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Immersive Telepresence Systems and Technologies
No full textModern immersive telepresence systems enable people at different locations to meet in virtual environments using realistic three-dimensional representations of their bodies. For the realization of such a three-dimensional version of a video conferencing system, each user is continuously recorded in 3D. These 3D recordings are exchanged over the network between remote sites. At each site, the remote recordings of the users, referred to as 3D video avatars, are seamlessly integrated into a shared virtual scenery and displayed in stereoscopic 3D for each user from his or her perspective.
This thesis reports on algorithmic and technical contributions to modern immersive telepresence systems and presents the design, implementation and evaluation of the first immersive group-to-group telepresence system in which each user is represented as realistic life-size 3D video avatar. The system enabled two remote user groups to meet and collaborate in a consistent shared virtual environment. The system relied on novel methods for the precise calibration and registration of color- and depth- sensors (RGBD) into the coordinate system of the application as well as an advanced distributed processing pipeline that reconstructs realistic 3D video avatars in real-time. During the course of this thesis, the calibration of 3D capturing systems was greatly improved. While the first development focused on precisely calibrating individual RGBD-sensors, the second stage presents a new method for calibrating and registering multiple color and depth sensors at a very high precision throughout a large 3D capturing volume. This method was further refined by a novel automatic optimization process that significantly speeds up the manual operation and yields similarly high accuracy. A core benefit of the new calibration method is its high runtime efficiency by directly mapping from raw depth sensor measurements into an application coordinate system and to the coordinates of its associated color sensor. As a result, the calibration method is an efficient solution in terms of precision and applicability in virtual reality and immersive telepresence applications. In addition to the core contributions, the results of two case studies which address 3D reconstruction and data streaming lead to the final conclusion of this thesis and to directions of future work in the rapidly advancing field of immersive telepresence research.In modernen 3D-Telepresence-Systemen werden die Nutzer realistisch dreidimensional repräsentiert und können sich in einer gemeinsamen virtuellen Umgebung treffen. Da sich die Nutzer gegenseitig realistisch sehen können, werden Limitierungen von herkömmlichen zweidimensionalen Videokonferenzsystemen überwunden und neue Möglichkeiten für die Kollaboration geschaffen. Für die Realisierung eines immersiven Telepresence-Systems wird jeder Nutzer kontinuierlich in 3D aufgenommen und als sogenannter 3D-Video-Avatar rekonstruiert. Die 3D-Video-Avatare werden über eine Netzwerkverbindung zwischen den entfernten Orten ausgetauscht, auf jeder Seite in eine gemeinsame virtuelle Szene integriert und für jeden Nutzer perspektivisch korrekt dreidimensional angezeigt.
Diese Arbeit trägt algorithmisch und technisch zur aktuellen Forschung im Bereich 3D-Telepresence bei und präsentiert das Design, die Implementierung und die Evaluation eines neuen immersiven Telepresence-Systems. Benutzergruppen können sich dadurch zum ersten Mal von unterschiedlichen Orten in einer konsistenten gemeinsamen virtuellen Umgebung treffen und als realistische lebensgroße 3D-Video-Avatare sehen. Das System basiert auf neu entwickelten Methoden, welche die präzise Kalibrierung und Registrierung von mehreren Farb- und Tiefenkameras in ein gemeinsames Koordinatensystem ermöglichen, sowie auf einer neu entwickelten verteilten Prozesskette, welche die realistische Rekonstruktion von 3D-Video-Avataren in Echtzeit ermöglicht.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Kalibrierung von 3D-Aufnahmesystemen, die auf mehreren Farb- und Tiefenkameras basieren, deutlich verbessert. Eine erste Entwicklung konzentrierte sich auf die präzise Kalibrierung und Registrierung ein-
zelner Tiefenkameras. Eine wesentliche Neuentwicklung ermöglicht es, mehrere Farb- und Tiefenkameras mit sehr hoher Genauigkeit innerhalb eines großen 3D-Aufnahmebereichs volumetrisch zu kalibrieren und in ein übergeordnetes Koordinatensystem zu registrieren. Im Laufe der Arbeit wurde die notwendige Nutzerinteraktion durch ein automatisches Optimierungsverfahren deutlich verringert, was die Kalibrierung von 3D-Aufnahmesystemen innerhalb weniger Minuten mit hoher
Genauigkeit ermöglicht. Ein wesentlicher Vorteil dieser neuen volumetrischen Kalibrierungsmethode besteht darin, dass gemessene Tiefenwerte direkt in das Koordinatensystem der Anwendung und in das Koordinatensystem der korrespondierenden
Farbkamera abgebildet werden. Insbesondere sind während der Anwendungslaufzeit keine Berechnungen zur Linsenentzerrung nötig, da diese bereits implizit durch die volumetrische Kalibrierung ausgeglichen sind.
Das in dieser Arbeit entwickelte immersive Telepresence-System hebt sich von verwandten Arbeiten ab. Der durch das System geschaffene virtuelle Begegnungsraum ermöglicht natürliche Interaktionsformen, wie zum Beispiel Gestik oder Mimik, und bietet gleichzeitig etablierte Interaktionstechniken der Virtuellen Realität, welche die gemeinsame Exploration und Analyse von 3D-Inhalten unterstützen. Die in dieser Arbeit neu entwickelte Kalibrierungsmethode stellt eine effiziente Lösung hinsichtlich Genauigkeit und Flexibilität für Virtual-Reality- und moderne 3D-Telepresence-Anwendungen dar. Zusätzlich zu den vorgestellten Entwicklungen tragen die Ergebnisse zweier Fallstudien im Bereich 3D-Rekonstruktion und Netzwerkübertragungzu dieser Arbeit bei und unterstützen Vorschläge und Ausblicke für zukünftige Entwicklungen im fortschreitenden Gebiet der 3D-Telepresence-Forschung
A Power-Centered Approach to the Capitalization of Climate Change in Property Sector and Strategic Limitation
Get PDFThe capitalization of ‘certified’ sustainable building sector will be investigated over the power theory of value approach of Jonathan Nitzan and Shimshon Bichler. The study will be initiated by questioning why the environment problems are one of the first items on the agenda and by sharing the ideas of scholars who approaches the subject skeptically, because the predominant literature underlying the necessity and prominence of the topic is already well-known and adapted by the majority. Over the theory developed by Nitzan and Bichler, the concepts of capitalization, strategic sabotage, power, legitimacy, and obedience will be discussed. The hypothesis of “the absentee owners of the construction sector, holding the whip hand and capitalizing the ecology, control the growth and the creativity of green building production and make it carbon-dependent, in order to increase their profit margin” will be questioned. To strengthen the arguments in the hypothesis, the factors, the institutional arrangements, value measurement methods, which affect directly the net present value, will be investigated both in corporation and in building scale in detail, because net present value/ capitalization is asserted as the most important criteria by Nitzan and Bichler to make the investment decisions in the capitalist economic system. To trace the implications of power and the strategic sabotage that power caused, as the empirical dimension of this dissertation, an interface exploring the correlational ties between the climate responsive architecture and the ever changing political, economical, and social contexts and building economics praxis by decades will be developed and the expert interviews will be conducted with the design teams and the appraisers.Die Kapitalisierung des "zertifizierten" nachhaltigen Gebäudesektors wird im Rahmen des Ansatzes der Machttheorie des Wertes von Jonathan Nitzan und Shimshon Bichler untersucht. Die Studie wird mit der Frage beginnen, warum die Umweltprobleme zu den ersten Punkten auf der Tagesordnung gehören und mit der Teilung von Ideen von Gelehrten, die sich dem Thema skeptisch nähern. Denn die vorherrschende Literatur, die der Notwendigkeit und Bedeutung des Themas zugrunde liegt, ist bereits von der Mehrheit bekannt und angewandt. Über die von Nitzan und Bichler entwickelte Theorie werden die Begriffe Kapitalisierung, strategische Sabotage, Macht, Legitimität und Gehorsam diskutiert. Die Hypothese "Die abwesenden Eigentümer des Bausektors, die die Peitsche halten und die Ökologie kapitalisieren, kontrollieren das Wachstum und die Kreativität der grünen Gebäudeproduktion und machen sie CO2-abhängig, um ihre Gewinnspanne zu erhöhen" wird in Frage gestellt. Um die Argumente in der Hypothese zu stärken, werden die Faktoren, institutionellen Arrangements und Wertmessmethoden, die sich direkt auf den Kapitalwert auswirken, sowohl im Unternehmens- als auch im Gebäudebereich detailliert untersucht. Denn der Barwert/die Kapitalisierung wird von Nitzan und Bichler als wichtigstes Kriterium für die Investitionsentscheidungen im kapitalistischen Wirtschaftssystem herangezogen. Nach der Vorbereitung einer Schnittstelle, die die historische Entwicklung der nachhaltigen Architektur in Verbindung mit dem sich ständig verändernden politisch-ökonomischen System und mit den sich ständig ändernden Prioritäten der Bauökonomie, Architektur-, Umwelt- und Sozialwissenschaften darstellt, wurden die halbstrukturierten Tiefeninterviews mit Experten - Architekten, Immobiliengutachtern, einem Mitarbeiter einer Investmentbank und einem CEO, aus aller Welt, durchgeführt um die wahrscheinlichen restriktiven und begrenzenden Auswirkungen der institutionellen Macht, ihres Netzes von Machtverhältnissen, ihrer Kontrollmechanismen, die im Streben nach unterschiedlichem Gewinnwachstum eingesetzt werden, und ihrer Gründe hinter dieser institutionellen Kontrolle auf dem zertifizierten Markt für umweltfreundliches Bauen und den damit verbundenen Materialien und Energiemärkte zu erforschen. Die Interviews sind in vier Titel unterteilt: die Vorteile (warum), die Kontrollmechanismen (wie), die Machtverhältnisse (wer) und die strategische Sabotage (was). Dies dient dazu, um einen Beitrag zur Lesbarkeit von Macht im zertifizierten für umweltfreundliches Bauen zu leisten
Lebenswelten geflüchteter Frauen in Weimar. Eine explorative Untersuchung zur Wahrnehmung und Nutzung städtischer Räume durch weibliche Geflüchtete
Get PDFSpätestens seit dem Herbst 2015, als fluchtbedingte Migration nach Europa und Deutschland sich immens verstärkte, ist das Thema Flucht im öffentlichen Diskurs omnipräsent. Auch in der Forschung findet die Thematik in den letzten Jahren wieder mehr Beachtung. Wenig betrachtet wird bisher jedoch die Schnittstelle von Stadt- und Migrationsforschung, insbesondere in Bezug auf den öffentlichen Raum und geschlechtsspezifische Eigenheiten, die dabei zum Tragen kommen.
An dieser Stelle knüpft die Arbeit an und versucht sich der Thematik über die Frage „Wie nutzen geflüchtete Frauen öffentliche Räume in der Stadt und wie nehmen sie diese wahr?“ anzunähern. Dafür wird zunächst aus soziologischer und raumtheoretischer Perspektive der Einfluss von Machtmechanismen, weiblicher Identität und Migrations- bzw. Fluchthintergrund auf die Wahrnehmung und Nutzung von Raum betrachtet. Anschließend wird mit Hilfe von qualitativen Expertinnen-Interviews sowie in Zusammenarbeit mit geflüchteten Frauen unter Anwendung der Methode der Mental-Maps und deren Auswertung am Beispiel von Weimar untersucht, welchen Stellenwert öffentlicher Raum im Alltag der Frauen einnimmt und wie dieser perzipiert wird. Hierbei stellt sich heraus, dass öffentliche Räume für die betrachtete Zielgruppe keine wesentliche Bedeutung haben und ihr Fokus vielmehr auf halbprivaten institutionalisierten Räumen liegt. Inwieweit dies eine Besonderheit für die Gruppe geflüchteter Frauen darstellt, könnte im Abgleich mit anderen Zielgruppen in weiteren Untersuchungen betrachtet werden
Objektive Oberflächenbewertung von (P)SCC-Sichtbeton mittels automatisierter Analyse von Bilddaten
No full textSichtbeton ist aufgrund seiner Vielfältigkeit in der Formgebung eines der am meisten verbreiteten Gestaltungsmittel der modernen Architektur und optimal für neue Bauweisen sowie steigende Anforderungen an das Erscheinungsbild öffentlicher Bauwerke geeignet. Die Herstellung qualitativ hochwertiger Sichtbetonoberflächen hängt im hohen Maße von den Wechselwirkungen zwischen Beton und Trennmittel, zwischen Trennmittel und Schalmaterial, sowie von der Applikationsart und -menge des Trennmittels ab. In Laborversuchen wurden diese Einflüsse auf die Sichtbetonoberflächen eines polymermodifizierten selbstverdichtenden Betons (PSCC) im Vergleich zu einem herkömmlichen selbstverdichtenden Beton (SCC) untersucht. Im Rahmen dieser Arbeiten wurde eine Methode zur Beurteilung der Sichtbetonqualität entwickelt, mit welcher Ausschlusskriterien, wie maximale Porosität und Gleichmäßigkeit, objektiv und automatisiert bestimmt werden können. Veränderungen dieser Werte durch Witterungseinflüsse ließen zudem erste Rückschlüsse auf die Dauerhaftigkeit der Sichtbetonoberflächen zu
Reconstructing the Sufi Shrine as a Living Heritage: Case of the Shrine of Shah Abdul Latif Bhitai, Sindh, Pakistan
Get PDFLiving heritage sites are strongly connected to their historical, geographical, socio-political and cultural context. A descriptive narrative of the evolutionary process of the living heritage site of a Sufi shrine is undertaken in this research. It focuses on the changing relationship between the spatial and socio-cultural aspects over time. The larger or macro regional context is interrelated to the micro architectural context. The tangible heritage is defined by and intimately tied to the intangible aspects of the heritage. It is these constituting macro and micro elements and their interrelationships particularly through space and architecture that the research thesis explores in its documentation and analysis.
The Sufi shrine in the South Asian Pakistani context is representative of a larger culture in the precolonial era. It is an expression of an indigenous modernity, belonging to a certain time period, place and community. The Sufi shrine as a building type has evolved from the precolonial time period, particularly starting at the golden ages of the Muslim Empire in the world (9th – 12th century), through the colonial age when western modernity arrived until the current neoliberal paradigm within the post independence period. Continued and evolved use of space, ritualistic performances, multiple social groups using the site are various elements whose documentation and analysis can establish the essential co-relations that contribute to continuity of its historical living. Physical and social relation of the historic site to its immediate settlement context is also a significant element that preserves the socio-cultural context.
The chosen case of the Shrine of Shah Abdul Latif Bhitai, situated in the small town of Bhitshah in the province of Sindh, Pakistan forms a unique example where the particular physical and socio-cultural environment forms the context within which the Sufi heritage lives and survives. It is well integrated within its context at multiple levels. What are these levels and how do the constituting elements integrate is a major subject of research? These form the background to defining some of the basic issues and questions addressed in this doctoral thesis.
Given that living heritage sites are unique due to their particular association to the context, the case study method was used to gain deeper insight and understanding on the topic
Flächen zweiter Ordnung - Dächer müssen nicht eben sein
Get PDFIn dieser Arbeit geht es um die Quadriken in der Ebene und im Raum. Dabei werden die Transformation in die Normalform und die Klassifikation untersucht. Aus den geometrischen Eigenschaften werden einige Anwendungsbeispiele der Quadriken in der Technik und dem alltäglichen Leben vorgestellt
Strategic Behavior of Retailers for Risk Reduction and Profit Increment via Distributed Generators and Demand Response Programs
Get PDFFollowing restructuring of power industry, electricity supply to end-use customers has undergone fundamental changes. In the restructured power system, some of the responsibilities of the vertically integrated distribution companies have been assigned to network managers and retailers. Under the new situation, retailers are in charge of providing electrical energy to electricity consumers who have already signed contract with them. Retailers usually provide the required energy at a variable price, from wholesale electricity markets, forward contracts with energy producers, or distributed energy generators, and sell it at a fixed retail price to its clients. Different strategies are implemented by retailers to reduce the potential financial losses and risks associated with the uncertain nature of wholesale spot electricity market prices and electrical load of the consumers. In this paper, the strategic behavior of retailers in implementing forward contracts, distributed energy sources, and demand-response programs with the aim of increasing their profit and reducing their risk, while keeping their retail prices as low as possible, is investigated. For this purpose, risk management problem of the retailer companies collaborating with wholesale electricity markets, is modeled through bi-level programming approach and a comprehensive framework for retail electricity pricing, considering customers’ constraints, is provided in this paper. In the first level of the proposed bi-level optimization problem, the retailer maximizes its expected profit for a given risk level of profit variability, while in the second level, the customers minimize their consumption costs. The proposed programming problem is modeled as Mixed Integer programming (MIP) problem and can be efficiently solved using available commercial solvers. The simulation results on a test case approve the effectiveness of the proposed demand-response program based on dynamic pricing approach on reducing the retailer’s risk and increasing its profit.
In this paper, the decision-making problem of the retailers under dynamic pricing approach for demand response integration have been investigated. The retailer was supposed to rely on forward contracts, DGs, and spot electricity market to supply the required active and reactive power of its customers. To verify the effectiveness of the proposed model, four schemes for retailer’s scheduling problem are considered and the resulted profit under each scheme are analyzed and compared. The simulation results on a test case indicate that providing more options for the retailer to buy the required power of its customers and increase its flexibility in buying energy from spot electricity market reduces the retailers’ risk and increases its profit. From the customers’ perspective also the retailers’accesstodifferentpowersupplysourcesmayleadtoareductionintheretailelectricityprices. Since the retailer would be able to decrease its electricity selling price to the customers without losing its profitability, with the aim of attracting more customers. Inthiswork,theconditionalvalueatrisk(CVaR)measureisusedforconsideringandquantifying riskinthedecision-makingproblems. Amongallthepossibleoptioninfrontoftheretailertooptimize its profit and risk, demand response programs are the most beneficial option for both retailer and its customers. The simulation results on the case study prove that implementing dynamic pricing approach on retail electricity prices to integrate demand response programs can successfully provoke customers to shift their flexible demand from peak-load hours to mid-load and low-load hours. Comparing the simulation results of the third and fourth schemes evidences the impact of DRPs and customers’ load shifting on the reduction of retailer’s risk, as well as the reduction of retailer’s payment to contract holders, DG owners, and spot electricity market. Furthermore, the numerical results imply on the potential of reducing average retail prices up to 8%, under demand response activation. Consequently, it provides a win–win solution for both retailer and its customers
Sugarcane growth prediction based on meteorological parameters using extreme learning machine and artificial neural network
Get PDFManagement strategies for sustainable sugarcane production need to deal with the increasing complexity and variability of the whole sugar system. Moreover, they need to accommodate the multiple goals of different industry sectors and the wider community. Traditional disciplinary approaches are unable to provide integrated management solutions, and an approach based on whole systems analysis is essential to bring about beneficial change to industry and the community. The application of this approach to water management, environmental management and cane supply management is outlined, where the literature indicates that the application of extreme learning machine (ELM) has never been explored in this realm. Consequently, the leading objective of the current research was set to filling this gap by applying ELM to launch swift and accurate model for crop production data-driven. The key learning has been the need for innovation both in the technical aspects of system function underpinned by modelling of sugarcane growth. Therefore, the current study is an attempt to establish an integrate model using ELM to predict the concluding growth amount of sugarcane. Prediction results were evaluated and further compared with artificial neural network (ANN) and genetic programming models. Accuracy of the ELM model is calculated using the statistics indicators of Root Means Square Error (RMSE), Pearson Coefficient (r), and Coefficient of Determination (R2) with promising results of 0.8, 0.47, and 0.89, respectively. The results also show better generalization ability in addition to faster learning curve. Thus, proficiency of the ELM for supplementary work on advancement of prediction model for sugarcane growth was approved with promising results
European Cities Planning for Asylum
Get PDFDespite the high priority refugees are given in the public and political discussion, urban planning has not yet started to systematically consider the role of planning in asylum policy. Mostly, the subject of refugees’ arrival is addressed in local projects and housing without framing challenges and opportunities in the national and European context. A wider discussion on the used terminology of “integration” is missing just as much as a self-critical reflection on the orientation of planning discourses on the issue of housing only. In this editorial our thematic issue “European Cities Planning for Asylum” is introduced andresented
The Local Governance of Arrival in Leipzig: Housing of Asylum-Seeking Persons as a Contested Field
Get PDFThe article examines how the German city of Leipzig governs the housing of asylum seekers. Leipzig was a frontrunner in organizing the decentralized accommodation of asylum seekers when adopting its accommodation concept in 2012. This concept aimed at integrating asylum-seeking persons in the regular housing market at an early stage of arrival. However, since then, the city of Leipzig faces more and more challenges in implementing the concept. This is particularly due to the increasingly tight situation on the housing market while the number of people seeking protection increased and partly due to discriminating and xenophobic attitudes on the side of house owners and managers. Therefore, we argue that the so-called refugee crisis of 2015–2016 has to be seen in close interaction with a growing general housing shortage in Leipzig like in many other large European cities. Furthermore, we understand the municipal governing of housing as a contested field regarding its entanglement of diverse federal levels and policy scales, the diversity of stakeholders involved, and its dynamic change over the last years. We analyze this contested field set against the current context of arrival and dynamic urban growth on a local level. Based on empirical qualitative research that was conducted by us in 2016, Leipzig’s local specifics will be investigated under the umbrella of our conceptual framework of Governance of Arrival. The issues of a strained housing market and the integration of asylum seekers in it do not apply only to Leipzig, but shed light on similar developments in other European Cities