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The objective of this research project is to develop a user-friendly and cost-effective interactive input device that allows intuitive and efficient manipulation of 3D objects (6 DoF) in virtual reality (VR) visualization environments with flat projections walls. During this project, it was planned to develop an extended version of a laser pointer with multiple laser beams arranged in specific patterns. Using stationary cameras observing projections of these patterns from behind the screens, it is planned to develop an algorithm for reconstruction of the emitter’s absolute position and orientation in space. Laser pointer concept is an intuitive way of interaction that would provide user with a familiar, mobile and efficient navigation though a 3D environment. In order to navigate in a 3D world, it is required to know the absolute position (x, y and z position) and orientation (roll, pitch and yaw angles) of the device, a total of 6 degrees of freedom (DoF). Ordinary laser-based pointers when captured on a flat surface with a video camera system and then processed, will only provide x and y coordinates effectively reducing available input to 2 DoF only. In order to overcome this problem, an additional set of multiple (invisible) laser pointers should be used in the pointing device. These laser pointers should be arranged in a way that the projection of their rays will form one fixed dot pattern when intersected with the flat surface of projection screens. Images of such a pattern will be captured via a real-time camera-based system and then processed using mathematical re-projection algorithms. This would allow the reconstruction of the full absolute 3D pose (6 DoF) of the input device. Additionally, multi-user or collaborative work should be supported by the system, would allow several users to interact with a virtual environment at the same time. Possibilities to port processing algorithms into embedded processors or FPGAs will be investigated during this project as well.
Realism and plausibility of computer controlled entities in entertainment software have been enhanced by adding both static personalities and dynamic emotions. Here a generic model is introduced which allows the transfer of findings from real-life personality studies to a computational model. This information is used for decision making. The introduction of dynamic event-based emotions enables adaptive behavior patterns. The advantages of this new model have been validated with a four-way crossroad in a traffic simulation. Driving agents using the introduced model enhanced by dynamics were compared to agents based on static personality profiles and simple rule-based behavior. It has been shown that adding an adaptive dynamic factor to agents improves perceivable plausibility and realism. It also supports coping with extreme situations in a fair and understandable way.
Als Basis für Simulationen innerhalb virtueller Umgebungen werden meist unterliegende Semantiken benötigt. Im Fall von Verkehrssimulationen werden in der Regel definierte Verkehrsnetzwerke genutzt. Die Erstellung dieser Netzwerke wird meist per Hand durchgeführt, wodurch sie fehleranfällig ist und viel Zeit erfordert. Dieses Projekt wurde im Rahmen des AVeSi Projektes durchgeführt, in dem an der Entwicklung einer realistischen Verkehrssimulation für virtuelle Umgebung geforscht wird. Der im Projekt angestrebte Simulationsansatz basiert auf der Nutzung von zwei Komplexitätsebenen – einer mikroskopischen und einer mesoskopischen. Um einen Übergang zwischen den Simulationsebenen zu realisieren ist eine Verknüpfung der Verkehrsnetzwerke notwendig, was ebenfalls mit einem hohen Zeitaufwand verbunden ist. In diesem Bericht werden Modelle für Verkehrsnetzwerke beider Ebenen vorgestellt. Anschließend wird ein Ansatz beschrieben, der eine automatische Generierung und Verknüpfung von Verkehrsnetzwerken beider Modelle ermöglicht. Als Grundlage für die Generierung der Netzwerke dienen Daten im OpenDRIVE®-Format. Zur Evaluierung wurden wirklichkeitsgetreue OpenStreetMap-Daten, durch Verwendung einer Drittanbietersoftware, in OpenDRIVE®-Datensätze überführt. Es konnte nachgewiesen werden, dass es durch den Ansatz möglich ist, innerhalb weniger Minuten, große Verkehrsnetzwerke zu erzeugen, auf denen unmittelbar Simulationen ausgeführt werden können. Die Qualität der zur Evaluierung generierten Netzwerke reicht jedoch für Umgebungen, in denen ein hoher Realitätsgrad gefordert wird, nicht aus, was einen zusätzlichen Bearbeitungsschritt notwendig macht. Die Qualitätsprobleme konnten darauf zurückgeführt werden, dass der Detailgrad, der den Evaluierungsdaten zu Grunde liegenden OpenStreetMap-Daten, nicht hoch genug und der Überführungsprozess nicht ausreichend transparent ist.