Die vorliegende Arbeit beschreibt die Realisierung eines Gesamtkonzepts zur berührungslosen Bedienung eines Infotainmentsystems im Kraftfahrzeug. Von zentralem Interesse ist hierbei die Nutzung eines - in dieser Domäne - neuartigen Informationskanals: die visuelle Interaktion mittels dynamischer Hand- und Kopfgesten. Dieses Vorhaben erfolgt in der Absicht, dem Fahrer die Bedienung stetig anwachsender Funktionsumfänge zu erleichtern oder überhaupt erst zu ermöglichen. Erreicht wird dies durch die ergonomische Auslastung der menschlichen Kapazitäten, wobei eine Anlehnung an die natürlichen Dialogformen vollzogen wird. Motiviert durch positive Befunde aus der gezielten Untersuchung kognitiver Ablenkungseffekte bei der gestischen Bedienung sowie aus grundlegenden Benutzerstudien erfolgte die Entwicklung einer gestenoptimierten Bedienumgebung im Fahrzeug. Diese wurde mit der Anbindung eines sprachverstehenden Systems zu einer multimodalen Applikation erweitert. Die Grundphilosophie des hier verfolgten Ansatzes ist die optimale Nutzung der jeweiligen modalitätenspezifischen Stärken von Gestik und Sprache. Eine abschließende Evaluierung erfolgte durch Usability-Tests im lehrstuhleigenen Fahrsimulator und erbrachte vielversprechende Ergebnisse: Die gestenoptimierte Bedienumgebung ist selbst von ungeübten Benutzern - auch während einer (simulierten) Autofahrt - weitgehend intuitiv bedienbar und findet hohe Akzeptanz. Ein weiterer Schwerpunkt dieser Arbeit besteht in der Entwicklung einer neuartigen Technologie zur automatischen Erkennung dynamischer Hand- und Kopfgesten unter Berücksichtigung der restriktiven Randbedingungen, die deren potenzieller Einsatz im Fahrzeug mit sich bringt. Diese sind unter anderem: Wirtschaftlichkeit bezüglich Gesamtkosten und Bedarf an Rechenleistung, Robustheit trotz extremer Fremdlichteinflüsse und variierender komplexer Bildhintergründe, Echtzeitfähigkeit sowohl während der Erkennung als auch in der Trainingsphase, sowie der Verzicht auf körperkontaktierende Technik. Im Gegensatz zu zahlreich vorhandenen videobasierten Ansätzen beruht der vorgestellte Lösungsweg auf der Merkmalgewinnung durch Infrarot-Distanz-Mess-Sensoren, welche zu Arrays verschaltet werden. Die auf diese Weise gewonnenen räumlichen Gesteninformationen werden vorverarbeitet und einem Mustererkennungsverfahren unterzogen, bei dem sie mittels Dynamic-Time-Warping (DTW) klassifiziert werden. Die Evaluierung erfolgt unter Verwendung eines Gesteninventars, das sich aus zwölf Handgesten sowie acht Kopfgesten zusammensetzt. Zur Abschätzung der Erkennungsleistung des hier verfolgten DTW-Ansatzes wird ein durchgängiger Vergleich zur rechenaufwändigeren Erkennung mittels Hidden-Markov-Modellen (HMMs) gezogen. Das Gestenerkennungssystem erbringt hierbei Erkennungsraten von weit über 90 % und weist dabei ein deutlich besseres Kosten-Nutzen-Verhältnis auf als die HMM-Erkennung. Zudem verhält es sich robust gegen Fremdeinflüsse wie z.B. Sonnenlicht und erfüllt die Forderung nach Echtzeitfähigkeit bei äußerst geringem Bedarf an Rechenleistung.


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    Title :

    Berührungslose Bedienung von Infotainment-Systemen im Fahrzeug


    Contributors:

    Publication date :

    2003


    Size :

    153 Seiten, Bilder, Tabellen, 52 Quellen


    Type of media :

    Theses


    Type of material :

    Print


    Language :

    German




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