinsicht lich der steigenden Mobilit t soll jeder von jedem Ort aus die M glichkeit haben mit an deren in Kontakt zu treten oder Inhalte auszu tauschen Aufgrund der zahlreichen Plattfor men und mobilen Endger ten w ll wmc ein Kollaborationsportal schaffen das von jeder Plattform und von jedem Ger t aus betreten werden kann Marie Friedrich wmc Hochschule Reutlingen Medien und Kommunikationsinformatik Marie Friedrich Student Reutlingen University de 2 DAS PROJEKT WMC 2 1 ANFORDERUNGEN Die Anforderungen an das Portal wurden durch eine Umfrage an der Hochschule Reut lingen im Fr hjahr 2011 ermittelt Durch die Befragung von Studenten und Mitarbeitern kam diese Umfrage zu folgenden Ergebnissen Die Mehrheit der Befragten sahen als wichtigs ten Bestandteil kollaborativer Software Funk tionen f r asynchrone Kommunikation und die Nutzung des Portals ber mobile Endger te 1 2 2 ARCHITEKTUR Im Rahmen von wmc soll ein Portal f r orts und gerateunabhangige Zusammenarbeit geschaffen werden Hierf r sieht das grund legende Konzept von wmc einen modularen Aufbau vor der den Zugriff auf vorhandene Kollaborationswerkzeuge erlaubt Der modu lare Aufbau wird mit Hilfe von Webservices als Transaktionsdienste realisiert die ber eine Client ogi
79. ingen von Sicken an einer Satellitenwand unter der Ber cksichtigung der Befestigungspositionen verschiedener Satelliten bauteile realisiert Die Basis der umgesetzten Entwurfssprache bildet das speziell daf r erstellte Klassendia gramm siehe Abbildung 6 Dort sind die ben tigten Klassen mit den daf r erforderli chen Geometrieformen z B Cuboid Cylin der Point des Geometrie Plug Ins ber As soziationen miteinander verbunden F r die Visualisierung der Satellitenwand wurde ein Quader gew hlt welcher die Darstellung der Montageplatte bernehmen soll Die Bohrl cher sind mittels Zylinderformen realisiert da diese ihrem realen Aussehen am hnlichs ten sind Als Sickenprofil wurde die in Abbil dung 1 aufgezeigte Kastensicke verwendet da sich diese mit den vorhandenen geomet rischen M glichkeiten gut realisieren l sst Informatics B Inside 43 F r den Aufbau der Sicken m ssen folgende Parameter manuell angegeben werden e Die Ma e der Montageplatte Breite Tiefe H he e H he der Stege Breite der Stege Eckenradius der Steg berg nge welche gemeinsam die Sicke bilden e Bohrlochh he Bohrlochdurchmesser Abh ngig von der Plattengr e und den Po sitionen der Bohrl cher werden die Gr en der unterschiedlichen Sicken bestimmt Zu s tzlich werden die Koordinaten f r die Po sitionierung der Sicken ermittelt Wh Rule platte K Rule bohrloch AN Rule erstell
80. istieren und kann derzeit nicht mit an deren Datenbanksystemen kombiniert werden Letztendlich bietet CDO durch sein gr eres Spektrum an Funktionen die bessere L sung zur Persistenz und eine h here Skalierbarkeit 5 LITERATURVERZEICHNIS 1 Stachowiak H 1973 Allgemeine Modell theorie Springer Verlag Wien 2 Hesse W Mayr H C 2008 Modellierung in der Softwaretechnik eine Bestandsauf nahme Informatik Spektrum 31 Nr 5 S 377 393 R 9 Steinberg D Budinsky F Paternostro M Merks E 2009 EMF Eclipse Modeling Framework Pearson Education Boston Bachman J 2007 Entwurf und Imple mentierung eines graphischen Modelledi tors und einer Benutzerschnittstelle f r das Werkzeug CASPA Universitat M nchen http www unibw de inf3 personen wimis riedl studarb abgeschlossene arbeiten dip lomarbeit bachmann pdf Letzter Zugriff 03 03 2012 Teneo Hibernate Architecture Overview http wiki eclipse org Teneo Hibernate Architecture Overview Teneo_ Mapping Overview Letzter Zugriff 03 03 2012 Stepper E Understanding the Architec ture of a Client Application http down load eclipse org modeling emf cdo drops 120120217 0410 help org eclipse emf cdo doc html programmers client Architecture html Letzter Zugriff 03 03 2012 Stepper E CDO Model Repository Over view http www eclipse org cdo documen tation Letzter Zugriff 03 03 2012 Stepper E Understanding the Architecture of a Reposit
81. jektoren der Firma Medialas Jeder getrackte Punkt liefert eine X Y Koordi nate zur ck und bietet somit die Grundlage f r die Projektion Informatics B Inside 27 Die Laserausgabe wird tiber das von der Fir ma Medialas zur Verf gung gestellte USB Interface Hyperport Pro DMX realisiert Hierf r bietet Medialas eine Dynamic Link Libary DLL an welche die entsprechenden Funktionalit ten zur Laserausgabe bereitstellt vgl 6 Die DLL ben tigt zur Ausgabe einen einzel nen Frame welcher aus mehreren Punkten besteht F r die Ausgabe der getrackten Punk te werden diese zun chst dem Interpolations algor thmus in einer bestimmten Reihenfolge bergeben um zwischen Start und Endpunk ten interpolieren zu k nnen Zus tzlich zu den X bzw Y Koordinaten erhalten die Punkte Farb amp Intensit tswerte um festzulegen in welcher Farbe die Punkte gezeichnet wer den sollen bzw ob diese berhaupt sichtbar vom Laser dargestellt werden sollen So wird Punkt f r Punkt ein Frame zusammengesetzt und anschlie end an die Hardware bergeben welche den Frame an den Laserprojektor wei tergibt Die Trackingdaten werden nach jedem Fer tigstellen eines Frames aktualisiert und erneut in einem aktualisierten Frame festgehalten welcher wiederum an die Hardware berge ben wird Dieser Vorgang wird wiederholt solange das Tracking System Daten liefert 5 EVALUIERUNG Um Aussagen ber den prototypisch imple mentierten Int
82. kationscontainer bestimmt HTMLS bietet einige Funktionalit ten dank denen sich Webanwendungen hnlicher zu na tiven Anwendungen gestalten lassen So lassen sich dank Cache Manifest und der lokalen Datenhaltung Anwendungen so gestalten dass sie als eigenst ndige Anwendung auch offline ausf hrbar sind 1 Da der Browser aber kei nen Zugriff auf die Netzwerkkarte des Ger tes erh lt wird die Web Anwendung hier einge schr nkt 2 1 WEBBASIERTE NETZ WERKKOMMUNIKATION Die Netzwerkkommunikation innerhalb des Browser erfolgt uber das HTTP Protokoll Dieses Positioniert sich im OSI Modell in der Anwendungsschicht Eine bestehende TCP Verbindung Transportschicht ist fur alle Ubertragungen in der Anwendungsschicht notwendig Diese wird durch einen 3 Wege Hanschlag initiiert SYN SYN ACK ACK Das HTTP Protokoll dient dem Austausch von Daten zwischen Browser und Web Server Cli ent Server Protokoll Eine HTTP Nachricht besteht deshalb grunds tzlich aus einer Anfra ge und einer Antwort vgl 2 S 21ff 2 2 WEBSOCKETS Die HTMLS Spezifikation stellt eine API f r ei nen bidirektionalen full duplex Kommunikati onskanal auf Basis von TCP Sockets zwischen Server und Client bereit Die WebSocket API 7 sieht die M glichkeit vor dass der Client eine Verbindung zu einem Server ffnen und ber diese Verbindung Daten sowohl senden als auch empfangen kann Im Unterschied zum HTTP Protocol ist nach dem Verbindungs
83. lfe eines Oszilloskops analysiert siehe Abbildung 1 Diese lineare Interpolation f gt Zwischen punkte mit variablem Abstand zwischen zwei gegebenen Punkten ein Weiterf hrende Ver suche mit der Software Mamba der Firma Medialas ergaben dass diese Art der Interpola tion zu Problemen f hren kann wenn die Soft ware keine entsprechenden Gegenma nahmen bereitstellt Kopplu Bandbreite Abbildung 1 Interpolation zwischen zwei Punkten bei der Software Mamba ek A Abbildung 2 Interpolation zwischen zwei Punkten bei der Software Pangolin Informatis B Inside 25 3 1 ANALYSE DER VORHAN DENEN INTERPOLATIONS ART Um den aktuellen Interpolationsalgorithmus zu analysieren wurde ein weiterer Versuch durchgef hrt bei dem ein Testbild erstellt und mit einem Laserprojektor projiziert wurde Es wurde kontinuierlich die Scangeschwindigkeit des Projektors um 5 000 pps von 10 000 pps auf maximal 35 000 pps erh ht Dabei wurden folgende Faktoren berwacht Optische Eindr cke ob die Projektion ent sprechend dem Testbild aussah bewertet durch eine Skala von sehr schlecht bis sehr gut die Temperatur des Ablenksys tems und die Lautst rke des Ablenksystems Gemessen wurde bei einem normalen RGB Laserprojektor inkl Betriebsger usche Bsp L ftung Um ein aussagekr ftiges Ergebnis zu erhalten wurde bereits 15 Minuten vor der ersten Messung die Projektion mit einer Scan geschwin
84. liver Schumann Student Reutlingen University de ABSTRACT Im Rahmen der wissenschaftlichen Vertiefung an der Hochschule Reutlingen geht diese Ar beit auf die Persistenz von Modellen des EMF Eclipse Modeling Framework ein Zu Beginn geht diese Arbeit auf die Grundlagen von EMF die Persistenz des Frameworks und deren Kom plikationen im Rahmen groBerer Modelle ein Diese Arbeit stellt Teneo CDO Connected Data Objects und EMFStore als Losungsansatze zur Persistenz von Modellen f r gro e Projekte vor Zu diesem Zweck wurden Prototypen f r die einzelnen L sungsans tze erstellt 1 EINLEITUNG Erstellen von Modellen zur Dokumentation von Softwaresystemen oder gar zur Codegenerierung gewinnen zunehmend an Bedeutung in der Soft wareentwicklung Modelle sind nach H Stachow iak 1 ein beschr nktes Abbild der Wirklichkeit und sind durch drei Merkmale gekennzeichnet e Abbildungsmerkmal e Verk rzungsmerkmal e Pragmatisches Merkmal In der Informatik sind Modelle meist Darstellun gen in Form von Sprache Dies k nnen geschrie bene oder gesprochene Texte Bilder oder Grafi ken sein Sie verweisen auf das was repr sentiert werden soll und stellen somit eine Abstraktion des Modellierten dar 2 U EMF Model Java Abbildung 1 EMF vereinigt UML XML und Java 3 x a XML ML So ist es m glich Modelle zum Beispiel in der Modellierungssprache UML als XML Schema oder als Interfaces der Programmiersprach
85. m Entwicklungsprozess angewandt 3 3 VORGEHENSWEISE Zu Beginn sollen die St rken des aktuellen Designs herausgearbeitet werden um sie fir den weiteren Verlauf der Interfacegestaltung einbeziehen zu k nnen Es werden Zielgrup pen bestimmt und Szenarien entworfen die den Ablauf einer handelnden Person durch die entstehende Anwendung beschreiben soll Pa rallel dazu wird der Funktionsumfang festge legt Der Funktionsumfang sowie die Szenari en werden f r die Erstellung erster Prototypen genutzt Die Prototypen werden phasenweise durch Usability Tests evaluiert Je nach Ziel setzung einer bestimmten Funktion werden die messbaren Faktoren 6 S 27 28 unterschied lich gewertet So ist zum Beispiel bei der Auf gabe ein Dokument zu verschicken der Faktor Geschwindigkeit h her zu werten als der Fak tor subjektive Befriedigung des Benutzers Die Tests und damit verbundenen Nutzerbefra gungen sollen zudem Aufschluss ber folgen de Fragen geben e Wie kann ein interaktives System den Nut zer zur Kommunikation und Kollaboration motivieren e Wie ver ndert die Nutzung von mobilen Ger ten das Nutzerverhalten an Laptops und Desktop PCs 4 VIRTUELLE 3D WELTEN Da bislang im Projekt wmc die Visualisie rung von Kollaboration nur auf 2D Ebenen betrachtet wurde soll sie in einer weiteren Arbeit in virtuellen 3D Welten untersucht werden Diese virtuellen Computer Welten sind laut 7 typischerweise large social space
86. m Hinblick auf ihre Servicef higkeiten analysiert 1 EINLEITUNG Serviceroboter entwickelt um den Menschen bei den allt glichen Aufgaben zur Hand zur gehen oder die Aufgaben direkt automati siert auszuf hren Bereits 1994 definierte das Fraunhofer IPA einen Serviceroboter als eine frei programmierbare Bewegungsein richtung die teil oder vollautomatisch Dienst leistungen verrichtet Dienstleistungen sind dabei T tigkeiten die nicht der direkten indus triellen Erzeugung von Sachg tern sondern der Verrichtung von Leistungen f r Menschen und Einrichtungen dienen 6 Als diese Definition formuliert wurde gab es wenige Serviceroboter Heute gibt es eine Viel zahl an kommerziell erh ltlichen Servicerobo ter Beispielsweise Staubsaugroboter M hro boter Fensterputzroboter Reinigungsroboter Wachroboter und Pflegeroboter Um Pflege und Haushaltsroboter effektiver zu gestalten wird im Bereich der multisensoriellen Perzep tion der Kognition der Mensch Maschine Interaktion und Kooperation sowie der K nst lichen Intelligenz geforscht Dabei werden vor allem die Gesetze und Abl ufe der Biologie als Vorbilder f r Roboter angesehen Um das ge samte Ausma der biologischen Komplexit t technisch umzusetzen versuchen die Forscher als h chstes Ziel einen Roboter nach ihrem Ebenbild zu entwickeln Diese humanoiden Roboter sollen als Helfer und Freund des Men schen interagieren und kooperieren k nnen Wie wei
87. matics Inside e EReference wird verwendet um ein Ende ei ner Assoziation Beziehung zwischen Klas sen darzustellen sie besitzt einen Namen ein boolesches Flag um anzugeben ob es Containment darstellt und ein Zieldatentyp der die Klasse am anderen Ende bezeichnet e EDataType stellt den Datentyp eines Attri butes dar der sowohl Primitiv als auch Ob jektdatentyp sein kann Die Notationen von Ecore ahneln der Notation von UML Dies liegt daran dass Ecore eine klei ne und vereinfachte Teilmenge der UML ist EME besitzt einen einfachen und doch m chti gen Mechanismus um Objekte zu persistieren Die erzeugten EMF Objekte werden ber ei nen Serialisierungsmechanismus gespeichert In EMF sind zwei Serialisierer implementiert XML und SMIT Dieser Serialisierungsmecha nismus ist als offene Schnittstelle definiert und bietet die M glichkeit der Erweiterung 1 lt xml version 1 0 encoding UTF 8 gt 2 lt po Purchase rder xmi version 2 0 xmlns xmi http ww omg org XMI xmilns po http 7 7 www example com simplePo billto 123 Maple Street gt 3 lt items productName Apples quantity 12 price 0 5 gt 4 lt po PurchaseOrder gt Codebeispiel 1 mypo xml 3 Diese XML Daten werden durch EMF auf der Festplatte als ASCII oder Unicode Datei ge speichert Codebeispiel 1 zeigt ein solches XMI Dokument Das boolesche Flag Containment in der Ecore Klasse EReference ist ein Attribut logischer Be ziehu
88. n basierten Navigationsanwen dung f r XML3D Szenen getestet 1 EINLEITUNG JavaScript Engines moderner Webbrowser stellen plattformunabhangige und leistungs fahige Laufzeitumgebungen dar die durch HTMLS5 und der WebGL API auch f r die Entwicklung von 3D Anwendungen genutzt werden k nnen XML3D entwickelt durch das DFKF hat das Ziel die Entwicklung dieser plattformunabh ngigen Anwendungen zu vereinfachen und stellt einen Standardi sierungsvorschlag einer Markup Sprache zur Beschreibung von 3D Szenen dar Um Ent http www khronos org webgl http www xml3d org 3 Deutsches Forschungsinstitut f r k nstliche Intelligenz http www dfki de web wickler nicht nur auf die Eingabem glich keiten einzuschr nken die durch die Web browser unterst tzt werden werden dabei innerhalb eines Teilprojektes Schnittstellen zu alternativen Eingabeger ten entwickelt In diesem Artikel wird ein in diesem Rahmen entwickeltes Webbrowser Plug in vorgestellt das eine JavaScript Schnittstelle zu Skelett Tracker Frameworks f r den Kinect Sensor von Microsoft darstellt Urspr nglich ent wickelt als Eingabeger t f r Unterhaltungs elektronik stellt dieser einen kosteng nstigen Tiefensensor f r Endnutzer dar f r den Frame works vorhanden sind die u a das markerlo se Tracking der Gelenkpositionen von bis zu zwei Personen bieten Bei der Entwicklung des Plug ins wurden OpenNV NITE und die Beta des Microsoft Kinec
89. nde Verfahren von EMF Modellen zur Laufzeit von Teneo Der Ausgangspunkt ist ein EMF Modell das durch eine oder mehrere EPackages vertreten ist wel che durch das Metamodell Ecore beschrieben sind Diese EPackages k nnen EJB3 hnliche Annotationen enthalten 5 HbDataStore Abbildung 3 Teneo Mapping bersicht 5 Nach dem Start der Clientanwendung wer den die EPackages in Teneo registriert Die registrierten EPackages werden zu einem im Speicher annotierten Modell bersetzt Die ses annotierte Modell enth lt zun chst nur die gt EJB3 kommt zum Einsatz wenn das auto matische Verhalten nicht dem erw nschten Verhalten entspricht Diese Notationen werden nicht berschrieben Informatics B Inside 37 Annotationen die manuell angegeben wurden als EAnnotations im urspr nglichen Modell Im n chsten Schritt f gt Teneo automatisch An notationen hinzu um das EMF Modell in einer Darstellung abzubilden Die manuell eingegebe nen EJB3 Annotations werden beibehalten und nicht berschrieben Das Modell ist nun vollst ndig annotiert und wird in einen hibernate hbm xml String ber setzt welche die Mapping Informationen ent h lt Dieses Hibernate Mapping wird dann ver wendet um den HbDataStore zu konfigurieren 3 1 1 RUNTIME LAYER Die wichtigste Komponente der Runtime Layer ist der HbDataStore siehe Abbildung 4 Der HbDataStore kontrolliert eine SessionFacto ry und eine Reihe von EPackages Diese we
90. nen wird an einer Testumgebung gearbeitet In ihr sollen sich die Benutzer mit Hilfe ihrer Avatare bewegen und mit anderen Besuchern ber die wmc Webservices zusammenarbei ten Um die Vision eines modularen Systems von wmc verwenden zu k nnen wird der bereits implementierte BSCW Webservice eingesetzt der auf den BSCW FileExplorer und somit auf die Dateien zugreift Die Testumgebung wird mit der Open Sour ce Software OpenSim gestaltet Diese ist kompatibel mit der SecondLife Client Soft ware dem SL Viewer und kann analog zu SecondLife betrieben werden 11 Fur die Kommunikation ber die Webservices wer den Skripte in den Sprachen C oder LSL Linden Scripting Language ben tigt die in der Testumgebung ber virtuelle 3D Objekte angewendet werden 12 Die Verwendung von OpenSim hat meh rere Gr nde Es stellt zum einen ein Open source Programm dar das eine flexible und kostenlose Entwicklung der Testumgebung auf den eigenen Servern erm glicht und die Software so vollst ndig an die Bed rfnisse des wmc Projektes angepasst werden kann 13 Zum anderen simuliert OpenSim fast alle Funktionen von SecondLife 12 Auf diese Weise erh lt der Benutzer eine Platt form mit der 3D Welten und Avatare erzeugt und verwaltet werden k nnen Es erm glicht zudem eine native Kommunikation der Ava tare via Chat Audioausgabe bzw eingabe und vordefinierten Gesten Wie bereits erw hnt sollen die in einer Kol laboration e
91. ner Verlag 2001 2 http msdn microsoft com en us magazine cc163567 aspx CLR Hosting APIs msdn microsoft com Letzter Zugriff 20 02 2012 3 http www autodesk com 3dsmax maxscript 2012 enu MaxScript amp MaxSDK Dokumentation www auto desk com Letzter Zugriff 20 02 2012 4 http www xml3d org xml3d specification 0 4 Spezifikation von Xml3D Version 0 4 www xml3d org Letzter Zugriff 20 02 2012 5 VRML97 ISO IEC 14772 1 1997 ISO 1997 6 Lengyel Eric Mathematics for 3D Game Programming amp Computer Graphics Second Edition Charles River Media 2004 Informatis Inside Pattern Recognition in Gait Analysis with the Ground Reaction Force Frank Griesinger Hochschule Reutlingen Medien und Kommunikationsinformatik Frank Griesinger Student Reutlingen University de ABSTRACT The aim of this study was to test two methods for recognizing gait patterns of people imita ting animals Participants walked on a ground reaction force sensing floor while playing the game Animal Magic which was developed as prototype during this study The first method was an approach based on the Hidden Markov Model HMM The second method was to use an artificial neural network ANN with wave let transformation for the feature extraction Results have shown that the patterns were re cognized up to 99 with ANN and up to 81 with HMM 1 INTRODUCTION The smartfloor is a load sensing user interface The main p
92. ngen Nutzt man eine XML Ressource um ein Modell zu speichern landen alle Objekte in einer Datei die vom Wurzelelement durch das gt Containment ist die Bezeichnung f r den Beziehungstyp der Komposition besteht aus Klasse A bildet den Container f r das Objekt der Klasse B welches ohne Klasse A nicht existieren kann 4 XMI steht f r XML Metadata Interchange Es ist ein XML basierendes Standardformat der Object Managment Group OMG und bildet somit die Grundlage fur die Interoperabilitat zwischen verschiedenen Werkzeugen Containment verbunden sind Da dateibasierte Speicherung keinen wahlfreien Zugriff einzel ner Abschnitte zul sst muss sie komplett gele sen bzw geschrieben werden Ersetzt man die logischen Containments durch Cross Referen ces wird eine gro e Datei in kleinere Dateien zerteilt Dies ist jedoch ein Mehraufwand an der Benutzerschnittstelle und die logische Objekt struktur wird im Speicher dennoch wieder zu sammengef hrt Dieser Serialisierungsmechanismus zur Persis tierung von Modellen bietet sich daher nur f r kleine Anwendungen an und nicht f r gr ere Datenmengen 3 DATENBANKBASIERTE L SUNGSANS TZE Im Folgenden werden die verschiedenen Daten bankans tze Teneo Hibernate CDO Model Re pository sowie EMFStore vorgestellt 3 1 TENEO HIBERNATE Teneo bietet eine M glichkeit EMF Modelle in einer relationalen Datenbank zu speichern Abbildung 3 zeigt das grundlege
93. nheitlichung bez glich verschiedener Zielformate indem dieses Mo dul Szenen zielformatunabh ngig abbildet und abstrahiert Hierf r k nnte ein Format wie Xml3D die Grundlage bilden Dass hierbei kein Informationsverlust auftritt bedarf jedoch noch weiterer Forschungsarbeit und wird nicht weiter betrachtet 3 KONVERTIERUNG Die Konvertierung stellt eine bersetzung semantisch bedeutsamer Daten dar Diese fin den sich bei 3D Szenen in einem Szenengra phen o der die Szene beschreibt wieder Ein solcher Graph l sst sich elementweise betrachten wobei jedes Element ein zu kon vertierendes Objekt oder dessen Eigenschaf ten darstellt die bei der Ausgabe interpretiert werden m ssen Darunter fallen u a die Geo metrie Lichter Shader und weitere Elemente Abbildung 1 veranschaulicht dazu einen sol chen Graphen anhand zweier Beispielobjekte und deren Translationseigenschaften darunter Abbildung 1 Szenengraph Informatics B Inside 13 symbolisch dargestellt 3ds Max bietet dazu z B eine objektorientierte Darstellung dieses Graphen 3 3 1 GEOMETRIE Eine 3D Szene wird in einem Koordinaten system mithilfe von Punkten Vertices be schrieben Dieses Koordinatensystem kann links oder rechtsh ndig sein was bei der ber tragung zu ber cksichtigen ist Die Geometrie der Objekte Meshes einer 3D Szene wird von zusammengeh rigen Punkten im Raum Fl chen Primitive gebildet Eine Fl che l sst s
94. nk systems Siehe Tabelle 1 Durch Erh hung der Temperatur steigt auch die Gefahr der Zerst rung des Ablenksystems vgl 10 Bei komplexen Frames mit vielen Einzelpunkten ist eine schnelle Scangeschwindigkeit jedoch w nschenswert um ein Flackern der Projek tion zu verhindern vgl 1 S 27ff Das Ger usch des Ablenksystems erh hte sich nur minimal wobei nicht ausgeschlossen wer den kann dass an der Erh hung der Betriebs lautst rke auch andere Bauteile wie z B die Bel ftung Schuld hat Vielmehr scheint eine Ver nderung der Tonfrequenz welche die Scanner von sich geben stattzufinden Dies kann hier allerdings nur subjektiv beurteilt werden da eine weiterf hrende Analyse der Tonfrequenz nicht stattgefunden hat 10 000 pps 35 000 pps Abbildung 3 Testbild und Vergleich zwischen unterschiedlichen Scangeschwindigkeiten Informatics Inside 4 IMPLEMENTIERUNG 4 1 ANFORDERUNGEN Durch die Analyse der Versuchsergebnisse zur Software Mamba und dem eigentlichen Ziel bzw Grundgedanken welcher dieser Arbeit zu Grunde liegt ergaben sich folgende Anforde rungen an die prototypische Implementierung e Tracking einer Person durch das Tracking System Kinect e Ausgabe eines einfachen Skeletts durch einen Laserprojektor bei Verwendung von Hardware der Firma Medialas e Anderer Interpolationsansatz um Zwi schenpunkte innerhalb den getrackten Punkten einzuf gen damit problematische Verhaltensweisen
95. nsive foundation Prentice Hall Upper Saddle River N J 2 Auflage 9 Werbos P 1990 Backpropagation through time what it does and how to do it In Proc of the IEEE Vol 78 Nr 10 1990 S 1550 1560 10 Haeton Research Inc Encog Java and DotNet Neural Network Framework http www heatonresearch com encog Informatis Inside Kollaborationskonzepte fur wmc Andre Antakli wmc Hochschule Reutlingen Medien und Kommunikationsinformatik Andre Antakli Student Reutlingen University de ABSTRACT Kollaborative Software unterst tzt eine ef fektive und effiziente Zusammenarbeit Die ser Artikel pr sentiert den aktuellen Stand der Entwicklungen f r das Masterprojekt wmc F r die Entwicklung einer kollaborativen Software wird an einem modular aufgebau ten Portalsystem gearbeitet welches Clients auf unterschiedlichsten Ger ten integriert Aktuell werden zwei Kollaborationskonzep te entwickelt Zum einen wird ein passendes Interface mit Einbezug von ver nderten Nut zerverhalten durch mobile Endger te erstellt Zum anderen werden Kollaborationsformen wie zum Beispiel die Darstellung und Bear beitung von Dateien in einer virtuellen 3D Welt abgebildet 1 EINLEITUNG wmc steht f r web mobile content und collaboration Es ist ein Masterprojekt der Hochschule Reutlingen das die Studierenden anregen soll sich auf wissenschaftlichem Ni veau Gedanken zum Thema Kollaboration in der Zukunft zu machen Z
96. ntierung berpr ft 6 IMPLEMENTIERUNG Implementiert wurden zwei unterschiedliche Ans tze Einmal ein periodisches Pingen dass ein permanentes gewahr sein des Netz werkstatus erlaubt sowie auch Informationen zur Qualit t der Netzwerkverbindung anhand der Latenz liefern kann Au erdem wurde ein sporadisches Pingen implementiert dass vor einem gew nschten Request ausgef hrt wer den kann Im Offline Fall kann die geplante Anfrage gespeichert und beim n chsten Ver bindungsaufbau durchgef hrt werden In beiden F llen wird im Offline Fall ein Wie derverbinden versucht Dies geschieht im Falle eines Nichterfolgs in immer gr eren Abst n den um den Akku des Ger tes zu schonen 7 BENCHMARKS Um die Erf llung der Anforderungen an ein On Offline Awareness System zu berpr fen werden in diesem Abschnitt anhand einiger Zahlenbeispiele Hochrechnungen durchge f hrt 7 1 OVERHEAD Mithilfe des Netzwerk Sniffers Wireshark wurden Durchschnittswerte erfasst die zur Hochrechnung des Overheads verwendet wurden Neben den in Tabelle 1 aufgelisteten Werten gilt zu jeder HTTP Nachricht noch ein TCP Ack hinzuzurechnen F r jedes Empfan gen einer HTTP Nachricht antwortet der Emp f nger mit einem ACK um den Empfang der Daten zu best tigen Da diese Werte aber f r WebSockets und Ajax Anfragen identisch sind wurden sie nicht aufgef hrt Da f r die Implementierung die Bibliothek So cket IO 10 verwendet wurde ents
97. ntstehenden Dateien wie z B Dokumente Bilder usw in einer virtuellen 3D Welt dargestellt und bearbeitet werden s a Virtuelle 3D Welt RSR SL Viewer AJAX rA XML RPC request SOAP response SOAP request wmc Abbildung 5 Kommunikation zwischen OpenSim und Webservices Damit ber OpenSim auf den BSCW Web service zugegriffen werden kann muss ein weiterer Client implementiert werden der die Anfragen von einem OpenSim Objekt empf ngt und an den Webservice weiterleitet wie in Abbildung 5 zu sehen ist Das Open Sim Objekt versendet die Anfragen dabei als AJAX Response Der Client verschickt wie derum die Request des Webservices an das fragende Objekt ber eine XML RPC Re sponse zur ck Diese Vorgehensweise wird umgesetzt weil ein Objekt in OpenSim nur ber einen XML RPC Channel empf ngt und nicht direkt ber RPCs auf einen Web service zugreifen kann 14 Eine Frage die bei dieser Arbeit beantwortet werden soll ist wie Dateien in einer virtuel len 3D Welt dargestellt werden k nnen Eine m gliche Metapher f r eine Ordnerstruktur stellt ein Schrank mit Schubladen oder inei nander liegenden Kisten dar hnlich einer Matrjoschka Puppe ber die Metapher der ineinander liegenden Kisten k nnte rekur siv die gew nschte Navigationstiefe erreicht werden Eine offene Frage die noch beantwortet wer den muss ist wie der Avatar mit diesen Da teien interagiert Die Interaktion muss dab
98. ojektion wahrnehmbar waren gab es beim neuen Inter polationsansatz erst ab 30 000 pps sehr leichte Ausrei er Die Projektion war jedoch selbst bei 35 000 pps noch sehr gut zu erkennen w hrend bei der normalen Interpolation die Figur v llig deformiert war Siehe Abbildung 5 Ecken und Kanten innerhalb der Projek tion waren beim normalen Interpolationsan satz bei 35 000 pps nicht mehr wahrnehmbar beim neuen Interpolationsansatz hingegen schon Siehe Abbildung 6 Zu erw hnen ist Informatis Inside 10 000 pps 35 000 pps Abbildung 5 Skelett bei verschiedenen Ge schwindigkeiten mit Standardinterpolation N 35 000 pps 10 000 pps Abbildung 6 Skelett bei verschiedenen Geschwindigkeiten mit neuer Interpolation jedoch dass die Projektion bei dem neuen In terpolationsansatz bis 20 000 pps nicht flacker frei darzustellen war bei dem normalen Ansatz war hingegen bereits ab 10 000 pps kein Fla ckern festzustellen Dies spielt aber aufgrund der Anforderung hohe Scangeschwindigkeiten zu fahren keine Rolle Aufgrund dessen dass das Ablenksystem um die Bereiche der Start bzw Endpunkte lang sam gebremst bzw beschleunigt wird konn ten hellere Stellen in der Projektion festge stellt werden da diese Fl che einer l ngeren Einwirkdauer ausgesetzt war als andere Dies kann beim Betrachter als st rend empfunden werden ist jedoch nicht das Hauptproblem des Ph nomens Ausschlaggebend f r die Unterhaltungs Branche is
99. ory http download eclipse org modeling emf cdo drops I20120217 0410 help org eclipse emf cdo doc html programmers server Architecture html Letzter Zugriff 03 03 2012 Moore B Dean D Gerber A Wagen knecht G Vanderheyden 2004 Eclipse Development using the Graphical Editing Framework and the Eclipse Modeling Framework http www redbooks ibm com redbooks pdfs sg246302 pdf Letzter Zugriff 03 03 2012 Stepper E 2009 Modeling goes Enterprise JAXenter http it republik de jaxenter ar tikel Modeling goes Enterprise 2503 html Letzter Zugriff 03 03 2012 Koegel M Helmig J 2010 EMFStore a Model Repository for EMF models http www 1 informatik tu muenchen de static publications pdf 208 Paperl pdf Letzter Zugriff 03 03 2012 Informatis Inside Regelbasierte Erstellung von Sicken zur Gewichtsreduktion von Montageplatten Christopher Mildner Hochschule Reutlingen Medien und Kommunikationsinformatik Christopher Mildner Student Reutlingen University de ABSTRACT Im Rahmen der wissenschaftlichen Vertiefung behandelt dieser Artikel die Entwicklung eines Algorithmus zur Erstellung von Versteifungssi cken welche in der Luft und Raumfahrttech nik zur Gewichtsreduktion von Montageplatten eingesetzt werden F r die automatische Gene rierung dieser Sicken wird eine graphenbasier te Entwurfssprache erstellt die basierend auf wenigen Parametern durch einen Compiler in ein Geometriemodell vergleich
100. plementier ten Methoden dieses Objekts k nnen so von JavaScript aus aufgerufen werden Bei den Attributen dieses Objekts kann es sich zudem um Instanzen anderer vom Plug in implemen tierter Klassen handeln wodurch vom Plug in eine skriptbare Objektstruktur aufgebaut werden kann Zusammen mit der M glichkeit vom Plug in aus JavaScript Funktionen aufzu rufen stellen NPAPI Plug ins so einen idealen Wrapper dar weshalb die Alternativen z B die bertragung der Daten ber das Netzwerk hier nicht betrachtet werden 2 1 SCHNITTSTELLE Die Hauptaufgabe der umgesetzten Plug ins besteht in der Initialisierung des jeweiligen Frameworks und dem Starten eines Threads der bei jeder Aktualisierung des Skelett Trackers die gelieferten Daten in eine skriptba re Objektstruktur schreibt Zur Interpretation der gelieferten Daten durch eine JavaScript Anwendung erm glicht das Plug in die Re gistrierung einer JavaScript Funktion als Event Handler der bei jeder Aktualisierung scriptablePluginObject leftHandStatus rightHandStatus projectedLeftHandPosition projectedRightHandPosition skeletonRoot length addEventHandler initKinect shutdownKinect setWriteReady numberOfPlayers length ed Abbildung 1 Die skriptbare Plug in Schnittstelle Prinzip der Synchronisation Browser Window Worker Thread Thread begin Set Mutex Wait for Mutex r Set Mutex
101. r schwer vergleichbar sind Sie zeigen jedoch dass eine fl ssige Steuerung m glich ist 5 FAZIT UND AUSBLICK In dieser Arbeit wurde je ein Webbrowser Plug in als Wrapper f r die Skelett Tracker von OpenNI NITE und der Beta des Microsoft Kinect SDKs erstellt Die Plug ins erlauben JavaScript Anwen dungen Daten eines Skelett Trackers zu nutzen der um eine Unterscheidung offener und geschlos sener H nde sowie der Erkennung einer Greif und einer Dr ckgeste erweitert wurde Zur Demonst ration der Lauf higkeit wurde eine Navigations anwendung f r XML3D Szenen in JavaScript implementiert die eine Lenkungstechnik mit f nf Freiheitsgraden und ein leicht erweiterbares Men zum Sichern und Wiederherstellen des vir tuellen Standpunkts bietet Durch Messungen der Framerate wurde zudem gezeigt dass eine fl ssige Steuerung m glich ist Mit der Navigationsan wendung wurden bisher nur subjektive Benutzer tests durchgef hrt Die korrekte Verwendung der Lenkungstechnik und des Navigationsmen s war dabei nur mit OpenNI NITE m glich da mit der Beta des Microsoft Kinect SDKs zum Entwick lungszeitpunkt Schwankungen der Handkoordina ten auftraten Bei den Tests der Lenkungstechnik wurde jedoch deutlich dass sich beide Hande je Modifizierte Firefox Version mit einer Raytra cer Engine http www xml3d org downloads Tabelle 1 Durchschnittliche Framerate und Standardabweichung im Leerlauf ohne Nutzer 30 0 29 9 OpenNI i 0
102. rch nichtlineare algebraische Gleichungssysteme ausgedr ckt werden k nnen Dieses Vorge hen erm glicht eine flexible Berechnung der ben tigten Werte Durch den Einsatz des UML Klassendia grammes werden die Vokabeln der Entwurfs sprache realisiert Diese Vokabeln werden in einem UML Aktivit tsdiagramm ber Regeln verbunden Innerhalb dieser Regeln k nnen vorhandene Instanzen verwendet werden Es ist beispielsweise m glich zwei vorhandene Instanzen ber eine Assoziation miteinander zu verbinden In der folgenden Abbildung 3 ist eine beispielhafte Regel dargestellt Informatis Inside linder bohrloc bLoc BohrlochLoc 5 lt enter gt Abbildung 3 Aufbau einer Regel im UML Aktivitatsdiagramm Im linken Abschnitt LHS der Abbildung 3 k nnen vorhandene Instanzen gesucht wer den um sie f r die aktuelle Regel zu benut zen Im gezeigten Beispiel werden alle Ins tanzen der im Klassendiagramm angelegten Klasse Bohrloch gesucht Anschlie end wird diese im rechten Abschnitt RHS mit einer neuen Instanz verbunden Dies ge schieht in UML ber eine Assoziation Wer den mehrere solcher Regeln miteinander verkn pft entsteht daraus ein Aktivit tsdia gramm Die hier vorgestellte graphenbasierte Ent wurfssprache in UML nutzt die Umgebung der Open Source Programmierplattform Ec lipse Eclipse war anf nglich als integrierte Entwicklungsumgebung f r die Program miersprache Java entwickelt worden Jed
103. rden innerhalb der Session gespeichert welche von der Session Factory zugewiesen wurde W h rend der Verwendung einer Hibernate Session k mmert sich Teneo mit dem EMF Interceptor hinter den Kulissen um die Instanziierung der EMF Objekte EMF ResourceSet Elver Runtime HbDataStore Session Factory Session Save EMF Hibernate Resource Application a Hibernate Instantiate EMF Interceptor D EB EMF Tuplizer Get Set ect Accessors Efe ature Elist Identifier ty Abbildung 4 Runtime Layer 5 Identifier Version Cache Das Setzen und Laden der einzelnen Eigenschaf ten der einzelnen Objekte aus der Datenbank bernehmen die Accessors Das Framework Hibernate sorgt als O R Mapper dafiir dass die objektorientierten Daten von EMF in einer rela tionalen Datenbank gespeichert werden 3 2 CDO MODEL REPOSITORY CDO ist ein reines Java Modell Repository fur EMF Modelle und Meta Modelle Es unter st tzt eine 3 Tier Architektur wie Abbildung 5 zeigt Auf der linken Seite der Abbildung sind die EMF basierten Client Anwendungen dar s a gestellt Diese sind mit dem zentralen CDO Model Repository verbunden Zur Daten speicherung k nnen verschiedene Back Ends verwendet werden Dies k nnen unter anderem relationale Datenbanken Objektdatenbanken oder NoSQL Datenbanken sein Denkbar sind auch Dateisysteme Hibernate oder Webser vices Ist das Model Repository entsprec
104. rden kann um unterschiedliche Entwurfs gt UML steht f r Unified Modeling Language Dies ist eine graphische Modellierungsspra che welche von der Object Management Group entwickelt wurde 5 42 B konzepte zu erstellen In der hier vorgestell ten Arbeit wird das beschriebene Vorgehen verwendet um dabei CAD Modelle von verschiedenen versickten Montageplatten zu erstellen H Class select a constraint to be edited Core Constraints Comment Constraints Appearance 2 zylinder r radius gt Bohrloch 2 zylinder z borlHoehe gt Bohrloch m zylinder lx xKoordinate gt Bohrloch zylinder ly yKoordinate gt Bohrloch zylinder lz zKoordinate gt Bohrloch Abbildung 2 Einschr nkungen der Bohrloch Klasse Die einzelnen Vokabeln der Entwurfssprache k nnen mit unterschiedlichen Assoziations typen verbunden werden Dies wird in einem UML Klassendiagramm spezifiziert Des Weiteren besteht in einer graphenbasierte Entwurfs sprache die M glichkeit vorgege bene Gleichungen zur Berechnung bestimm ter Klassenattribute einzusetzen Dies ist in Abbildung 2 anhand einfacher Gleichungen zur Definition einer Instanz der Klasse Bohr loch dargestellt die im CAD Programm ber ein Zylinder Primitiv visualisiert wird Dabei entspricht der Radius r des Zylinders dem Wert des Attributs radius der Klasse Bohrloch Hierbei sind Gleichungen be liebiger Komplexit t m glich wie sie du
105. rkleidung siehe Abbildung 2 konnte eine stabile und zugleich mobile Benutzung des Ti sches realisiert werden Es ist bereits m glich vgl http ccv nuigroup com 3 vgl http www tuio org 2 a native Multi Touch Anwendungen oder das Betriebssystem Windows 7 durch Ber hrun gen zu steuern 1 2 2 MULTI TOUCH CUBE Das zweite Multi Touch System ist ein Riick projektionssystem mit vertikaler Bildschirm fl che Auf Grund seiner w rfelartigen Form tragt dieses System den Namen Cube Bereit gestellt wurde das urspriinglich als Ausgabege rat konzipierte GroBbildsystem von der eyevis GmbH Durch die Verwendung von Low Cost Komponenten konnte daraus ein Multi Touch Gerat entwickelt werden Die Multi Touch Funktionalitat beim Cube ist dem Aufbau des Multi Touch Tisches sehr ahnlich Lediglich die Anordnung der einzel nen Low Cost Komponenten ist unterschied lich Statt im Boden wurde der Spiegel schrag zur Projektionsflache angebracht Auf Grund der Gehausebeschaffenheit muss die Kamera an derselben Position wie der DLP Projektor platziert werden Da die Bedienoberflache des Cubes sehr gro ist 1 1 mx 1 38 m wurde al ternativ zur Playstation 3 Eye Cam eine Firefly MV von Point Grey verwendet die mit einem Weitwinkelobjektiv ausgestattet ist Dadurch ist es m glich die Ber hrungen an den R n dern der Projektionsfl che besser zu erfassen Des Weiteren kann die Kamera ber ein Kugel kopfgelenk in hrer Position und
106. rkspace 98 2steps 64 31_48 rwv iR Use wavelet coeff Stan MatLab session Figure 6 Overview of the prototype front screen a signal preview b probability visualizer c control window d Informatics Inside 23 Interpolation bei Showlaser Systemen mit dem Tracking System Kinect Michael Schempp Hochschule Reutlingen Medien und Kommunikationsinformatik Michael Schempp Student Reutlingen University de ABSTRACT Diese Arbeit betrachtet Ansatze zur Interpola tion zwischen zwei Punkten um mit Hilfe des Tracking Systems Kinect eine Laserprojek tion zu erzeugen Ein bestehendes und gangi ges Verfahren zur Interpolation bei Showlaser Systemen und ein eigenes Verfahren werden miteinander verglichen und auf Basis einer prototypischen Implementierung bewertet 1 EINLEITUNG Grundgedanke dieser Arbeit war mit Hilfe des Tracking Systems Kinect eine Moglichkeit zu schaffen Personen zu tracken und mit Showla ser Projektoren Bewegungen der Personen in Echtzeit zu projizieren Showlaser Systeme zeichnen sich dadurch aus dass sie 1m sichtbaren Wellenlangenbereich von 400nm Nanometer bis 700nm emittieren und hauptsachlich zu Unterhaltungszwecken eingesetzt werden vgl 2 S 33ff Hierbei werden Laserstrahlen mittels schneller Ab lenkeinheiten durch den Raum bewest um die Tr gheit des Auges auszunutzen damit Laser projektionen erzeugt werden k nnen vgl 1 5 2 7M Damit sich Ablenkeinheiten nicht zu s
107. rma Medialas f r die Unterst tzung und das zur Verf gung gestellte Material insbesondere Herrn Dirk R Baur und Hr Bj rn Gerber 8 LITERATURVERZEICHNIS 1 Dirk R Baur Lasershow Anlage Tech nik und Selbstbau 3 Auflage 1992 Elektor Verlag ISBN 3 928051 24 5 2 Dirk R Baur Das Laser Praxisbuch 1997 Elektor Verlag ISBN 3 928051 92 X 3 J rgen Eichler Hans Joachim Eich ler Laser Bauformen Strahlf hrung Anwendungen 2010 Gabler Wissen schaftsverlage 4 MediaLas Electronics GmbH FAQ Showlaser amp Grundlagen Oktober 2010 5 MediaLas Electronics GmbH User Ma nual Benutzerhandbuch AttaX X Show laser 6 MediaLas Electronics GmbH Mamba Laser Device MLD drivers 5 Nov 2006 a 7 Unfallverh tungsvorschrift BGV B2 Laserstrahlung von 1987 in der Fas sung vom Januar 1997 mit Durchf h rungsanweisungen vom Oktober 1995 Aktualisiert 2007 8 Deutsche Norm DIN EN 60825 1 Si cherheit von Lasereinrichtungen Teill Klassifizierung von Anlagen und Anfor derungen IEC 60825 1 Deutsche Fas sung EN 60825 1 9 International Laser Display Association Technical Committee ILDA Image Data Transfer Format Revision 006 April 2004 10 International Laser Display Association Technical Committee The ILDA Stan dard Projector Revision 002 Juli 1999 11 Coding4Fun Kinect Toolkit c4kinect co deplex com Einsichtnahme 14 01 2012 12 Kinect for Windows SDK Doc
108. spielt und entspannt aussehen soll siehe Abbildung 4 Die Sitzposition wurde damit an die Sitzweise eines spielenden Kindes an gelehnt Als Spielkamerad zum Fangen spielen ren nen oder verstecken kann der Roboter damit nicht eingesetzt werden Durch den Aufbau der Arme und H nde ist der Roboter jedoch in der Lage zu gestikulieren und mit Objekten zu interagieren Der Roboter wurde mit Augenli dern versehen um eine humanoide Mimik er zeugen zu k nnen siehe Abbildung 3 Um w hrend einer Studie den Teilnehmer nicht durch Computer zu beeintr chtigen kann der Roboter mit einer Fernbedienung gesteu ert werden Diese Fernbedienung ist eine ka bellose Tastatur mit 20 Tasten mit deren Hilfe verschiedene Verhaltensablaufe aufgerufen werden k nnen Die Verhaltensreihenfolge ist damit bei KASPAR vorbestimmt und l sst we nig Spielraum f r eine nderung der Abl ufe 3 3 RH 1 3 Im Systems Engineering and Automation De partment des Robotic Lab der Carlos III Un versit t in Madrid wird seit 2005 an der Ent wicklung eines humanoiden Roboters mit dem Namen Rh 1 gearbeitet Der Roboter besitzt die Gr e und das Gewicht einer 1 20m gro Ben Person und die F higkeit auf verschiede nen Terrains zu gehen Desweiteren soll er in der Lage sein Treppen steigen zu k nnen Der humanoide Roboter kann mit leichten Objekten bis zu 750g interagieren Mithilfe der im Kopf integrierten Sensoren erkennt der Rh 1 seine Position und die R
109. swechsel der Greifgeste geben zu k n nen k nnen daf r Event Handler registriert werden 2 3 UNTERSCHEIDUNG DES HANDZUSTANDS F r die Umsetzung der Greifgeste war es n tig eine Unterscheidung von geschlossenen und ge ffneten H nden zu implementieren Hierbei hat man sich an den Ansatz vorge stellt von Manresa et al 3 orientiert Dieser funktioniert durch das Erkennen der Tiefe von Defekten in der konvexen H lle der Kontur ei ner Hand Ein Defekt in der konvexen H lle entspricht hierbei einer L cke zwischen zwei Fingern und wird durch einen Startpunkt u einer Tiefe d und einen Endpunkt v definiert siehe Abbildung 3 Abbildung 3 Defekte in einer konvexen H lle 3 Informatis Inside Basierend auf der Anzahl und der Tiefe der gefunden Defekte im Vergleich zu einem empirisch ermittelten Grenzwert kann somit erkannt werden ob eine Hand offen oder ge schlossen ist Die Funktionen zum Finden einer Kontur de ren konvexe Hulle und deren Defekte in einem bin ren Bild sind in OpenCV implementiert und von Bradski et al 2 dokumentiert wo durch der Algorithmus einfach auf ein Tie fenbild bertragen werden konnte Die Imple mentierung wurde zudem vereinfacht da die Positionen der Hande bereits durch den Ske lett Tracker geliefert werden Zur L sung des Problems dass die gelieferten Handpositionen bei schnellen Bewegungen nicht mit dem Tie fenbild bereinstimmen berpr ft das Plug in den Handzust
110. t s not good for step segmentation because there are no steps however due to pos tural sway the algorithm determined some steps The comparison of the ANN training methods has shown that BR is better suited for the clas sification than LM With LM and Vaidyanathan wavelet we achieved up to 69 correctness ave rage 42 and with LM and Haar wavelet up to 49 average 31 Despite the random initiali zation of the activation functions of the ANN the training algorithm BR worked so well that we have just a small standard deviation 5 repetitions showed nearly the same result as 10 correctness performance performance nn correctness 0 200 400 600 800 1000 1200 training epochs Figure 2 Relation of correctness and performance raw signal wavelet reconstruction force N normalized 0 5 10 15 20 25 30 time frames Figure 4 Haar reconstruction raw signal wavelet reconstruction force N normalized 0 5 10 15 20 25 30 time frames Figure 5 Vaidyanathan reconstruction Fig 3 and Fig 4 show the reconstruction of a signal by using the first 7 wavelet coefficients of a signal with 32 values The Vaidyanathan wave let preserves the features better than Haar In 500 tests an improvement of the correctness by 10 could be achieved For a general result more tests Informatics B Inside 21 with different configuration and more re initiali zations shoul
111. t SDKs betrachtet die um die Erkennung von Handgesten erweitert wur den Die Leistungsfahigkeit des Plug ins wur de zudem mit einer Gesten basierten Naviga tionsanwendung fur XML3D Szenen getestet die in JavaScript implementiert wurde 2 WEBBROWSER PLUG IN Die Problemstellung bestand darin einer Ja vaScript Anwendung im Webbrowser einen konstanten Strom von Trackingdaten mehrerer Benutzer zur Verf gung zu stellen Bei dem Skelett Tracker von OpenNVNITE bestehen diese Daten aus Koordinaten und der Orientie rung von 24 Gelenken von bis zu zwei Benut zern und bei dem Microsoft Kinect SDK aus Koordinaten von 20 Gelenken von ebenfalls bis zu zwei Benutzern Als L sung der Problemstellung entschied man sich je Framework ein sog skriptbares http openni org gt http kinectforwindows org Informatis Inside NPAPI Plug in Netscape Plug in API zu ent wickeln das als Wrapper dienen soll Bei NPA PI 4 handelt es sich um eine standardisierte Plug in Schnittstelle die von den meisten Webbrowsern unterst tzt wird Diese Plug ins erm glichen die Darstellung von Datenforma ten innerhalb eines Dokuments die dem Web browser selbst unbekannt sind wie z B PDF und Flash Dateien Zudem existiert durch die Erweiterung npruntime die M glichkeit der Entwicklung von sog skriptbaren Plug ins die nativ in C eine Klasse implementieren die von der JavaScript Engine als Objekt instan ziert werden kann Die nativ im
112. t dem EMF Erweite Informatics Inside Application Models Protocol Transport een a EMF CDO Client Net4j Core OSGi optional Repository Abbildung 6 Client Architektur 6 rungsmechanismus Die zus tzlichen erweiter ten Funktionen haben direkte Abh ngigkeit zu CDO und diese m ssen im Programmcode hin zugef gt werden Abbildung 6 zeigt die wich tigsten Bausteine einer CDO Anwendung 3 2 2 REPOSITORY ARCHITEKTUR Der Hauptbestandteil eines CDO Repositories ist in zwei Ebenen aufgeteilt eine allgemeine Ebene mit der Applikationen interagieren und eine Datenbankebene in die Provider ihre Da tenspeicherl sungen integrieren k nnen Eine Reihe solcher Integrationen werden bereits mit CDO mitgeliefert die es erm glichen ein Re pository f r alle Arten von JDBC Datenban ken zu verbinden 8 W hrend technisch ein CDO Repository von EMF abh ngig ist hat diese Abh ngigkeit nicht die gleiche Bedeutung wie in einer CDO Anwendung Insbesondere die generier ten Anwendungsmodelle m ssen nicht auf dem Server bereitgestellt werden weil ein CDO Repository auf Modelle reflektiv zugreift und die Modell Objekte werden nicht als EObjects auf dem Server implementiert Abbildung 7 zeigt die wichtigsten Bausteine eines CDO Repositories Repository oe CDO Store OCL Protocol Transport eener P CDO Server Core Net4j Core OSGi optional Abbildung 7 Repository Architektur 8 3 3 EMFSTORE EMFStore entst
113. t die Entwicklung voran gegangen ist zeigen die in den n chsten Kapiteln vorgestell ten humanoiden Roboter Zun chst stellt sich jedoch die Frage wie menschlich darf ein Ro boter sein und wie menschlich muss er sein 2 UNCANNY VALLEY 5 Forscher auf dem Gebiet der Robotik und der Wahrnehmungspsychologie haben durch Untersuchungen herausgefunden dass es f r Menschen leichter ist mit einem humanoiden Roboter zu interagieren wenn er ein menschli ches Aussehen besitzt Dies liegt an der F hig keit des Menschen zus tzlich zu der verbalen Kommunikation auch die nonverbale Kommu nikation wahrzunehmen wie zum Beispiel die Augenbrauenbewegung Masahiro Mori entdeckte bei seinen Untersu chungen das Uncanny valley Problem der humanoiden Roboter Abbildung 1 verdeutlicht das Problem wenn ein Roboter menschen hn licher wird steigt die Vertrautheit zwischen Roboter und Mensch bis zu einem bestimmten Punkt an Ab diesem Punkt wird die Wahrneh uncanny valley moving sti u i healthy L d bunraku puppet person humanoid robot emm oe Wi d stuffed animal H d H industrial robot 7 familiarity e e e eg BE human likeness 100 r H Corpse D i prosthetic hand KS Pd zombie Abbildung 1 Uncanny valley Problem 5 Informatis B Inside 4 mung der Menschen hnlichkeit und gleichzei tig der Technik dahinter als negativ angesehen und damit dem Mens
114. t in dieser Hinsicht das Thema Lasersicherheit vgl 7 amp 8 Da die helleren Stellen innerhalb der Projektion auch eine h here Laserleistung besitzen als die dunkleren Stellen gemessen mit Coher ent Fieldmate Messger t wird es schwieriger etwaige MZB Werte innerhalb von Veranstal tungsorten einzuhalten und somit schwieriger eine Einzelabnahme von Sachverst ndigen f r solche Installationen zu erwirken 5 2 TEMPERATUR Bei dem neuen Interpolationsansatz konnte kein nennenswerter Temperaturanstieg festge stellt werden Siehe Tabelle 3 Bei normaler Interpolation hingegen war ein Temperaturan stieg von fast 9 feststellbar was die Vermu tung best tigt dass der neue Interpolationsan satz das Ablenksystem nicht so sehr strapaziert wie der andere Interpolationsansatz 5 3 LAUTST RKE Anders als in den urspr nglichen Versuchen mit der Software Mamba konnte diesmal eine erh hte Lautst rke des Ablenksystems bei erh hter Scangeschwindigkeit festgestellt werden Dies gilt jedoch nur f r die norma le Interpolation wie sie auch in der Software Mamba verwendet wird Beim neuen Ansatz erh hte sich die Lautst rke des Systems nur minimal Die messbare Erh hung der Lautst r ke im Gegensatz zum Ursprungsversuch l sst sich damit erkl ren dass das Ablenksystem bei der neuen Figur mehr Richtungswechsel und mehr Punkte abfahren musste als im urspr ng lichen Testframe 6 ERGEBNIS FAZIT Di
115. t versehen mi nimale Gesichtsausdr cke darzustellen Der Roboter wird eingesetzt um die Beziehungen zwischen einer Interaktion von Menschen und Maschine zu studieren Dazu werden Gesten Mimik Synchronisation und Imitationen ein gesetzt KASPAR wird f r Verhaltens und Entwicklungsforschungen eingesetzt vor allem Informatis Inside Abbildung 3 Mimik des KASPAR 4 Abbildung 4 Design des KASPAR 4 im Bereich des Autismus Die Adaptive Sys tems Research Group m chte herausfinden ob ein humanoider Roboter Kindern mit Ent wicklungsverz gerungen und fehlenden sozia len F higkeiten als eine Art Therapeut dienen kann Aus diesem Grund wurde der Roboter mit einem kindlichen Aussehen entwickelt Das Aussehen des Roboters sollte nicht ab solut der Realit t entsprechen sondern realis tisch genug f r eine Vielzahl an Interaktionen sein KASPAR besitzt im Kopf und Nacken bereich acht Freiheitsgrade und sechs weitere Freiheitsgrade in den Armen und H nden Das Gesicht und die H nde des Roboters sind mit einer Silikonh lle versehen um das Interagie ren f r Kinder zu erleichtern indem man ihnen die Scheu vor der Technik nimmt KASPAR besitzt integrierte Kameras in den Augen Die Augen besitzen zwei Freiheitsgrade Deswei teren ist der Roboter in der Lage den Mund zu ffnen und zu l cheln KASPAR ist nicht in der Lage zu gehen er sitzt auf einem Tisch in einer Position die f r den Benutzer gem tlich ver
116. tandardisiertes Verhalten Einige Tests kamen zu dem Ergebnis dass beispielsweise das Flag unter Chrome dann ge ndert wurde wenn ein XMLHttpRequest erfolglos war Demnach wei man den Online Status der Anwendung erst im Anschluss an eine Anfrage nicht aber vorher wie es n tig w re Ein anderer Test mit dem i10S Simulator bei dem das Netzwerk des Computers abgeschaltet war zeigte permanent einen Online Status an 3 3 APPCACHE FEHLER EVENT In Kapitel 2 wurde das Cache Manifest er w hnt Dieses Manifest enth lt eine Liste al ler Ressourcen die offline verf gbar gemacht werden sollen Der Browser pr ft in regelm Rigen Abst nden ob nderungen dieser Datei 2 a auf dem Server Vorgenommen wurden um die Ressourcen bei Bedarf zu aktualisieren 4 Dieses Verhalten lasst sich aber auch nutzen um die Netzwerkkonnektivit t zu pr fen Schl gt die Anfrage auf das Manifest fehl und dessen Existenz kann Server seitig weiterhin garantiert werden liegt h chstwahrscheinlich ein Netzwerk Problem vor Das sogenannte AppCache Event h rt auf diese Fehler und kann somit auch den Bed rfnissen entspre chend implementiert werden 3 4 WEBSOCKET VERBINDUNG hnlich dem XMLHttpRequest Ansatz kann mit einer WebSocket Verbindung gezielt oder periodisch durch das Senden und Empfangen einer Nachricht der Netzwerk Zustand gepr ft werden 4 EVALUIERUNG DER ANS TZE Betrachtet man das AppCache Event bietet dieser Ansatz eine
117. tehen durch Tabelle 1 Vergleich Daten Volumen WebSocket mit XHR BEE Verbindungsauf 222 Byte bau Reconnect TCP Einmaliges Verbindungsab 330 Byte bau Timeout TCP the worlds foremost network protocol analy zer http www wireshark org Informatis B Inside 33 dort implementierte Automatismen auch einige Nebeneffekte In diesem Fall ist der Nachteil dass der HTTP Overhead von 2 Byte WebSo cket Protokoll durch ein eigenes Socket IO Protokoll auf 25 Byte erh ht wird F r das sporadische Testen mit den obigen Ergebnissen muss die WebSocket Verbindung bestehen bleiben Socket IO ist hierf r mit ei nem maximalen Timeout von zwei Minuten implementiert Dies bedeutet f r die spora dischen Tests dass mindestens alle zwei Mi nuten eine Anfrage versendet werden muss Wird kein Test in dieser Zeit initiiert wird ein keep alive Ping versendet So werden die 1m Verh ltnis gro en Verbindungs und Abbau Netzwerklasten vermieden Die Ergebnisse der verschiedenen Testarten zeigt Abbildung 1 F r das periodische Testen wurde eine Stunde lang jede Sekunde ein Ping versendet F r das sporadische Testen wurde innerhalb einer Stunde zuf llig 25 Mal ein Ping vom Client aus abgesetzt 31 81KB 2 586MB 0 994MB periodisch sporadisch m XHR_ WebSocket Abbildung 1 Daten Volumen Vergleich Wichtig bei der Auswertung der Berechnun gen ist die Stabilitat des Netzwerkes Der Ver
118. terns look like scaled versions of each other the length of an analyzed frame was added as another coefficient Due to the need for having a signal with a dyadic length for the discrete wavelet transformation the data frame was re sampled using an interpolating spline fit to a fixed length 4 1 4 STEP SEGMENTATION Before the actual feature extraction the data were pre processed after being captured The raw signal was segmented into steps A step is from one local minimum below bodyweight to the next minimum below bodyweight after a maximum above the bodyweight The al gorithm that executed this definition worked well on most classes but was problematic for the dog class due to its special role as the only animal imitated on all fours 4 2 MACHINE LEARNING Two approaches were investigated for ma chine learning to build a system that recogni zes patterns in gait signals 4 2 1 HIDDEN MARKOV MODEL A Hidden Markov Model HMM describes a Markov process with hidden states This is an array of states that have certain probabilities of transition In this model the states can t be observed but the emission of the transition the observed features in the feature matrix can be So the HMM can be trained with the continuous observation of a signal of a class By the occurrence of an observation for a sta te transition it can be calculated how high the possibility is for the sequence of observa tions to belong to a certain
119. tionsinformatik Christoph Meissner Student Reutlingen University de ABSTRAKT Einhergehend mit der Entwicklung neuer Tech niken und neuer Formate ist die Konvertierung ein zeitloses Problem in der Informatik Insbe sondere f r virtuelle Umgebungen und diesen zu Grunde liegenden 3D Szenen stellen sich in diesem Kontext stets neue Herausforderungen die es zu l sen gilt Dieser Artikel beschreibt dabei auftretende Probleme und m gliche He rangehensweisen zu deren L sung Dabei wird zudem gezeigt dass Kompromisse erforderlich sind und somit eine verlustfreie Konvertierung nicht in allen F llen m glich ist 1 EINLEITUNG 1 1 MOTIVATION Im Umgang mit 3D Inhalten wie Szenen und Modellen besteht ggf die Notwendig keit diese in unterschiedlichen Anwendungen zu verwenden Aufgrund spezifischer Forma tierungen ist dies jedoch nicht ohne weiteres m glich In Folge ist eine Konvertierung in ein anderes Format oder die Vereinheitlichung des Formats erforderlich Vom DFKI mit Unterst tzung von Intel wird Xml3D als 3D Beschreibungsstandard bzw als einheitliches Format f r 3D Inhalte ent wickelt Das Augenmerk liegt dabei insbeson dere auf der Kompatibilit t zu verschiedenen Ger ten Mit der Verbreitung verschiedener Plattformen stellt der Browser eine gemeinsa me gleichartige Anwendung dar die es erm g lichen kann 3D Inhalte auf beliebigen Ger ten darstellen zu k nnen Der bisherige Fokus lag in der Adaption
120. umen tation msdn microsoft com en us lib rary hh855347 aspx Einsichtnahme 13 01 2012 Informatis Inside Ermitteln des Netzwerkstatus in mobilen Web Anwendungen Marita Klein Hochschule Reutlingen Medien und Kommunikationsinformatik Marita Klein Student Reutlingen University de ABSTRACT Diese Arbeit betrachtet verschiedene Ans tze zur Erfassung des Netzwerk Zustandes in nerhalb des Browsers eines mobilen Ger tes Zwei Ans tze werden n her betrachtet und miteinander verglichen Mithilfe einer prototy pischen Implementierung wurden Vergleichs werte ermittelt und ausgewertet Auf Basis dieser Auswertung wird am Ende ein Fazit gezogen 1 EINLEITUNG Mobile Anwendungen zeichnen sich dadurch aus dass sie auf tragbaren Ger ten an allen m glichen Orten verwendet werden k nnen Dadurch kann ein durchg ngiger Internetzu gang nicht gew hrleistet werden Bestimmte Anwendungen zeigen deshalb ein anderes Verhalten wenn sie keinen Netzwerk Zugriff haben Beispielweise legt eine E Mail Anwendung ohne Netzwerkzugang neue E Mails erst einmal lokal an und sendet sie bei der n chsten Netzwerkverbindung ab Hierf r ist es n tig den Netzwerk Status zu kennen um auf ein Offline Verhalten ausweichen zu k nnen 2 MOBILE WEB ANWENDUNGEN Eine mobile Web Anwendung positioniert sich als Anwendungsart zwischen einer Web Anwendung und einer nativen mobilen An wendung Der Funktionsumfang wird vom Browser als Appli
121. usreichen Ein weiteres Pro blem f r den Einsatz als Serviceroboter stellt die berhitzung des Roboterkopfes und der Gelenke dar Bewegt sich der NAO viel oder muss zum Beispiel seinem Gegen ber ber l ngere Zeit zuh ren erhitzt sich der Roboter kopf in dem sich der Prozessor des Roboters befindet und die Gelenkmotoren Das gr te Problem f r den Einsatz als Serviceroboter stellen die vorgegebenen Programmabl ufe dar Der Roboter wird mithilfe einer eigens entwickelten Software programmiert Ist das Programm fertiggestellt wird dieses an den Roboter bertragen Der NAO f hrt das Pro gramm in der vorgegebenen Reihenfolge aus und beendet es anschlie end Eine dynamische nderung des Programmablaufs des NAO Roboters um eine Anpassung an Umwelt nde rungen zu erreichen ist nicht vorgesehen Der Roboter kann Gesichter erkennen und darauf reagieren Die Kopfkamera kann Erwachsene aufgrund der kleinen Gr e des NAOs und des damit geringen Aufnahmewinkels nicht aus n chster N he erfassen 2011 wurde ein neuer NAO Roboters vorgestellt Verbesserungen im Rahmen der n chsten Generation wurden bei spielsweise im Bereich der Prozessorleistung und der Kamera vorgenommen 3 2 KASPAR 4 Im Rahmen der Adaptive Systems Research Group an der Universitat von Hertforshire wird seit 2006 an einem humanoiden Roboter mit dem Namen KASPAR geforscht Dieser Roboter wurde f r soziale Interaktionen ent wickelt und mit der F higkei
122. whe re people network build play buy and sell products and work 7 S 68 Ein Vertreter solch einer 3D Welt ist z B Second Life 7 Dabei wird eine virtuel le Welt nicht nur verwendet um Menschen kennenzulernen sondern auch um mit 1h nen zusammenzuarbeiten So wurde bei der Entwicklung der Funktionen von Second Life auf e Commerce und e Collaboration geachtet 8 Aus diesem Grund k nnen Firmen wie z B Air France KLM diese Plattformen f r Meetings verwenden Auch verschiedene Bildungseinrichtungen wie beispielsweise die University of Texas ver wenden virtuelle Welten um Trainings und Lernveranstaltungen zu arrangieren 9 Als weiteres Beispiel f r die Verwendung virtu eller Welten im Zuge von Bildungsauftr gen ist Sloodle zu nennen Diese Software stellt eine Erweiterung f r Second Life dar um auf die Funktionen der e Learning Plattform Moodle zugreifen zu k nnen 10 Demge m zeigt sich dass 3D Welten bereits f r verschiedene Arten von Kollaborationen ge nutzt werden Informatics B Inside 57 Fur die Untersuchung von Kollaborationen auf 3D Ebene werden m gliche Szenarien erarbeitet und getestet in denen eine Zu sammenarbeit in einer virtuellen 3D Welt stattfindet die ber eine herk mmliche Konferenz hinausgehen soll Ein m gliches Szenario ist z B die Bearbeitung und Dar stellung von Dateien und deren Ordnerstruk turen in einer virtuellen Welt Um dieses Szenario umsetzen zu k n
123. wurden sind vielversprechend doch die L sung der zahlreichen Probleme bei der Entwicklung wird die Robotikforschung weiterhin besch ftigen Die wichtigsten Prob leme die gel st werden m ssen sind die kurze Batterielaufzeiten die menschen hnliche Fort bewegung die k nstliche Intelligenz und die Spracherkennung 5 LITERATURVERZEICHNIS 1 Aldebaran Robotics 2012 Firmen webseite http www aldebaran robotics com en Home welcome html language en GB 2 Aldebaran Robotics 2012 NAO Soft ware Documentation 1 12 http www aldebaran robotics com documentation index html 3 Arbul M Kaynov D Cabas L and Balaguer C 2009 The Rh 1 full size humanoid robot Design walking pat tern generation and control Applied Bionics amp Biomechanics Sep 2009 Vol 6 Issue 3 4 p301 344 44p 13 Black and White Photographs 35 Diagrams 2 Charts 13 Graphs 4 Dauthenhahn K Nehaniv C Walters M Robins B Kose Bagci H Mirza N and Blow M 2009 KASPAR a mi nimally expressive humanoid robot for human robot interaction research Applied Bionics amp Biomechanics Sep 2009 Vol 6 Issue 3 4 p369 397 29p 27 Color Pho tographs 3 Diagrams 1 Chart 1 Graph 5 Decker M 2007 Ein Abbild des Men schen Humanoide Roboter Information und Menschenbild Ethics of Science and Technology Assesment 2007 Bd Volume 37 DOI 10 1007 978 3 642 04742 8 3 6 Schraft R D Hagele M Wegener
124. ze ne Die St rke der Rotation ergibt sich hnlich wie bei der Translation aus der Distanz der rechten Hand zu ihrer Ausgangsposition mi nus eines Grenzwerts Die Rotation wird durch einen Pfeil ausgehend vom Zentrum des Dis plays in Richtung der Rotation visualisiert Zur korrekten Verwendung der Lenkungstech nik muss die Z Achse der Kinect parallel zum Boden ausgerichtet sein Die noch zu imple o a mentierende L sung w re die Rotation des Skelett Koordinatensystems basierend auf ei ner erkannten Bodenfl che 3 2 NAVIGATIONSMEN Das Men besteht aus zwei Eintr gen einen f r das Speichern und einen f r das Wiederher stellen der Position sowie der Orientierung Zur Verwendung des Men s werden die Positionen der H nde auf die Aufl sung des XML3D Can vas projiziert Befindet sich eine Hand im ge ffneten Zustand wird sie als blauer Punkt mit der zugeh rigen Benutzer ID visualisiert Zum ffnen des Men s m ssen beide H nde im ge ffneten Zustand zusammengef hrt werden Die projizierte Position der linken Hand wird dabei gespeichert und das Men relativ dazu auf dem HTMLS Canvas Element gezeichnet wodurch die Men eintr ge mit der rechten Hand erreichbar sind siehe Abbildung 6 Das Men wird geschlossen wenn sich die linke Hand zu weit von der Ausgangsposition entfernt oder wenn beide H nde geschlossen werden Befindet sich die rechte Hand ber ei nem Eintrag des ge ffneten Men s wird dieser f

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