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Extension de l'espace d'interaction en réalité augmentée : Contributions aux environnements augmentés par transparence optique et par projection
No full textUnlike desktop computing, Augmented reality (AR) blurs the boundaries between the physical and digital world by superimposing virtual information to the real environment. It is for example possible to create an immersive AR experience either by wearing a head-mounted display or using a projector. This thesis explores interaction challenges associated with these two types of augmented reality displays.Head-mounted AR displays (AR-HMDs) are constantly improving in terms of display (i.e., the field of view), tracking, interaction techniques, and portability. Currently available input techniques (such as hand-tacking, head/eye-gaze, and voice) in AR glasses are relatively easy to use for some tasks (e.g., grasping and moving an object). However, they lack precision and are not suitable for prolonged usage. Therefore, tasks that require accuracy become difficult to perform. In this research, we consider one such task — text selection that needs character level precision.On the other hand, projection-based AR, usually called as spatial augmented reality (SAR), augments physical objects directly with digital content using projectors. In SAR, digital augmentation is generally pre-defined, and the user often acts as a passive viewer. To bring interactivity in SAR, users require contextual graphical widgets (pop-up windows, menus, labels, interactive tools, etc.). Unfortunately, embedding those widgets within the SAR scene is challenging.In this dissertation, we explored new interaction techniques to address those challenges mentioned above. Our two main contributions are —First, we investigated the use of a smartphone as an interactive controller for selecting text in AR displays. We developed four eyes-free, one-handed text selection techniques for AR-HMDs using a smartphone: continuous touch (where smartphone touchscreen acted as a trackpad pad), discrete touch (where smartphone touchscreen was used to move the cursor character by character, word by word, and line by line), spatial movement (smartphone was used as an air-mouse), and raycasting (smartphone was used as a laser pointer). We also compared them in a user study.Second, we extended the physical space of SAR by providing 2D graphical widgets in mid-air using projection on a drone-mounted panel. Users are able to control the drone position and interact with the projected information dynamically with a handheld controller. We present three possible ways to embed widgets using a drone in SAR: displaying annotations in mid-air, providing interactive tools, supporting different viewpoints. We also describe the implementation details of our approach.These explorations aim at extending the interaction space in immersive AR applications.Contrairement aux environnements informatiques de bureaux, la réalité augmentée (RA) estompe les frontières entre le monde physique et le monde numérique en superposant des informations virtuelles à l'environnement réel. Il est notamment possible de créer une expérience immersive de réalité augmentée en portant un casque dédiée sur la tête, ou en utilisant des vidéoprojecteurs. Cette thèse explore les défis d'interaction associés à ces deux types d’affichage de réalité augmentée.Les casques de réalité augmentée s'améliorent constamment en termes d'affichage (c'est-à-dire le champ de vision), de suivi, de techniques d'interaction et de portabilité. Les techniques d'entrée actuellement disponibles (telles que la saisie manuelle, la tête/le regard et la voix) dans les casque RA sont relativement faciles à utiliser pour certaines tâches (par exemple, saisir et déplacer un objet). Cependant, elles manquent de précision et ne sont pas adaptées à un usage prolongé. Par conséquent, les tâches qui nécessitent de la précision deviennent difficiles à réaliser. Dans nos recherches, nous considérons une telle tâche - la sélection de texte qui nécessite une précision au niveau des caractères.D'autre part, la RA basée sur la projection, généralement appelée réalité augmentée spatiale (RAS), augmente directement les objets physiques avec du contenu numérique en utilisant des projecteurs. Dans la RAS, l'augmentation numérique est généralement prédéfinie et l'utilisateur agit souvent comme un spectateur passif. Pour apporter de l'interactivité à la RAS, les utilisateurs ont besoin de widgets graphiques contextuels (fenêtres contextuelles, menus, étiquettes, outils interactifs, etc.) Malheureusement, l'intégration de ces widgets dans la scène RAS est difficile.Dans cette thèse, nous avons exploré de nouvelles techniques d'interaction pour relever les défis mentionnés ci-dessus. Nos deux principales contributions sont les suivantesPremièrement, nous avons étudié l'utilisation d'un smartphone comme contrôleur interactif pour sélectionner du texte affiché au travers d’un casque. Nous avons développé quatre techniques de sélection de texte à une main pour les casques de RA à l'aide d'un smartphone : le toucher continu (où l'écran tactile du smartphone agit comme un pavé tactile), le toucher discret (où l'écran tactile du smartphone est utilisé pour déplacer le curseur caractère par caractère, mot par mot et ligne par ligne), le mouvement spatial (le smartphone est déplacé devant l’utilisateur) et la projection de rayons (le smartphone est utilisé comme un pointeur laser). Nous les avons également comparés dans une étude utilisateur.Deuxièmement, nous avons étendu l'espace physique dans des environnement en RAS en fournissant des widgets graphiques 2D dans l'air en utilisant la projection sur un panneau de projection monté sur un drone. Les utilisateurs peuvent contrôler la position du drone et interagir dynamiquement avec les informations projetées à l'aide d'une manette. Nous présentons trois façons possibles d'intégrer des widgets à l'aide d'un drone en RSA : afficher des annotations en l’air, fournir des outils interactifs, supporter différents points de vue. Nous décrivons également les détails de mise en œuvre de notre approche.Ces explorations visent à étendre l'espace d'interaction dans les applications immersives de réalité augmentée
Extension de l'espace d'interaction en réalité augmentée : Contributions aux environnements augmentés par transparence optique et par projection
No full textUnlike desktop computing, Augmented reality (AR) blurs the boundaries between the physical and digital world by superimposing virtual information to the real environment. It is for example possible to create an immersive AR experience either by wearing a head-mounted display or using a projector. This thesis explores interaction challenges associated with these two types of augmented reality displays.Head-mounted AR displays (AR-HMDs) are constantly improving in terms of display (i.e., the field of view), tracking, interaction techniques, and portability. Currently available input techniques (such as hand-tacking, head/eye-gaze, and voice) in AR glasses are relatively easy to use for some tasks (e.g., grasping and moving an object). However, they lack precision and are not suitable for prolonged usage. Therefore, tasks that require accuracy become difficult to perform. In this research, we consider one such task — text selection that needs character level precision.On the other hand, projection-based AR, usually called as spatial augmented reality (SAR), augments physical objects directly with digital content using projectors. In SAR, digital augmentation is generally pre-defined, and the user often acts as a passive viewer. To bring interactivity in SAR, users require contextual graphical widgets (pop-up windows, menus, labels, interactive tools, etc.). Unfortunately, embedding those widgets within the SAR scene is challenging.In this dissertation, we explored new interaction techniques to address those challenges mentioned above. Our two main contributions are —First, we investigated the use of a smartphone as an interactive controller for selecting text in AR displays. We developed four eyes-free, one-handed text selection techniques for AR-HMDs using a smartphone: continuous touch (where smartphone touchscreen acted as a trackpad pad), discrete touch (where smartphone touchscreen was used to move the cursor character by character, word by word, and line by line), spatial movement (smartphone was used as an air-mouse), and raycasting (smartphone was used as a laser pointer). We also compared them in a user study.Second, we extended the physical space of SAR by providing 2D graphical widgets in mid-air using projection on a drone-mounted panel. Users are able to control the drone position and interact with the projected information dynamically with a handheld controller. We present three possible ways to embed widgets using a drone in SAR: displaying annotations in mid-air, providing interactive tools, supporting different viewpoints. We also describe the implementation details of our approach.These explorations aim at extending the interaction space in immersive AR applications.Contrairement aux environnements informatiques de bureaux, la réalité augmentée (RA) estompe les frontières entre le monde physique et le monde numérique en superposant des informations virtuelles à l'environnement réel. Il est notamment possible de créer une expérience immersive de réalité augmentée en portant un casque dédiée sur la tête, ou en utilisant des vidéoprojecteurs. Cette thèse explore les défis d'interaction associés à ces deux types d’affichage de réalité augmentée.Les casques de réalité augmentée s'améliorent constamment en termes d'affichage (c'est-à-dire le champ de vision), de suivi, de techniques d'interaction et de portabilité. Les techniques d'entrée actuellement disponibles (telles que la saisie manuelle, la tête/le regard et la voix) dans les casque RA sont relativement faciles à utiliser pour certaines tâches (par exemple, saisir et déplacer un objet). Cependant, elles manquent de précision et ne sont pas adaptées à un usage prolongé. Par conséquent, les tâches qui nécessitent de la précision deviennent difficiles à réaliser. Dans nos recherches, nous considérons une telle tâche - la sélection de texte qui nécessite une précision au niveau des caractères.D'autre part, la RA basée sur la projection, généralement appelée réalité augmentée spatiale (RAS), augmente directement les objets physiques avec du contenu numérique en utilisant des projecteurs. Dans la RAS, l'augmentation numérique est généralement prédéfinie et l'utilisateur agit souvent comme un spectateur passif. Pour apporter de l'interactivité à la RAS, les utilisateurs ont besoin de widgets graphiques contextuels (fenêtres contextuelles, menus, étiquettes, outils interactifs, etc.) Malheureusement, l'intégration de ces widgets dans la scène RAS est difficile.Dans cette thèse, nous avons exploré de nouvelles techniques d'interaction pour relever les défis mentionnés ci-dessus. Nos deux principales contributions sont les suivantesPremièrement, nous avons étudié l'utilisation d'un smartphone comme contrôleur interactif pour sélectionner du texte affiché au travers d’un casque. Nous avons développé quatre techniques de sélection de texte à une main pour les casques de RA à l'aide d'un smartphone : le toucher continu (où l'écran tactile du smartphone agit comme un pavé tactile), le toucher discret (où l'écran tactile du smartphone est utilisé pour déplacer le curseur caractère par caractère, mot par mot et ligne par ligne), le mouvement spatial (le smartphone est déplacé devant l’utilisateur) et la projection de rayons (le smartphone est utilisé comme un pointeur laser). Nous les avons également comparés dans une étude utilisateur.Deuxièmement, nous avons étendu l'espace physique dans des environnement en RAS en fournissant des widgets graphiques 2D dans l'air en utilisant la projection sur un panneau de projection monté sur un drone. Les utilisateurs peuvent contrôler la position du drone et interagir dynamiquement avec les informations projetées à l'aide d'une manette. Nous présentons trois façons possibles d'intégrer des widgets à l'aide d'un drone en RSA : afficher des annotations en l’air, fournir des outils interactifs, supporter différents points de vue. Nous décrivons également les détails de mise en œuvre de notre approche.Ces explorations visent à étendre l'espace d'interaction dans les applications immersives de réalité augmentée
Extending Interaction Space in Augmented Reality : Contributions in Optical-See-Through and Projection-Based Augmented Environments
No full textContrairement aux environnements informatiques de bureaux, la réalité augmentée (RA) estompe les frontières entre le monde physique et le monde numérique en superposant des informations virtuelles à l'environnement réel. Il est notamment possible de créer une expérience immersive de réalité augmentée en portant un casque dédiée sur la tête, ou en utilisant des vidéoprojecteurs. Cette thèse explore les défis d'interaction associés à ces deux types d’affichage de réalité augmentée.Les casques de réalité augmentée s'améliorent constamment en termes d'affichage (c'est-à-dire le champ de vision), de suivi, de techniques d'interaction et de portabilité. Les techniques d'entrée actuellement disponibles (telles que la saisie manuelle, la tête/le regard et la voix) dans les casque RA sont relativement faciles à utiliser pour certaines tâches (par exemple, saisir et déplacer un objet). Cependant, elles manquent de précision et ne sont pas adaptées à un usage prolongé. Par conséquent, les tâches qui nécessitent de la précision deviennent difficiles à réaliser. Dans nos recherches, nous considérons une telle tâche - la sélection de texte qui nécessite une précision au niveau des caractères.D'autre part, la RA basée sur la projection, généralement appelée réalité augmentée spatiale (RAS), augmente directement les objets physiques avec du contenu numérique en utilisant des projecteurs. Dans la RAS, l'augmentation numérique est généralement prédéfinie et l'utilisateur agit souvent comme un spectateur passif. Pour apporter de l'interactivité à la RAS, les utilisateurs ont besoin de widgets graphiques contextuels (fenêtres contextuelles, menus, étiquettes, outils interactifs, etc.) Malheureusement, l'intégration de ces widgets dans la scène RAS est difficile.Dans cette thèse, nous avons exploré de nouvelles techniques d'interaction pour relever les défis mentionnés ci-dessus. Nos deux principales contributions sont les suivantesPremièrement, nous avons étudié l'utilisation d'un smartphone comme contrôleur interactif pour sélectionner du texte affiché au travers d’un casque. Nous avons développé quatre techniques de sélection de texte à une main pour les casques de RA à l'aide d'un smartphone : le toucher continu (où l'écran tactile du smartphone agit comme un pavé tactile), le toucher discret (où l'écran tactile du smartphone est utilisé pour déplacer le curseur caractère par caractère, mot par mot et ligne par ligne), le mouvement spatial (le smartphone est déplacé devant l’utilisateur) et la projection de rayons (le smartphone est utilisé comme un pointeur laser). Nous les avons également comparés dans une étude utilisateur.Deuxièmement, nous avons étendu l'espace physique dans des environnement en RAS en fournissant des widgets graphiques 2D dans l'air en utilisant la projection sur un panneau de projection monté sur un drone. Les utilisateurs peuvent contrôler la position du drone et interagir dynamiquement avec les informations projetées à l'aide d'une manette. Nous présentons trois façons possibles d'intégrer des widgets à l'aide d'un drone en RSA : afficher des annotations en l’air, fournir des outils interactifs, supporter différents points de vue. Nous décrivons également les détails de mise en œuvre de notre approche.Ces explorations visent à étendre l'espace d'interaction dans les applications immersives de réalité augmentée.Unlike desktop computing, Augmented reality (AR) blurs the boundaries between the physical and digital world by superimposing virtual information to the real environment. It is for example possible to create an immersive AR experience either by wearing a head-mounted display or using a projector. This thesis explores interaction challenges associated with these two types of augmented reality displays.Head-mounted AR displays (AR-HMDs) are constantly improving in terms of display (i.e., the field of view), tracking, interaction techniques, and portability. Currently available input techniques (such as hand-tacking, head/eye-gaze, and voice) in AR glasses are relatively easy to use for some tasks (e.g., grasping and moving an object). However, they lack precision and are not suitable for prolonged usage. Therefore, tasks that require accuracy become difficult to perform. In this research, we consider one such task — text selection that needs character level precision.On the other hand, projection-based AR, usually called as spatial augmented reality (SAR), augments physical objects directly with digital content using projectors. In SAR, digital augmentation is generally pre-defined, and the user often acts as a passive viewer. To bring interactivity in SAR, users require contextual graphical widgets (pop-up windows, menus, labels, interactive tools, etc.). Unfortunately, embedding those widgets within the SAR scene is challenging.In this dissertation, we explored new interaction techniques to address those challenges mentioned above. Our two main contributions are —First, we investigated the use of a smartphone as an interactive controller for selecting text in AR displays. We developed four eyes-free, one-handed text selection techniques for AR-HMDs using a smartphone: continuous touch (where smartphone touchscreen acted as a trackpad pad), discrete touch (where smartphone touchscreen was used to move the cursor character by character, word by word, and line by line), spatial movement (smartphone was used as an air-mouse), and raycasting (smartphone was used as a laser pointer). We also compared them in a user study.Second, we extended the physical space of SAR by providing 2D graphical widgets in mid-air using projection on a drone-mounted panel. Users are able to control the drone position and interact with the projected information dynamically with a handheld controller. We present three possible ways to embed widgets using a drone in SAR: displaying annotations in mid-air, providing interactive tools, supporting different viewpoints. We also describe the implementation details of our approach.These explorations aim at extending the interaction space in immersive AR applications
ETAO Keyboard: Text Input Technique on Smartwatches
No full textAbstractIn the present day context of wearable computing, smartwatches augment our mobile experience even further by providing in- formation at our wrists. What they fail to do is to provide a comprehensive text entry solution for interacting with the various app notifications they display. In this paper we present ETAO keyboard, a full-fledged keyboard for smartwatches, where a user can input the most frequent English alphabets with a single tap. Other keys which include numbers and symbols are entered by a double tap. We conducted a user study that involved sitting and walking scenarios for our experiments and after a very short training session, we achieved an average words per minute (WPM) of 12.46 and 9.36 respectively. We expect that our proposed keyboard will be a viable option for text entry on smartwatches
Using Hall Effect Sensors for 3D Space Text Entry on Smartwatches
No full textAbstractThe use of ultra-small smart devices, such as smartwatches, has become increasingly popular, particularly at the consumer level, in recent years. Smartwatch is a kind of interactive device that offers the ability to read text messages, email and notifications, once it is synchronized with a smartphone. But, performing efficient text input task on smartwatch is really difficult due to its small touch screen display. In this paper, we present hall effect sensors based text entry mechanism that effectively uses the 3D space around the smartwatch for entering alphanumeric characters. Our proposed text input technique (a) does not consume any screen space; (b) does not need any visual search to find a character and (c) does not suffer from fat finger problem
DandeBot - An Autonomous Weeding Solution for Residential Lawns
No full textDandeBot – An Autonomous Weeding Solution for Residential Lawns
Author: Nishanth Rajkumar
This thesis presents the development and validation of DandeBot, an autonomous robotic system designed for comprehensive residential lawn maintenance. The robot addresses the need for efficient, eco-conscious, and low maintenance lawn care through a fully electric platform powered by an AI-driven software stack. Emphasizing safety, adaptability, and ease of use, the hardware was developed using CAD and Design for Manufacturing (DFM) principles, resulting in a modular and robust design. The integrated software stack combines localization, mapping, and path planning using odometry, visual odometry, and IMU data fusion to navigate dynamic outdoor environments. Task-specific algorithms were developed and validated for autonomous navigation, weed detection, and obstacle avoidance. Key hardware innovations include a modular gripper system for weed removal and adaptable attachments for multiple lawn care tasks. Field trials confirmed the robot’s capability to perform with high precision and reliability in varied lawn conditions, significantly reducing the need for human intervention. This work contributes to the growing field of service robotics by demonstrating how intelligent systems can automate routine household maintenance. The thesis concludes by outlining future research directions, including system scalability, enhanced multi-tasking capabilities, and integration with smart home networks
Exploring Stability and Accuracy Limits of Distributed Real-Time Power System Simulations via System-of-Systems Cosimulation
Get PDFElectro-Magnetic Transients (EMT) is the most accurate, but computationally expensive method of analyzing power system phenomena. Thereby, interconnecting several real-time simulators can unlock scalability and system coverage, but leads to a number of new challenges, mainly in time synchronization, numerical stability, and accuracy quantification. This study presents such a co-simulation, based on Digital Real-Time Simulator (DRTS), connected via Aurora 8B/10B protocol. Such a setup allows to analyze complex and hybrid System-of-Systems (SoS) whose resulting numerical phenomena and artifacts have been poorly investigated and understood so far. We experimentally investigate the impact of IEEE 1588 Precision Time Protocol (PTP) synchronization assessing both time and frequency domains. The analysis of the experimental results is encouraging and show that numerical stability can be maintained even with complex system setups. Growing shares of inverter-based renewable power generation require larger and interconnected EMT system studies. This work helps to understand the phenomena connected to such DRTS advanced co-simulation setups
Semantic Question Classification Datasets
No full textThis is the datasets used in the following paper:Can Taxonomy Help? Improving Semantic Question Matching using Question TaxonomyPaper: http://aclweb.org/anthology/C18-1042If you use the dataset please cite the following paper:@InProceedings{C18-1042,
author = "Gupta, Deepak
and Pujari, Rajkumar
and Ekbal, Asif
and Bhattacharyya, Pushpak
and Maitra, Anutosh
and Jain, Tom
and Sengupta, Shubhashis",
title = "Can Taxonomy Help? Improving Semantic Question Matching using Question Taxonomy",
booktitle = "Proceedings of the 27th International Conference on Computational Linguistics",
year = "2018",
publisher = "Association for Computational Linguistics",
pages = "499--513",
location = "Santa Fe, New Mexico, USA",
url = "http://aclweb.org/anthology/C18-1042"
}
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