Βελτίωση Αλληλεπίδρασης Χρηστών-συστημάτων Εικονικής Παραγματικότητας: Ακουστικό Σύστημα Εντοπισμού Και Εύχρηστες Συσκευές Αλληλεπίδρασης

Abstract

Η τεχνολογία της Εικονικής Πραγματικότητας έχει αναπτυχθεί ραγδαία τα τελευταία χρόνια. Ως αποτέλεσμα, έχουν ενταθεί οι ερευνητικές προσπάθειες για την τεχνολογική βελτίωση των επιμέρους τμημάτων των συστημάτων της. Ο βαθμός επιτυχίας των συστημάτων αυτών κρίνεται κυρίως από την αίσθηση της παρουσίας του χρήστη στον Εικονικό Κόσμο, που βρίσκεται σε άμεση συνάρτηση με τη δυνατότητα εύκολης πλοήγησης και αποδοτικής αλληλεπίδρασης με τα εικονικά ή μη αντικείμενα του Κόσμου. Καθοριστικός παράγοντας για τα παραπάνω είναι το εκάστοτε σύστημα εντοπισμού θέσης ή (και) κατεύθυνσης του χρήστη και η συσκευή αλληλεπίδρασης που χρησιμοποιείται.Ο στόχος της διατριβής κινείται προς δύο κατευθύνσεις: α) την πλήρη εκμετάλλευση των δυνατοτήτων που παρέχουν τα ακουστικά κύματα και οι διάφοροι μέθοδοι εντοπισμού και μετρήσεων απόστασης στόχου για την υλοποίηση ενός συστήματος εντοπισμού με ιδιαίτερα αυξημένες επιδόσεις ως προς την εκτίμηση θέσης και β) τη δημιουργία, τον έλεγχο και την πιστοποίηση κατευθυντήριων γραμμών που επιτρέπουν το σχεδιασμό και υλοποίηση συσκευών αλληλεπίδρασης με ενισχυμένα χαρακτηριστικά χρηστικότητας και εργονομίας. Για την υλοποίηση του πιο πάνω στόχου εξετάζονται διάφορες τεχνικές εντοπισμού (κεντροειδής, πρώτης άφιξης), σε συνδιασμό με διαφορετικές μεθόδους επιλογής κατωφλίων εντοπισμού (σταθερό κατώφλι, μέθοδος σταθερού αριθμού εσφαλμένων συναγερμών). Έτσι, η διατριβή καταλήγει στην πρόταση μιας μεθόδου επεξεργασίας μετρήσεων που λαμβάνει υπόψη τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά διάδοσης των ακουστικών κυμάτων, προσφέρει υψηλότατη ακρίβεια στον εντοπισμό θέσης και μεγάλη, σχετικά με τη διεθνή βιβλιογραφία, περιοχή εμβέλειας. Αφετέρου, προτείνεται μια ανθρωποκεντρική μέθοδος σχεδιασμού συσκευών αλληλεπίδρασης. Οι δύο προτεινόμενες λύσεις (ως προς το σύστημα εντοπισμού και τις συσκευές αλληλεπίδρασης) εφαρμόζονται πρακτικά και οδηγούν στη δημιουργία δύο αντίστοιχων πρωτοτύπων. Ο έλεγχος αυτών, αποδεικνύει την ορθότητα τόσο της θεωρητικής ανάλυσης της διατριβής για το σύστημα εντοπισμού όσο και των προτεινόμενων κατευθυντήριων γραμμών για την υλοποίηση συσκευών αλληλεπίδρασης. Οι βασικές καινοτομίες που εισάγει η διατριβή συνοψίζονται στα ακόλουθα:- Εφαρμογή κατάλληλου συνδυασμού του αλγορίθμου του κεντροειδούς εντοπισμού με τη μέθοδο του σταθερού ρυθμού εσφαλμένων συναγερμών για την ακριβή διόρθωση των μετρήσεων απόστασης με ακουστικούς αισθητήρες- Εφαρμογή μεθόδων τριμεροποίησης που παρέχουν υψηλή ακρίβεια εντοπισμού θέσης χάρη στις ιδιαίτερα ακριβείς μετρήσεις θέσης- Εφαρμογή αλγορίθμων επεξεργασίας που επιτρέπουν, σε πραγματικό χρόνο, ένα υψηλό ρυθμό ανανέωσης συντεταγμένων θέσης του στόχου και μικρή καθυστέρηση.- Διατύπωση και επαλήθευση μέσω εφαρμογής, κατευθυντήριων γραμμών για το σχεδιασμό και υλοποίηση συσκευών αλληλεπίδρασης.