Inexpensive, rapidly deployable, camera-equipped Unmanned Aerial Vehicle (UAV) systems can potentially assist with a huge number of tasks. However, in many cases such as wilderness search and rescue (WiSAR), the potential users of the system may not be trained as pilots. Simple interface concepts can be used to build an interaction layer that allows an individual with minimal operator training to use the system to facilitate a search or inspection task. We describe an analysis of WiSAR as currently accomplished and show how a UAV system might fit into the existing structure. We then discuss preliminary system design efforts for making UAV-enabled search possible and practical. Finally, we present both a carefully controlled experiment and partially structured field trials that illustrate principles for making UAV-assisted search a reality. Our experiments show that the traditional method for controlling a camera-enabled UAV is significantly more difficult than integrated methods. Success and troubles during field trials illustrate several desiderata and information needs for a UAV search system.

Das computergrafische Abbildungsverfahren zur Verwirklichung von dreidimensionalen Darstellungen ist ein wichtiges Instrument für die Gestaltung interaktiver 3D-Benutzerschnittstellen. Die Betrachtung von Projektionsverfahren abseits des bisher angestrebten Fotorealismus dokumentiert, dass durch nichtlineare und multiperspektivische Darstellungen spezifische Eigenschaften und Charakteristiken eines Datenbestandes vermittelt werden können. Dabei wird deutlich, dass konzeptionelle und methodische Unzulänglichkeiten den erfolgreichen Einsatz von unkonventionellen linearen sowie nichtlinearen Darstellungsformen in 3D-Anwendungen bisher einschränken. In dieser Arbeit werden daher Darstellungstechniken analysiert und systematisiert, die durch den computergrafischen Projektionsvorgang erzeugt und für die Verwirklichung von Visualisierungszielen eingesetzt werden können. Ferner werden für den spezifischen Einsatz von komponierten Visualisierungsverfahren in 3D-Benutzerschnittstellen Gestaltungshinweise formuliert. Darauf aufbauend erfolgt die Einführung einer modellbasierten Vorgehensweise, durch welche die systematisierten Visualisierungsformen in einem methodischen und ferner entwurfsmustergestützten Entwurfsprozess zur Entwicklung interaktiver 3D-Interfaces eingebunden und weiterhin in einer interaktiven 3D-Anwendung eingesetzt werden können.

在3D虛擬環境中，使用者透過對化身的控制進行場景瀏覽等各種活動。所謂智慧型化身之控制，是指在化身控制系統中，融入一些人工智慧的方法，協助使用者更有效率的控制化身的運動。本論文對此議題的研究範疇包含兩部分：改進第一人稱控制化身的智慧型介面及將智慧型控制的概念延伸到第三人稱的控制方式上。在以第一人稱控制化身的部分，我們在一個具備虛擬力場輔助的控制系統上，加入適性化的機制，以產生能適應使用者操控習慣的虛擬力場。另外，在一個使用街圖運動計畫法輔助控制的智慧型介面上，我們以虛擬鏈結的觀念改善該方法可能造成使用者繞路的不自然現象。在第三人稱的化身控制上，我們以「組態-時間」街圖的新觀念設計運動計畫演算法，並加上讓運動計畫與控制播放兩個程序協調並行的機制，使系統能在符合即時性的效能下，自動為化身搭配能夠適時閃避障礙物的上半身肢體運動。我們相信此類智慧型控制介面，可增加化身在虛擬環境中控制的便利性，並提高化身在動作呈現上的擬真度。 / In a 3D virtual environment, a user takes part in various activities such as walk-through a scene by controlling the avatar representing the user. Intelligent avatar control means a control mechanism using AI techniques to improve user naviga-tion efficiency. This thesis reports research on two aspects of intelligent avatar control: we attempt to improve the efficiency of the first-person intelligent ava-tar control interfaces and extend the intelligent interface concept to a third-person control mechanism. First, we improve a force-field based intelligent interface by adopting an adaptive mechanism that can generate a tailored force field according to user control behavior. In addition, in a motion-planning based assisting mechanism, we have introduced the concept of virtual link to improve the quality of the generated avatar path. Second, we use the concept of C-T space roadmap to design a new motion planning algorithm to generate collision-free motion for a third-person-controlled avatar. We have designed a mechanism to allow motion generation and execution to happen in parallel and collision-free motions for the upper body of the avatar can be generated in real time. We be-lieve that this type of intelligent control interface can enhance the efficiency of avatar interface control and improve the realism of the generated avatar motions.

Das computergrafische Abbildungsverfahren zur Verwirklichung von dreidimensionalen Darstellungen ist ein wichtiges Instrument für die Gestaltung interaktiver 3D-Benutzerschnittstellen. Die Betrachtung von Projektionsverfahren abseits des bisher angestrebten Fotorealismus dokumentiert, dass durch nichtlineare und multiperspektivische Darstellungen spezifische Eigenschaften und Charakteristiken eines Datenbestandes vermittelt werden können. Dabei wird deutlich, dass konzeptionelle und methodische Unzulänglichkeiten den erfolgreichen Einsatz von unkonventionellen linearen sowie nichtlinearen Darstellungsformen in 3D-Anwendungen bisher einschränken. In dieser Arbeit werden daher Darstellungstechniken analysiert und systematisiert, die durch den computergrafischen Projektionsvorgang erzeugt und für die Verwirklichung von Visualisierungszielen eingesetzt werden können. Ferner werden für den spezifischen Einsatz von komponierten Visualisierungsverfahren in 3D-Benutzerschnittstellen Gestaltungshinweise formuliert. Darauf aufbauend erfolgt die Einführung einer modellbasierten Vorgehensweise, durch welche die systematisierten Visualisierungsformen in einem methodischen und ferner entwurfsmustergestützten Entwurfsprozess zur Entwicklung interaktiver 3D-Interfaces eingebunden und weiterhin in einer interaktiven 3D-Anwendung eingesetzt werden können.

This thesis explores current guidelines for the development of menu systems in virtual reality with the main focus aimed toward gaming environments. These guidelines were gathered with the help of a literature study and two expert interviews. A game environment was created as a platform to test the systems. A 2D menu system and a 3D menu system were implemented with the help of gathered guidelines. The prototype was tested with participants in an experiment and empirical data was gathered and analyzed. The measured data shows minor differences in inefficiency, error rate, and learnability but a greater difference in immersiveness thus resulting in a subjectively preferred system to be 3D based.