FU Berlin Digitale Dissertation
Martin Kurze : Methods for the computer-generated presentation of spatial objects for blind people on tactile media Methoden zur computergenerierten Darstellung räumlicher Gegenstände für Blinde auf taktilen Medien
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Abstract This work first explores existing methods to present graphical information to blind people; focus is put on haptic presentation, i.e. a touchable form of presentation. The work emphasises an approach which does not try to make the existing graphics touchable which were designed with sighted perceivers in mind and thus contain optic hints regarding structure and position of certain geometric features (e.g. occlusion or perspective distortion); rather the presented content itself, the model is presented. This presentation is performed in a way taking into account the specific features of haptic perception and of the haptic properties of the presented objects. These methods were extracted from experiments with blind participants using a drawing tool for blind people especially developed for them here. The core of the practical realisation is a haptic renderer which utilises the methods developed in this work. This renderer not only outputs drawings fitting blind people´s needs for haptic perception, but also provides meta-information for special multimedia display devices. Such a device has been developed here too, using audio and touch for interaction and presentation. Empirical results show that the devices and methods developed here not only may be further developed to a product but also offer a good foundation for further scientific research in computer science, psychology and other areas.

Table of Contents Download the whole PhDthesis as a zip-tar file or as zip-File For download in PDF format click the chapter title Inhaltsverzeichnis Titelblatt (mit Bookmarks/Verknüpfungen zu allen Kapiteln) 1 Einleitung 1.1 Ziele der Arbeit 1.2 Abgrenzung zu verwandten Problemen 1.3 Struktur der Arbeit 2 Biologischer und technischer Hintergrund 2.1 Begriffsbestimmungen 2.2 Physiologische Grundlagen des Tastsinns 2.2.1 Mechanorezeption der Haut 2.2.2 Direkte elektrische Reizung 2.2.3 Propriozeption 2.3 Aktives und passives Tasten 2.4 Geräte und Techniken 2.4.1 Räumliche Festkörpermodelle 2.4.2 Nicht-flüchtige flächige Darstellungen 2.4.3 Dynamische taktile Anzeigen 2.4.4 Rolle des Computers beim Umgang mit haptischen Grafiken 2.5 Bisheriger Einsatz tastbarer Grafiken 2.6 Wertende Zusammenfassung der technischen und psychophysischen Rahmenbedingungungen 3 Vergleich visueller und nicht-visueller Wahrnehmung 3.1 Kurzfassung relevanter Aspekte der Wahrnehmungspsychologie 3.2 Wahrnehmung des Raumes 3.3 Wahrnehmung von Zeichnungen 3.4 Überlegungen zum Realismus 3.4.1 Realismus in der Erkenntnistheorie 3.4.2 Das Konzept des mentalen Modells als Hilfsmittel bei der Gestaltung haptischer Interaktionsformen 4 Die haptische Rendering Pipeline 4.1 Grundlagen des Rendering in der Computergrafik 4.2 Schritte beim haptischen Rendering 4.3 Die interne Datenstruktur: der Modellbaum 4.4 Abschnitte der Rendering-Pipeline 4.5 Rendering-Resultate: Grafik und Beschreibung 5 Vorgehen bei der räumlichen Darstellung 5.1 Randbedingungen 5.2 Optimierung/Vereinfachung von räumlichen Gegenständen 5.3 Verfahren zur taktilen Darstellung 5.3.1 Herkömmliche nicht-kamera-orientierte Darstellungsverfahren 5.3.2 Auffalten 5.3.3 Spreizen/Gummi-Plättung 5.3.4 Schnittbilder 5.3.5 Kombinationen der obigen Verfahren 5.3.6 Höhenlinien 5.4 Taktile Symbole für räumliche Eigenschaften 5.4.1 Linien im Raum 5.4.2 Flächen im Raum 5.4.3 Technische Apparate zur Lageidentifizierung im Raum 5.4.4 Der eigene Standort im Raum 5.5 automatische Bewertung der Zeichnungen 5.5.1 Anforderungen an Bewertungskriterien 5.5.2 Ein prototypischer Kriterienkatalog 5.6 Benutzerprofil 5.7 Bedeutung des Kontexts 5.7.1 Bild im Kontext 5.7.2 Kontext im Bild 6 Algorithmen bei der multimedialen Erkundung von Grafiken 6.1 Selbständige Erkundung 6.2 Geleitete Erkundung 6.3 Erkunden von Bildern mittels Sprache 6.4 Synergieeffekte durch die Kombination mehrerer Medien 7 Kurzbeschreibung der Werkzeuge 7.1 Überblick 7.2 TDraw 7.2.1 Problemanalyse 7.2.2 Systemstruktur 7.2.3 Implementierung 7.3 TRender 7.3.1 Problemanalyse 7.3.2 Vorgehen bei der Herstellung haptischer Grafiken 7.3.3 Implementierung 7.4 TGuide 7.4.1 Problemanalyse 7.4.2 Erkundungs-, Such- und Führungssoftware 7.4.3 Die Vibratormaus 8 Experimente und Ergebnisse 8.1 Überblick 8.2 TDraw 8.2.1 Fragestellung 8.2.2 Versuchsanordnung und -durchführung 8.2.3 Versuchspersonen/Statistik 8.2.4 Beobachtungen und Ergebnisse 8.3 TRender 8.3.1 Fragestellung 8.3.2 Versuchsanordnung und -durchführung 8.3.3 Versuchspersonen/Statistik 8.3.4 Beobachtungen und Ergebnisse 8.4 Das taktile Interaktionsgerät, die Vibratormaus 8.4.1 Fragestellung 8.4.2 Versuchsanordnung und -durchführung 8.4.3 Versuchspersonen/Statistik 8.4.4 Beobachtungen und Ergebnisse 9 Diskussion und Ausblick 9.1 Diskussion 9.2 Ausblick Anhang Literatur Glossar Zusammenfassung Lebenslauf

More Information:
Online available:	http://www.diss.fu-berlin.de/1999/37/indexe.html
Language of PhDThesis:	german
Keywords:	blind, graphics, haptic renderer, touch, haptic display, interactive systems
DNB-Sachgruppe:	28 Informatik, Datenverarbeitung
Classification CR:	H.5.2
Date of disputation:	03-Feb-1999
PhDThesis from:	Department Mathematik u. Informatik, Freie Universität Berlin
First Referee:	Prof. Dr. Elfriede Fehr
Second Referee:	Prof. Dr. Klaus Fellbaum
Third Referee:	Prof. Dr. Helmut Jürgensen
Contact (Author):	kurze@acm.org
Contact (Advisor):	fellbaum@kt.tu-cottbus.de
Date created:	05-Jul-99
Date available:	07-Jul-99

 

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