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TechnoSapiens: Augmenting Humans with Technology in Diminished Reality
No full textFollowing recent social trends and technological advancements we can expect a future, where more humans willingly merge their bodies with different forms of technology. Anticipating this trend, fundamental research on design, functionality and perception is required. Virtual simulations promise to be a viable tool to aid in such research, as they can simulate infeasible or impossible to manufacture devices and thus circumvent current technological limitations. Mixed Reality provides a well-established framework for realizing such applications, as it eliminates the requirement of simulating complex nuances of real-world environments. Instead, the simulation can be superimposed onto the user's surroundings. However, for a convincing blending of virtual bionic devices and the user's body a prior partial removal or concealing of the real-life body part is required -- a process called Diminished Reality. In interactive scenarios, this problem poses a significant challenge in the field of computer graphics. This dissertation first introduces TechnoSapiens, an interactive system that can replace the user's arm with a virtual bionic prosthesis in an Augmented Reality environment in real-time using DR approaches. The system is then extended to provide multi-sensory feedback to the user, including visual and haptic stimuli. Furthermore, the system can be distributed to a co-located, cooperative multi-user environment. In a series of evaluation and user studies, the effectiveness of the system for the purpose of simulating believable and convincing body augmentations is demonstrated. Applied to a cooperative multi-user environment, we show that the combination of DR and AR challenges the current understanding of established concepts related to perception in Virtual and Mixed Reality.:List of Figures
List of Tables
Acronyms
1. Introduction
1.1. Contributions
2. Preliminaries and Related Work
2.1. Virtual, Augmented and Mixed Reality
2.2. The Diminished Reality Pipeline
2.2.1. Region of Interest Detection
2.2.2. Hidden View Generation
2.3. Psychological Concepts of User Experience in Virtual and Mixed Reality
2.3.1. Embodiment
2.4. Direct Hand Interaction
2.4.1. Hand Tracking
2.4.2. Hand Pose Retargeting
2.4.3. Physics-based Hand Interaction
2.5. Haptic and Tactile Feedback
2.6. Collaboration in Mixed Reality
2.7. Similar Applications
2.7.1. Body Augmentation in Mixed Reality
2.7.2. Prosthesis Simulation in Mixed Reality
3. Interactive Prosthesis Simulation in Diminished Reality
3.1. Implementation
3.1.1. Technology Overview
3.1.2. Diminished Reality
3.1.3. Hand Pose Retargeting
3.1.4. Visualization
3.1.5. Portable TechnoSapiens in Augmented Virtuality
3.2. Study
3.2.1. Prosthesis Design
3.2.2. Experiment
3.3. Evaluation
3.3.1. Sample
3.3.2. Measures
3.3.3. Results
3.4. Discussion
4. Providing a Multi-Sensory Experience of Touch
4.1. Implementation
4.1.1. Physics-based Prosthesis Simulation
4.1.2. Data Glove
4.2. Study
4.2.1. Study Design
4.3. Evaluation
4.3.1. Sample
4.3.2. Measures
4.3.3. Data Analysis
4.3.4. Results
4.4. Discussion
5. A Co-Located Multi-User Diminished Reality
5.1. Perceived Embodiment of the Other
5.2. Implementation
5.2.1. Hardware
5.2.2. Pose Tracking
5.2.3. Diminished Reality
5.3. Study
5.3.1. Application
5.4. Evaluation
5.4.1. Sample
5.4.2. Measures
5.4.3. Results
5.5. Discussion
6. Discussion
Glossary
Bibliography
Apendice
Longitudinal On-road Study of an Automated Docking System in Full-length Buses – Initial Findings
No full textVehicle automation, particularly in supporting drivers or automating driving tasks, has gained attention for its potential to enhance safety and efficiency (Dokic et al., 2015; Litman, 2018). While much research has focused on cars, interest in driver assistance systems for heavy vehicles has grown (Richardson, Flohr, & Michel, 2018). Manoeuvring in and out of bus stops is identified as a demanding task for bus drivers that could benefit from such systems (Dukic Willstrand et al., 2017; Nowakowski, Shladover, & Tan, 2015). To fully realize the technology's potential, drivers must trust, understand, and see value in using it (Adell, 2010). A previous study of driver assistance systems that assist in maneuvering into bus stops showed that drivers believed such a system had great potential to improve the work environment but were uncertain if they would trust it in situations with heavy traffic and how it would affect the work as a whole (Johansson et al., 2022).
Therefore, the study aimed to investigate how professional bus drivers in real traffic environments and over time experience and accept a driver assistance system that takes over parts of the driving task. In this paper we will present the initial findings after one month of operation.
In the study five professional bus drivers used an advanced driving assistance system for three months. The study was conducted on public roads on an existing bus route in the city of Västerås in Sweden. The route that the participants drove included a combination of suburbs, industrial areas and city centre with 30 bus stops of different character in each direction. The system could perform the lateral and longitudinal dynamic driving tasks that are to be performed just before, when docking at, and departing from the bus stops.
When the bus approached a stop on the test route and the predefined path, an LED light turns green, an audio signal is emitted, and text and symbols on a display indicated that activation was possible. Participants could then activate the system by keeping an activation button pressed down for half a second. When activated, the LED light turns blue, a sound signal was emitted, and the display indicated that the system was active. When active, the driver was still responsible for the driving task and the system performed the longitudinal and lateral dynamic driving task but did not brake for objects. The participant could deactivate the system at any time by pushing the brake pedal.
Subjective data was collected through interviews to record the participants' acceptance and understanding of the system. The interviews were conducted before, during, and after the test period, and included a mixture of open and closed questions. However, since the study is not currently finished, this article will present only the interview data from the first interview conducted after one month of operation. A content analysis of the interview data was conducted to gain a deeper understanding of the drivers' experiences using the driver assistance system and their acceptance of the system, as well as to identify the underlying factors.
The analysis show that the general experience of the participants was positive overall, with many stating that the system worked better than expected. They found using the system novel and exciting, and had established a high level of trust in the system.
Participants found the system more useful when approaching bus stops, using it almost every time except when the bus stop was occupied or crowded. The system made dockings more fun, safer, and more comfortable, with the quality of dockings considered as good or better than manual dockings. The consistency of the system's dockings was a significant advantage, especially compared to when drivers are tired or not fully focused. They did however suggested improvements such as object detection and adaptive driving based on external conditions to enhance the system's usefulness. The transition from manual to automated driving was initially unpleasant due to harsh adjustments, but the quality improved over the first month. Participants learned where to position the bus and at what speed for a smooth transition. Activation patterns changed over time, with most participants waiting longer to activate the system to achieve a smooth transition.
In contrast to the positive experience of using the system when approaching bus stop, participants found the system less useful when departing from bus stops, especially in heavy traffic, due to its perceived slow acceleration and late lane changes, which were seen as unsafe and stressful. The driving behavior of the system was described as starting to accelerate too late and turning into the next lane too slowly, resulting in harsh turns. Consequently, participants used the system less frequently during departures compared to approaches.
Participants noted several positive effects from using the system. The most frequently mentioned benefit was its positive impact on passengers, due to the smooth and consistent driving style that stops close to the curb. Most participants believed that prolonged use of the system would positively affect drivers' physical ergonomics, primarily by reducing shoulder and arm strain. One participant already felt the difference between days driving a bus equipped with the system versus manually driven buses. Some participants reported a positive effect on their stress levels, while others did not believe it would necessarily lead to lower stress. All participants agreed that using the system when docking would benefit the bus operator by reducing damage from hitting the curb.
In conclusion, The study participants generally had a positive experience of using an automated docking system due to the system's consistency and its ability to make dockings safer and more comfortable, especially when approaching bus stops. However, the system was less useful when departing from bus stops due to the driving style of the specific system but also because of the nature of the situation. Participants noted several potential benefits from having such a system, including improved passenger comfort and potential ergonomic advantages for drivers
Experimental Simulations of Longitudinal High Frequency Induction Tube- and Pipe-Welding
No full textHigh-frequency induction welding (HFI welding) is one of the most important joining technologies in tube manufacturing. Since this longitudinal welding process is part of a large and interconnected continuous production chain, experimental investigations involving variations of process parameters and different materials are complex and costly. Therefore, an experimental approach and setup have been developed that replicate the electrical, thermal, and mechanical (ETM) aspects of the HFI welding process using a pair of flat specimens. This contribution demonstrates the capability of the ETM simulation to represent the tube welding process in terms of geometric and mechanical conditions, temperature distribution, and compression behavior of the joining partners, as well as the resulting microstructure and hardness. Consequently, the ETM simulation provides a suitable experimental method enabling systematic investigations of the HFI welding process with minimal effort
Rising against the odds: Key lessons for promoting female leaders’ resilience
No full textGiven the many obstacles women encounter on their path to leadership positions, resilience is particularly important for women in leadership. Nevertheless, there is still little knowledge about the specifics of female leader resilience and how it can be enhanced. Drawing on a qualitative interview study, we show how female leaders’ resilience can be promoted at individual, organizational, and societal levels. For this purpose, we conducted 48 in-depth semistructured interviews with female leaders from upper, middle, and lower leadership positions in various industrial sectors. We found that female leader resilience is shaped by individual internal resources (such as achievement orientation, self-confidence, and adaptability) and social support (such as a supportive partner, family, and friends), encouraged by enabling organizational factors (such as inclusive cultures, flexible structures, and mentoring), and influenced by societal factors (such as gender-specific role expectations, early socialization, and access to role models). We further demonstrate that due to persistent inequalities, stereotypes, and prejudices, women rely on their resilience not only in crisis situations but also in the context of everyday leadership. Thus, our study offers valuable insights for developing female leaders’ resilience in both theory and practice.Angesichts der vielen Hindernisse, mit denen Frauen auf ihrem Weg in Führungspositionen konfrontiert sind, ist Resilienz für sie besonders wichtig. Dennoch gibt es noch wenig Wissen über die Besonderheiten der Resilienz weiblicher Führungskräfte und darüber, wie diese gefördert werden kann. In unserer qualitativen Interviewstudie zeigen wir, wie die Resilienz weiblicher Führungskräfte auf individueller, organisatorischer und gesellschaftlicher Ebene gestärkt werden kann. Zu diesem Zweck führten wir 48 ausführliche, halbstrukturierte Interviews mit Frauen aus verschiedenen Industriezweigen in oberen, mittleren und unteren Führungspositionen durch. Dabei haben wir herausgefunden, dass die Resilienz weiblicher Führungskräfte durch individuelle interne Ressourcen (wie Leistungsorientierung, Selbstvertrauen und Anpassungsfähigkeit), soziale Unterstützung (wie ein unterstützendes Umfeld aus Partner*innen, Familie und Freund*innen) sowie förderliche organisatorische Faktoren (wie integrative Kulturen, flexible Strukturen und Mentoring) geprägt ist. Darüber hinaus wird sie durch gesellschaftliche Faktoren (wie geschlechtsspezifische Rollenvorstellungen, frühe Sozialisation und Zugang zu Vorbildern) beeinflusst. Wir zeigen außerdem, dass Frauen aufgrund anhaltender Ungleichheiten, Stereotypen und Vorurteile nicht nur in Krisensituationen, sondern auch im Kontext der alltäglichen Führungsarbeit auf ihre Resilienz angewiesen sind. Somit bietet unsere Studie wertvolle Erkenntnisse für die Entwicklung der Resilienz weiblicher Führungskräfte in Theorie und Praxis
Normaldruckhydrocephalus und Morbus Parkinson – Beiträge der Bewegungswissenschaft zur Charakterisierung motorischer und sensorischer Symptome sowie zur Evaluation der Shunt-Therapie und der tiefen Hirnstimulation
No full textNormaldruckhydrocephalus und Morbus Parkinson zählen zu den häufigsten neurologischen Erkrankungen bei älteren Menschen. Neben den axialen motorischen Symptomen Gleichgewichts- und Gangstörungen können beide Erkrankungen auch von Funktionsstörungen zahlreicher sensorischer Systeme begleitet werden, unter anderem durch eine potenziell beeinträchtigte Wahrnehmung taktiler Reize. Zur Behandlung dieser Symptome kommen meist die Shunt-Therapie bei Normaldruckhydrocephalus sowie die tiefe Hirnstimulation bei Morbus Parkinson zum Einsatz. Diese kumulative Dissertation basiert auf drei wissenschaftlichen Publikationen und setzt sich daher mit verschiedenen Schwerpunkten auseinander: Zum einen sollen Parameter identifiziert werden, die zur Charakterisierung der axialen motorischen Symptome Gleichgewichts- und Gangstörungen bei Patienten mit Normaldruckhydrocephalus und bei Patienten mit Morbus Parkinson sowie zur Beurteilung therapieinduzierter Effekte dienen. Zum anderen wird untersucht, inwiefern sich die pathophysiologischen Mechanismen dieser Erkrankungen sowie deren Therapien auf die Funktion plantarer kutaner Mechanorezeptoren bzw. auf die Wahrnehmung vibrotaktiler Reize an der Fußsohle auswirken. In diesem Zusammenhang wird auch untersucht, inwiefern derartige potenzielle sensorische Beeinträchtigungen zu den axialen motorischen Symptomen Gleichgewichts- und Gangstörungen beitragen. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen werden mögliche Anwendungskonzepte diskutiert, um aufzuzeigen, welche Beiträge die Bewegungswissenschaft zur Diagnostik und Therapie von Normaldruckhydrocephalus und Morbus Parkinson leisten kann, um den Herausforderungen einer zunehmend älter werdenden Gesellschaft zu begegnen.:INHALTSVERZEICHNIS
BIBLIOGRAFISCHE BESCHREIBUNG III
ABSTRACT III
INHALTSVERZEICHNIS V
ABBILDUNGSVERZEICHNIS VIII
TABELLENVERZEICHNIS IX
ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS X
1 MOTIVATION 1
1.1 Struktur dieser Dissertation 6
2 GRUNDLAGEN 8
2.1 Grundlagen zum Normaldruckhydrocephalus 8
2.1.1 Was ist Normaldruckhydrocephalus? – Definition, Ursachen, Formen und Verbreitung 8
2.1.2 Welche pathophysiologischen Mechanismen liegen dem Normaldruckhydrocephalus zugrunde? 9
2.1.3 Mit welchen Symptomen äußert sich Normaldruckhydrocephalus und wie erfolgt die Diagnose? 12
2.1.4 Wie funktioniert die Shunt-Therapie bei Normaldruckhydrocephalus, und welche Möglichkeiten und Risiken sind damit verbunden? 13
2.2 Grundlagen zum Morbus Parkinson 17
2.2.1 Was ist Morbus Parkinson? – Definition, Ursachen, Formen und Verbreitung 17
2.2.2 Welche pathophysiologischen Mechanismen liegen dem Morbus Parkinson zugrunde? 18
2.2.3 Mit welchen Symptomen äußert sich Morbus Parkinson und wie erfolgt die Diagnose? 23
2.2.4 Wie funktionieren die medikamentöse Therapie sowie die tiefe Hirnstimulation bei Morbus Parkinson und welche Möglichkeiten sowie Risiken sind damit verbunden? 24
2.3 Grundlagen zur unbehaarten Haut 28
2.3.1 Aufbau und Funktion der unbehaarten Haut 28
2.3.2 Mechanorezeptoren der unbehaarten Haut 28
2.3.3 Vom Fuß zum Kopf – zur Leitung sensorischer Reize 31
3 METHODISCHE HINWEISE ZUR UMSETZUNG DER STUDIEN 34
3.1 Studiengruppen 34
3.2 Messmethodik 35
3.2.1 Druckverteilungsmessplatte 35
3.2.2 Posturomed und Elektromyographie 39
3.2.3 Vibrationserzeuger 44
4 EIGENE WISSENSCHAFTLICHE BEITRÄGE 48
4.1 Studie 1: Postural performance and plantar cutaneous vibration perception in patients with idiopathic normal pressure hydrocephalus 48
4.2 Studie 2: Does Impaired Plantar Cutaneous Vibration Perception Contribute to Axial Motor Symptoms in Parkinson’s Disease? Effects of Medication and Subthalamic Nucleus Deep Brain Stimulation 52
4.3 Studie 3: Anticipatory Postural Adjustments and Compensatory Postural Responses to Multidirectional Perturbations - Effects of Medication and Subthalamic Nucleus Deep Brain Stimulation in Parkinson’s Disease 59
5 DISKUSSION 66
5.1 Charakterisierung von Gleichgewichts- und Gangstörungen bei Patienten mit Normaldruckhydrocephalus und bei Patienten mit Morbus Parkinson 66
5.1.1 Normaldruckhydrocephalus 67
5.1.2 Morbus Parkinson 70
5.1.3 Zusammenfassung 78
5.2 Therapie von Gleichgewichts- und Gangstörungen bei Patienten mit Normaldruckhydrocephalus und bei Patienten mit Morbus Parkinson 80
5.2.1 Normaldruckhydrocephalus 81
5.2.2 Morbus Parkinson 83
5.2.3 Zusammenfassung 89
5.3 Zur Wahrnehmung vibrotaktiler Reize an der Fußsohle bei Patienten mit Normaldruckhydrocephalus und bei Patienten mit Morbus Parkinson 91
5.3.1 Normaldruckhydrocephalus 92
5.3.2 Morbus Parkinson 95
5.3.3 Zusammenfassung 100
5.4 Zur Auswirkung von Therapien auf die Wahrnehmung vibrotaktiler Reize an der Fußsohle bei Patienten mit Normaldruckhydrocephalus und bei Patienten mit Morbus Parkinson 102
5.4.1 Normaldruckhydrocephalus 102
5.4.2 Morbus Parkinson 105
5.4.3 Zusammenfassung 107
5.5 Von der Forschung zur Praxis – Bedeutung, mögliche Anwendungen und Perspektiven der Studienergebnisse für die Diagnostik und Therapie von Normaldruckhydrocephalus und Morbus Parkinson 109
5.5.1 Mehrwert für die Diagnostik der axialen motorischen Symptome Gleichgewichts- und Gangstörungen bei Patienten mit Normaldruckhydrocephalus und bei Patienten mit Morbus Parkinson 109
5.5.2 Mehrwert für die Therapie der axialen motorischen Symptome Gleichgewichts und Gangstörungen bei Patienten mit Normaldruckhydrocephalus und bei Patienten mit Morbus Parkinson 112
5.5.3 Klinisch-diagnostischer Mehrwert durch die Analyse der Wahrnehmung taktiler Reize an der Fußsohle bei Patienten mit Normaldruckhydrocephalus und bei Patienten mit Morbus Parkinson 115
5.5.4 Klinisch-therapeutischer Mehrwert durch die Analyse der Wahrnehmung taktiler Reize an der Fußsohle bei Patienten mit Normaldruckhydrocephalus und bei Patienten mit Morbus Parkinson 117
5.5.5 Zusammenfassung 120
6 SCHLUSSBEMERKUNG 124
LITERATURVERZEICHNIS 130
ANHANG 158
WISSENSCHAFTLICHER LEBENSLAUF 232
LISTE EIGENER PUBLIKATIONEN 233
DANKSAGUNG 235
SELBSTSTÄNDIGKEITSERKLÄRUNG 23
Robuste Erkennung menschlicher Aktivitäten in großen audiovisuellen Datenmengen: Exemplarische Anwendung in komplexen Überwachungsszenarien am Beispiel der TRECVid-ActEV-Evaluationskampagnen
No full textDie zuverlässige Erkennung menschlicher Aktivitäten in komplexen Überwachungsszenarien stellt aufgrund hoher Datenmengen, kleiner Objektgrößen und variierender Bewegungsmuster eine besondere Herausforderung dar. Diese Arbeit untersucht Verfahren der Objektdetektion, -verfolgung, Posenextraktion und Aktivitätsklassifikation und bewertet deren Eignung für weiträumige, sicherheitskritische Umgebungen. Auf Basis der Analyse wird mit dem Modular High-Volume Activity Recognition and Validation Framework (MHARVF) ein modularer Systementwurf entwickelt, der eine objektzentrierte Vorverarbeitung, verteilte Inferenzprozesse und die Fusion heterogener Klassifikatoren auf Entscheidungsebene integriert.
Vier experimentelle Untersuchungen analysieren Einflussfaktoren wie Parallelisierung zur beschleunigten Verarbeitung großer Datenmengen, temporale Fenstergrößen, skelettbasierte Datenaugmentierung sowie die Skalierung kleinräumiger Personen zur Verbesserung der Posenerkennung. Zwei Hauptexperimente im Rahmen der TRECVid-ActEV-SRL-Kampagnen zeigen, dass die fusionierte Nutzung spezialisierter Klassifikatoren, ergänzt durch Plausibilitätsprüfungen und klassenspezifische Confidence-Schwellen, robuste Leistungsgewinne ermöglicht. Insgesamt demonstriert die Arbeit, dass ein orchestrierter, modularer Ansatz eine skalierbare Grundlage für die Aktivitätserkennung in umfangreichen audiovisuellen Datenbeständen bietet.:1 Einleitung
2 Methoden und Strategien zur Aktivitätserkennung
3 Systemarchitektur
4 Experimente und Evaluation
5 Zusammenfassung und Ausblick
Anhan
Diagnostik im Warmwalzprozess – Querschnittsflächenanalyse und vektorielle Walzspaltmessung zur Bestimmung kritischer Parameter bei Stabstahl und Draht
No full textIm Zuge von Industrie 4.0 eröffnen sich neue Möglichkeiten, um die Produktivität und Effizienz in der Fertigung
signifikant zu steigern. Um konkurrenzfähig zu bleiben, ist es für Walzwerksbetreiber unerlässlich, den gesamten
Walzprozess präzise zu überwachen und zu regeln. Eine zentrale Herausforderung liegt in der Entwicklung geeigneter
Sensorsysteme, um relevante Parameter unter den anspruchsvollen Bedingungen des Warmwalzens von Stabstahl und
Draht präzise zu messen. Anhand mathematischer Modelle können aus diesen Messgrößen weitere Walzparameter
berechnet werden. So kann aus der auslaufenden Querschnittsfläche und dem Walzspalt beispielsweise die Breitung
des Walzguts bestimmt werden. Nach derzeitigem Stand ist jedoch keine Walzspaltmessung in den Gerüsten
implementiert. Im Rahmen dieser Arbeit wurde daher das Verhalten des Walzspaltes untersucht sowie
Walzspaltmessungen im laufenden Betrieb einer Drahtstraße erfolgreich durchgeführt. Damit wurde erstmals die
vektorielle Walzenauslenkung an einem Walzgerüst erfasst. Ein weiterer Schwerpunkt dieser Arbeit war die
Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen Walzgerüst und Walzgut auf Grundlage der
Querschnittsflächenvariationen des Walzgutes. Die Erfassung dieser Querschnittsvariationen erfolgte erstmalig an
diversen Messorten in der Warmwalzstraße. Diese Erkenntnisse tragen zur prädiktiven Instandhaltung sowie zur
Optimierung der Walzspaltregelung bei – insbesondere bei variierenden Walzguteigenschaften und -temperaturen.:1 Einführung & Motivation
2 Grundlagen
3 Stand der Technik zur Bestimmung wesentlicher Walzparameter
4 Vorüberlegungen zur Walzspaltmessung
5 Implementierung der Walzspaltmessung im Walzwerk
6 Auswertung des Frequenzspektrums der Querschnittsfläche
7 Potenziale der Diagnostik durch die Kombination von Walzspalt- und Querschnittsflächenmessung
8 Zusammenfassung und Perspektive
Impact of Package Degradation on Short-Circuit Robustness and Temperature Stability during Application-Close Repetitive Switching of IGBTs
No full textThis thesis investigates the impact of package-related aging
mechanisms, like bond-wire lift-off and chip-solder degradation, on the
short-circuit robustness and repetitive application-close switching events
for differently housed IGBTs. Various IGBT technologies, voltage and
current classes in different packages were therefore aged by active load
and passive temperature cycles or artificially, by bond-wire cuts. The
limitation of short-circuit robustness was investigated for thermal runaway
and the formation of destructive filaments. A novel test concept
was developed to investigate repetitive switching events under adjustable
load currents and switching frequencies. The temperature development
and switching stability for pristine and aged devices were discussed in
detail utilizing various TSEPs and infrared measurements. Spice and
FEM-based simulations were used to support findings throughout the
thesis.:1 Introduction
2 Theory on IGBTs, switching, and short-circuit behavior
3 Power-device packaging and aging mechanisms
4 Impact of back-side aging on single short-circuit events
5 Impact of front-side aging on single switching and short-circuit
6 Methodology to perform and investigate repetitive-switching events
7 Repetitive-switching events after front-side degradation
8 Conclusion and Outlook
A Appendi
Crowding in Public Transportation: Perceived Safety and Comfort of Persons with Mobility Impairments
No full textCrowding in public transportation (PT) poses substantial challenges for individuals with mobility impairments, potentially reducing safety, comfort, and overall accessibility. This study investigates how perceived crowding influences the travel experience of mobility-impaired passengers compared to non-impaired users. An in-vehicle online survey conducted in Berlin and Brandenburg between 2023 and 2024 yielded 5,098 responses, including 176 participants reporting mobility impairments. A statistically matched subsample of non-impaired passengers (n = 176) was created based on age and PT usage frequency. Results show that all impairment groups rated both safety and comfort lower than the control group, with the lowest safety ratings among individuals with multiple impairments and the lowest comfort ratings among those with physical impairments. Perceived crowding correlated more strongly with reduced safety and comfort among mobility-impaired participants, particularly those with multiple impairments. These findings highlight the need for inclusive PT design and targeted measures to improve safety, comfort, and accessibility under crowded conditions
Representation and Processing of Time Series Data with Hyperdimensional Computing
No full textTemporal structure is crucial in fields like healthcare, autonomous driving, and robotics, where both event content and order matter. Time series classification assigns labels to sequences by exploiting temporal dependencies, but many state-of-the-art methods either ignore this information or require high computational costs to model it explicitly. Therefore, compact representations that preserve temporal order while reducing complexity are essential.
This thesis investigates Hyperdimensional Computing (HDC) as a framework for classifying time series. HDC encodes data into high-dimensional vector spaces using algebraic operations such as superposition and binding, allowing for compositional and similarity-preserving representations. The work focuses on four main contributions: (1) analyzing existing HDC models regarding their algebraic properties and superposition capacity, (2) developing efficient sequence encodings based on Fractional Power Encoding (FPE) with real-valued Hadamard binding that preserve equivariance, (3) integrating HDC-based temporal encodings into state-of-the-art classifiers like ROCKET models, and (4) extending superposition through importance-weighted inputs to address capacity limits.
The proposed methods are validated on synthetic and real-world benchmarks, achieving competitive results, including a winning solution in a seizure prediction challenge.:1. Introduction
2. Basics on Time Series Classification and HDC
3. A Comparison of VSAs
4. HDC for Temporal Sequence Encoding
5. Point-wise Data Encoding and Temporal Representation in HDC
6. Locally-based Data Encoding and Temporal Representation in HDC
7. Weighted Superposition for Data Channel Selection
8. Conclusio