Camera-based Mobile Interaction with Physical Objects

Trotz der großen Verbreitung von Smartphones und digitalen Diensten ist die Interaktion
mit physischen Objekten glücklicherweise immer noch von essenzieller Bedeutung
in unserem Alltag. Gedruckte Bücher sind bequemer zu lesen als E-Books, Sehenswürdigkeiten
bekommen eine besondere Bedeutung, wenn wir vor ihnen stehen und
es werden mehr physische Musik CDs als digitale Alben verkauft. Digitale Dienste
eröffnen jedoch Möglichkeiten, die physische Medien nicht bieten. Während die digitale
Welt immer dynamischer und interaktiver wird, bleiben physische Medien statisch.
Nur mit einer CD ist es nicht möglich, die letzten Neuigkeiten über Madonna lesen.
Stattdessen muss eine Suchmaschine verwenden werden um Madonnas MySpace Seite
für ein virtuelles Treffen mit anderen Fans zu finden. Es gibt keine leicht zugängliche
Verbindung, welche die Lücke zwischen physischen Objekten und digitalen Diensten
schließt. Kamerabasierte mobile Interaktionstechniken ermöglichen es, physische Objekte
auszuwählen, um auf digitale Dienste zuzugreifen. Im einfachsten Fall erstellt der
Benutzer ein Foto mit einem Mobiltelefon und erhält relevante Informationen über das
fotografierte Objekt. Diese Dissertation präsentiert die erste umfassende Untersuchung
von mobilen kamerabasierten Interaktionstechniken unter besonderer Berücksichtigung
der Nutzerperspektive. Adressierte Forschungsfragen sind: Bieten diese Interaktionstechniken
einen Vorteil für den Benutzer? Welche Interaktionstechnik sollte bevorzugt
werden? Wie sollte die Benutzeroberfläche für handheld Augmented Reality Systeme
gestaltet sein? Wie sollten physische Objekte außerhalb des Bildschirms visualisiert
werden? Antworten auf diese Fragen können Interaktionsdesigner bei der Entwicklung
von entsprechenden Anwendungen anleiten und sie ermöglichen die Untersuchung von
geeigneten Algorithmen für solche Systeme.
Diese Arbeit definiert den durch den Begriff "Mobile Interaction with the RealWorld"
beschriebenen Forschungsbereich und bietet eine Kategorisierung bisheriger Arbeiten.
Drei verschiedene kamerabasierte Interaktionstechniken werden identifiziert und durch
Studien analysiert. Wir entwerfen, implementieren und evaluieren die Interaktionstechniken
Point & Shoot, Continuous Pointing und handheld Augmented Reality. Es wird
gezeigt, dass kamerabasierte Interaktionstechniken effizienter sein können und von Nutzern
im Vergleich zu manuellen Techniken bevorzugt werden. Weiter zeigen wir, dass
kamerabasierte Interaktion nicht nur von technisch versierten Benutzern, sondern auch
vom durchschnittlichen Verbraucher verwendbar ist. Durch einen Vergleich der drei
Interaktionstechniken wird belegt, dass handheld Augmented Reality bevorzugt wird
und die gefühlte Arbeitsbelastung senken kann. Während handheld Augmented Reality
bereits umfassend mit einem technischen Schwerpunkt untersucht wurde, ist diese
Arbeit die erste, die das Interface-Design von handheld Augmented Reality Anwendungen
betrachtet. Mittels partizipativen Designs werden Designalternativen für die Augmentierung
von gedruckten Fotobüchern und Musik CDs entwickelt. Wir zeigen, dass
eine an den physischen Objekten ausgerichtete Augmentation effizienter für die Darstellung
von Informationen ist. Im Gegensatz dazu, wird auch gezeigt, dass Steuerelemente
am Bildschirm des mobilen Geräts ausgerichtet sein sollten. Da die Visualisierung von
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Objekten außerhalb des Fokus des Benutzers, insbesondere aufgrund der geringen Bildschirmgröße
von mobilen Geräten, von besonderer Bedeutung ist, wird diese untersucht.
Durch Veröffentlichung von mobilen Anwendungen werden erstmals kontrollierte Experimente
zum Vergleich existierender Visualisierungstechniken mit einer großen Anzahl
an Teilnehmern durchgeführt. Es wird außerdem gezeigt, dass eine Off-Screen Visualisierung
eine große Auswirkung auf die Verwendbarkeit von augmentierten Karten
hat und es wird nachgewiesen, dass die entwickelte Visualisierungstechnik eine höhere
Benutzbarkeit als etablierte Techniken hat.