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Around-Body Interaction: Leveraging Limb Movements for Interacting in a Digitally Augmented Physical World

Müller, Florian (2020):
Around-Body Interaction: Leveraging Limb Movements for Interacting in a Digitally Augmented Physical World.
Darmstadt, Technische Universität, DOI: 10.25534/tuprints-00011388,
[Ph.D. Thesis]

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around-body-interaction-mueller2020.pdf
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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Around-Body Interaction: Leveraging Limb Movements for Interacting in a Digitally Augmented Physical World
Language: English
Abstract:

Recent technological advances have made head-mounted displays (HMDs) smaller and untethered, fostering the vision of ubiquitous interaction with information in a digitally augmented physical world. For interacting with such devices, three main types of input - besides not very intuitive finger gestures - have emerged so far: 1) Touch input on the frame of the devices or 2) on accessories (controller) as well as 3) voice input. While these techniques have both advantages and disadvantages depending on the current situation of the user, they largely ignore the skills and dexterity that we show when interacting with the real world: Throughout our lives, we have trained extensively to use our limbs to interact with and manipulate the physical world around us.

This thesis explores how the skills and dexterity of our upper and lower limbs, acquired and trained in interacting with the real world, can be transferred to the interaction with HMDs. Thus, this thesis develops the vision of around-body interaction, in which we use the space around our body, defined by the reach of our limbs, for fast, accurate, and enjoyable interaction with such devices. This work contributes four interaction techniques, two for the upper limbs and two for the lower limbs: The first contribution shows how the proximity between our head and hand can be used to interact with HMDs. The second contribution extends the interaction with the upper limbs to multiple users and illustrates how the registration of augmented information in the real world can support cooperative use cases. The third contribution shifts the focus to the lower limbs and discusses how foot taps can be leveraged as an input modality for HMDs. The fourth contribution presents how lateral shifts of the walking path can be exploited for mobile and hands-free interaction with HMDs while walking.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
Die jüngsten technologischen Fortschritte haben Head Mounted Displays (HMDs) kleiner und kabellos gemacht und fördern so die Vision von allgegenwärtiger Interaktion mit Informationen in einer digital erweiterten physikalischen Welt. Zur Interaktion mit solchen Geräten wird bislang Eingabe-seitig – neben wenig intuitiven Fingergesten – vor allem dreierlei verwendet: 1) Touch-Eingabe auf dem Gehäuse der Geräte oder 2) auf Zubehör (Controller) sowie 3) Spracheingabe. Während diese Techniken, abhängig von der aktuellen Situation des Benutzers, sowohl Vor- als auch Nachteile haben, so ignorieren sie weitgehend die Fähigkeiten und Geschicklichkeit, die wir im Umgang mit der realen Welt zeigen: Während unseres ganzen Lebens haben wir ausgiebig trainiert unsere Gliedmaßen zu benutzen, um mit der physischen Welt um uns herum zu interagieren und sie zu manipulieren. Diese Arbeit untersucht, wie sich diese Fertigkeiten und Geschicklichkeit unserer oberen und unteren Gliedmaßen, die in der Interaktion mit der realen Welt erworben und trainiert wurden, auf die Interaktion mit HMDs übertragen lassen. So entwickelt diese Arbeit die Vision der Around-Body Interaction, in der wir den Raum um unseren Körper, definiert durch die Reichweite unserer Gliedmaßen, für eine schnelle, genaue und angenehme Interaktion mit solchen Geräten nutzen. Diese Arbeit trägt vier Interaktionstechniken bei, jeweils zwei für die oberen und zwei für die unteren Gliedmaßen: Der erste Beitrag zeigt, wie der räumliche Abstand zwischen Kopf und Hand genutzt werden kann, um mit HMDs zu interagieren. Der zweite Beitrag erweitert die Interaktion mit den oberen Gliedmaßen auf mehrere Benutzer und veranschaulicht, wie die Registrierung von augmentierten Informationen in der realen Welt kooperative Anwendungsfälle unterstützen kann. Der dritte Beitrag verlagert den Fokus auf die unteren Gliedmaßen und diskutiert, wie Fußberührungen als Eingabemodalität für HMDs genutzt werden können. Der vierte Beitrag stellt vor, wie seitliche Verschiebungen des Gehweges für die mobile und freihändige Interaktion mit HMDs während des Gehens genutzt werden können.German
Place of Publication: Darmstadt
Classification DDC: 000 Allgemeines, Informatik, Informationswissenschaft > 004 Informatik
Divisions: 20 Department of Computer Science > Telecooperation
Date Deposited: 27 Jan 2020 14:50
Last Modified: 09 Jul 2020 06:25
DOI: 10.25534/tuprints-00011388
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-113886
Referees: Mühlhäuser, Prof. Dr. Max and Schmidt, Prof. Dr. Albrecht
Refereed: 19 December 2019
URI: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/11388
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