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Gesture Plan

Gesture Plan
Ansprechpartner:

Dr.-Ing. Volker Koch

Förderung:

Startup Förderung des KIT

Partner:

Dr. Michael Neaga
Engineering Mathematics andComputing Lab
Dr. Till Bergmann
Institut für Prozessdatenverarbeitung und Elektronik

Gestengesteuerte Mensch-Maschine Interaktion für Architekten auf Grundlage kostengünstiger Trackingsysteme

Gestensteuerung von Planungswerkzeugen

Gestengesteuerte Mensch-Maschine Interaktion für Architekten auf Grundlage kostengünstiger Trackingsysteme
kin-01

Die Interaktion mit Softwareumgebungen zur Modellierung dreidimensionaler Strukturen wird traditionell mit den gleichen Werkzeugen durchgeführt, wie sie auch zur Kommunikation mit Programmen der Textverarbeitung, Tabellenkalkulation oder Bildbearbeitung genutzt werden. Den spezifischen Anforderungen des Bauens und Planens, und hier vor allem der gezielte Umgang mit komplexen dreidimensionalen Strukturen, wird diese Form des Mensch-Maschine Dialogs nicht gerecht.  In der Vergangenheit wurde zwar vereinzelt versucht, ergänzende Interaktionsmechanismen zu integrieren, ein sichtbarer Mehrwert und eine Akzeptanz auf Nutzerseite konnte aber nicht erreicht werden. Jüngste Entwicklungen der Gestenerkennung im Consumerbereich und die gleichzeitig zu beobachtende Wandlung architektonischer Planungsumgebungen von geometrie- hin zu modellbasiertem Arbeiten lassen heute die grundsätzliche Überprüfung der Interaktion mit diesen Systemen als wichtig und sinnvoll erscheinen. Gerade der unmittelbare Umgang mit Geometrieen über eine intuitve Gestensprache läßt Nutzer die zu bearbeitende komplexe Datenstruktur besser verstehen und zuverlässiger bearbeiten, als dies über konventionelle Schnittstellen möglich ist. Ziel des Projektvorschlags ist daher die Konzeption einer gestengesteuerten Planungsumgebung für Architekten mit effizienter und intuitiv zu bedienender Benutzerschnittstelle auf Basis der Gestenerkennung der Konsole Microsoft Kinect. Dieses Trackingsystem hat sich seit seiner Markteinführung vor wenigen Wochen als eine interessante und vielseitig nutzbare Anwendung erwiesen. Zahlreiche Beispiele über Umnutzungen der Anwendungen zeigen, dass die hier zur Verfügung stehende Technik der Gestenerkennung über die Verwendung in der Spieleindustrie hinaus seriöse und wissenschaftlich interessante Anwendungsszenarien erschliesst kann.
Relevanz des Vorhabens für das Kompetenzfeld / den Kompetenzbereich:
Die Verwendung intuitiv verständlicher Interaktionsmöglichkeiten mit dreidimensionalen geometrischen Strukturen ist von hoher Relevanz für alle planende Berufe im Bauwesen. Für Planer und Gestalter gibt es derzeit unter diesem Gesichtspunkt keine zufriedenstellende Anwendung. Durch einen grundsätzlich neu aufgesetzten  Mensch-Maschine Dialog auf Basis der Gestenerkennung kann eine deutliche Verbesserung der Schnittstellen in Planungswerkzeugen und eine erhebliche Effizienzsteigerung beim Planen und Verwalten komplexer Geometrieen erwartet werden. Darüber hinaus können die Arbeitsergebnisse in weiteren Kompetenzfeldern des KIT sinnvoll eingesetzt werden:
Prozessdatenverarbeitung: Die räumliche Darstellung von Messdaten ist eine wichtige Komponente in der Prozessdatenverarbeitung am IPE und gewinnt deutlich mit verbesserten Interaktionsmöglichkeiten. Auch in der Strömungssimulation in den Anwendungsbereichen der Medizin, Energie und Meteorologie liegt neben der Geometrienavigation ein besonders großes Potential in der Interaktion und durch Positionierung von Partikelquellen. Besondere Herausforderungen liegen in zwei Bereichen: Die Auflösung von Time-of-Flight Kameras ist begrenzt und unterliegt systembedingt größeren Fehlerraten. Hier haben sich angepasste Filtermethoden als effektiv erwiesen und durch erweiterte mathematische Verfahren erwarten die Projektteilnehmer deutlich verbesserte Ergebnisse in den Verfahren. Da die Einbindung leicht erkennbarer Gesten ein zentrales Untersuchungsgebiet im beantragten Projekt ist und statische Gesten im medizinischen Bereich schon hohe Erkennungsquoten erreichen, werden in diesem Startup insbesondere dynamische Gesten untersucht und die Möglichkeit der Übertragung in andere Disziplinen überprüft. Dies erfordert zum einen eine genaue mathematische Modellierung der Gesten und zum anderen die Untersuchung anwendungsfreundlicher Gesten in der Praxis. Eine Erweiterung der Gestensteuerung durch die Verknüpfung mit Elementen der Sprachsteuerung kann die Effektivität noch weiter erhöhen und soll zur Projektlaufzeit prinzipiell bewertet werden.
Nach erfolgreichem Abschluss der Projektbearbeitung ist die Verwendung und Evaluierung von Methodik und Technik in Lehrprojekten der Architektur und des Bauingenieurwesens vorgesehen. Daran anschließend soll die Integration der Arbeitsweise in CAD Umgebungen in Kooperation mit etablierten Softwareherstellern überprüft und weiterverfolgt werden.