Efficient Bimanual Symmetric 3D Manipulation for Bare-Handed Interaction

Recently, stable markerless 6 DOF video based handtracking devices became available. These devices simultaneously track the positions and orientations of both user hands in different postures with at least 25 frames per second. Such hand-tracking allows for using the human hands as natural input devices. However, the absence of physical buttons for performing click actions and state changes poses severe challenges in designing an efficient and easy to use 3D interface on top of such a device. In particular, for coupling and decoupling a virtual object’s movements to the user’s hand (i.e. grabbing and releasing) a solution has to be found. In this paper, we introduce a novel technique for efficient two-handed grabbing and releasing objects and intuitively manipulating them in the virtual space. This technique is integrated in a novel 3D interface for virtual manipulations. A user experiment shows the superior applicability of this new technique. Last but not least, we describe how this technique can be exploited in practice to improve interaction by integrating it with RTT DeltaGen, a professional CAD/CAS visualization and editing tool.

3D-Druck von Kunststoff-Medizinprodukten

Das Additive Manufacturing gewinnt im Bereich der Medizintechnik zur Herstellung von Prototypen bis hin zu Endprodukten zunehmend an Bedeutung. Ein großes Hemmnis stellen allerdings die relativ hohen Fertigungskosten dar. Hier bietet der verstärkte Einsatz der 3D-Drucktechnologie (3D Printing) ein erhebliches Potential zur Reduktion der Kosten. Aus dieser Motivation heraus wurde ein 3D-Druckverfahren zur Herstellung biokompatibler, sterilisierbarer Kunststoffmodelle entwickelt. Beim 3D-Druck-Verfahren handelt es sich um einen pulverbasierten Prozess zur schichtweisen Herstellung von Modellen direkt aus Computerdaten. Dabei werden dünne Schichten eines Pulvers auf eine Grundplatte aufgebracht, die dann durch gezielte Binderzugabe entsprechend des aktuellen Bauteilquerschnitts verfestigt werden. Ausgangsmaterial für diesen Prozess ist ein Granulatgemisch auf Basis von PMMA (Polymethylmethacrylat). Als Binderflüssigkeit wird ein Lösungsmittel eingesetzt. Die 3D gedruckten Modelle werden nach einer entsprechenden Trocknungszeit im Pulverbett entpackt und warmgelagert, um das Abdampfen des Lösungsmittels zu beschleunigen. Der Nachweis der Biokompatibilität der hergestellten Modelle erfolgte durch einen Test nach DIN EN ISO 10993-5. In Kooperation mit Anwendern wurden verschiedene Anwendungsbeispiele wie Bohrschablonen, Otoplastiken, Gebissmodelle und Modelle für die präoperative Planung realisiert und charakterisiert.

3D printing and its applications

Eine zunehmende Anzahl von Artikeln in Publikumszeitschriften und Journalen rückt die direkte Herstellung von Bauteilen und Figuren immer mehr in das Bewusstsein einer breiten Öffentlichkeit. Leider ergibt sich nur selten ein einigermaßen vollständiges Bild davon, wie und in welchen Lebensbereichen diese Techniken unseren Alltag verändern werden. Das liegt auch daran, dass die meisten Artikel sehr technisch geprägt sind und sich nur punktuell auf Beispiele stützen. Dieser Beitrag geht von den Bedürfnissen der Menschen aus, wie sie z.B. in der Maslow’schen Bedürfnispyramide strukturiert dargestellt sind und unterstreicht dadurch, dass 3D Printing (oder Additive Manufacturing resp. Rapid Prototyping) bereits alle Lebensbereiche erfasst hat und im Begriff ist, viele davon zu revolutionieren.

Integration von 3D-Kamerasystemen am Gabelstapler

Dieser Beitrag beschreibt die Integration von laufzeitmessenden 3D Kamerasystemen in die Gabelzinkenspitzen eines Flurförderzeugs. Mit Hilfe der integrierten Kameras und deren ausgewerteter Aufnahmen wurde ein Assistenzsystem für die Handhabung von Ladungsträgern realisiert, das dem Fahrer des Flurförderzeugs Verfahrempfehlungen für die Optimierung der Relativposition zwischen Gabelzinken und Ladungsträger bzw. Lagerplatz ausgibt. Neben der Vorstellung der verwendeten Kamera-Hardware und der Integration am Fahrzeug wird auch der Ablauf der Bildverarbeitung beschrieben.

A Video Database for the Development of Stereo-3D Post-Production Algorithms

This paper introduces a database of freely available stereo-3D content designed to facilitate research in stereo post-production. It describes the structure and content of the database and provides some details about how the material was gathered. The database includes examples of many of the scenarios characteristic to broadcast footage. Material was gathered at different locations including a studio with controlled lighting and both indoor and outdoor on-location sites with more restricted lighting control. The database also includes video sequences with accompanying 3D audio data recorded in an Ambisonics format. An intended consequence of gathering the material is that the database contains examples of degradations that would be commonly present in real-world scenarios. This paper describes one such artefact caused by uneven exposure in the stereo views, causing saturation in the over-exposed view. An algorithm for the restoration of this artefact is proposed in order to highlight the usefuiness of the database.

3D Drucken und die Anwendungen

Eine zunehmende Anzahl von Artikeln in Publikumszeitschriften und Journalen rückt die direkte Herstellung von Bauteilen und Figuren immer mehr in das Bewusstsein einer breiten Öffentlichkeit. Leider ergibt sich nur selten ein einigermaßen vollständiges Bild davon, wie und in welchen Lebensbereichen diese Techniken unseren Alltag verändern werden. Das liegt auch daran, dass die meisten Artikel sehr technisch geprägt sind und sich nur punktuell auf Beispiele stützen. Dieser Beitrag geht von den Bedürfnissen der Menschen aus, wie sie z.B. in der Maslow’schen Bedürfnispyramide strukturiert dargestellt sind und unterstreicht dadurch, dass 3D Printing (oder Additive Manufacturing resp. Rapid Prototyping) bereits alle Lebensbereiche erfasst hat und im Begriff ist, viele davon zu revolutionieren.

Comparison of 2D and 3D GUI Widgets for Stereoscopic Multitouch Setups

Recent developments in the area of interactive entertainment have suggested to combine stereoscopic visualization with multi-touch displays, which has the potential to open up new vistas for natural interaction with interactive three-dimensional (3D) applications. However, the question arises how the user interfaces for system control in such 3D setups should be designed in order to provide an effective user experience. In this article we introduce 3D GUI widgets for interaction with stereoscopic touch displays. The design of the widgets was inspired to skeuomorphism and affordances in such a way that the user should be able to operate the virtual objects in the same way as their real-world equivalents. We evaluate the developed widgets and compared them with their 2D counterparts in the scope of an example application in order to analyze the usability of and user behavior with the widgets. The results reveal differences in user behavior with and without stereoscopic display during touch interaction, and show that the developed 2D as well as 3D GUI widgets can be used effectively in different applications.

Influence of Comfort on 3D Selection Task Performance in Immersive Desktop Setups

Immersive virtual environments (IVEs) have the potential to afford natural interaction in the three-dimensional (3D) space around a user. However, interaction performance in 3D mid-air is often reduced and depends on a variety of ergonomics factors, the user's endurance, muscular strength, as well as fitness. In particular, in contrast to traditional desktop-based setups, users often cannot rest their arms in a comfortable pose during the interaction. In this article we analyze the impact of comfort on 3D selection tasks in an immersive desktop setup. First, in a pre-study we identified how comfortable or uncomfortable specific interaction positions and poses are for users who are standing upright. Then, we investigated differences in 3D selection task performance when users interact with their hands in a comfortable or uncomfortable body pose, while sitting on a chair in front of a table while the VE was displayed on a headmounted display (HMD). We conducted a Fitts' Law experiment to evaluate selection performance in different poses. The results suggest that users achieve a significantly higher performance in a comfortable pose when they rest their elbow on the table.