Life science today involves computational analysis of a large amount and variety of data, such as volumetric data acquired by state-of-the-art microscopes, or mesh data from analysis of such data or simulations. The advent of new imaging technologies, such as lightsheet microscopy, has resulted in the users being confronted with an ever-growing amount of data, with even terabytes of imaging data created within a day. With the possibility of gentler and more high-performance imaging, the spatiotemporal complexity of the model systems or processes of interest is increasing as well. Visualisation is often the first step in making sense of this data, and a crucial part of building and debugging analysis pipelines. It is therefore important that visualisations can be quickly prototyped, as well as developed or embedded into full applications. In order to better judge spatiotemporal relationships, immersive hardware, such as Virtual or Augmented Reality (VR/AR) headsets and associated controllers are becoming invaluable tools. In this work we present scenery, a modular and extensible visualisation framework for the Java VM that can handle mesh and large volumetric data, containing multiple views, timepoints, and color channels. scenery is free and open-source software, works on all major platforms, and uses the Vulkan or OpenGL rendering APIs. We introduce scenery's main features, and discuss its use with VR/AR hardware and in distributed rendering. In addition to the visualisation framework, we present a series of case studies, where scenery can provide tangible benefit in developmental and systems biology: With Bionic Tracking, we demonstrate a new technique for tracking cells in 4D volumetric datasets via tracking eye gaze in a virtual reality headset, with the potential to speed up manual tracking tasks by an order of magnitude. We further introduce ideas to move towards virtual reality-based laser ablation and perform a user study in order to gain insight into performance, acceptance and issues when performing ablation tasks with virtual reality hardware in fast developing specimen. To tame the amount of data originating from state-of-the-art volumetric microscopes, we present ideas how to render the highly-efficient Adaptive Particle Representation, and finally, we present sciview, an ImageJ2/Fiji plugin making the features of scenery available to a wider audience.:Abstract Foreword and Acknowledgements Overview and Contributions Part 1 - Introduction 1 Fluorescence Microscopy 2 Introduction to Visual Processing 3 A Short Introduction to Cross Reality 4 Eye Tracking and Gaze-based Interaction Part 2 - VR and AR for System Biology 5 scenery — VR/AR for Systems Biology 6 Rendering 7 Input Handling and Integration of External Hardware 8 Distributed Rendering 9 Miscellaneous Subsystems 10 Future Development Directions Part III - Case Studies C A S E S T U D I E S 11 Bionic Tracking: Using Eye Tracking for Cell Tracking 12 Towards Interactive Virtual Reality Laser Ablation 13 Rendering the Adaptive Particle Representation 14 sciview — Integrating scenery into ImageJ2 & Fiji Part IV - Conclusion 15 Conclusions and Outlook Backmatter & Appendices A Questionnaire for VR Ablation User Study B Full Correlations in VR Ablation Questionnaire C Questionnaire for Bionic Tracking User Study List of Tables List of Figures Bibliography Selbstständigkeitserklärung

Today highly complex components are manufactured on NC-controlled machine tools. The NC programs, controlling these machines, are usually automatically generated by CAM software. This automatic processing is often erroneous. The VR-based realistic machine simulation, presented in this paper, extends the usual content of a machine simulation, like material removal and collision detection, by various new aspects. The coupling of a real NC unit allows the recognition and elimination of all process- as well as controller-caused errors. The integration of the multi-body simulation enables the consideration of inertia, machine rigidity and milling cutter deflection.

Für das Virtual Reality-Labor des Instituts für Wirtschaftsinformatik der Universität Leipzig sollen Alternativen zu den bestehenden Steuerungsmöglichkeiten gefunden, an die Anlage angeschlossen und evaluiert werden. Es werden Vorgehensweisen dargelegt, die den Anschluss neuer Geräte ermöglichen sowie deren Anwendung am Beispiel der Nintendo Wii-Remote gezeigt.:1 Einleitung 1.1 Motivation 1.2 Zielstellung 1.3 Grundlagen der Steuerung und Interaktion 1.4 Vorhandenes Steuersystem 2 Alternative Steuergeräte 2.1 Überblick 2.2 Nintendo Wii-Remote 2.2.1 Hardware 2.2.2 Verbindungsherstellung 2.2.3 Anwendungsmöglichkeiten 3 Emulation 3.1 GlovePIE 3.2 PPJoy 3.3 IDO:ImmersiveWorkspace 3.4 Umsetzung der Desktopsteuerung 3.5 Umsetzung der Powerwall-Steuerung 3.6 Zwischenfazit 4 Virtual Reality Peripheral Network 4.1 Grundlagen 4.2 Nutzung von VRPN durch IC:IDO 4.3 Nutzung der Wii-Remote 5 Zusammenfassung und Ausblick

Cycling offers many benefits, such as reducing traffic congestion, Iower emissions and health benefits. To further promote cycling, the cyclists' perceived safety needs to be addressed. In this context, automated vehicles offer high potential for designing safe and comfortable interactions with cyclists in the future. A key parameter in these interactions constitutes the proximity of vehicles passing cyclists to avoid causing discomfort. To evaluate specific scenarios with varying proximity, cycling simulators provide a safe and standardized environment for traffic safety research. Therefore, there are numerous efforts to implement cycling simulators for use in research. However, it is important to verify the simulator validity to ensure the generalizability of results. In this work, an implementation of a virtual reality (VR) cycling simulation is presented and it is aimed to investigate the simulator validity in terms of perceived criticality in traffic conflict scenarios as well as the participants' experience of presence within the VR cycling simulation. [from Introduction]

Im Rahmen des von der europäischen Kommission geförderten Forschungsvorhaben Real-Time Mining (Förderkennzeichen 641989) wurde eine Leitstand-Software entwickelt, mit der die heterogenen Daten der verschiedenen Partner in einer homogenen Benutzeroberfläche visualisiert und analysiert werden können. Das Visualisierungscockpit ist ein leistungsstarkes Modul, das die interaktive Darstellung von Lagerstättenmodellen, die 3DExtraktionsplanung, integrierte Daten des Positionierungssystems sowie die Visualisierung von Sensor- und Maschinenleistungsdaten beinhaltet. Neue Hardware-Technologien bieten heutzutage eine Vielzahl von Möglichkeiten für die innovative Umsetzung von Visualisierungslösungen. Der Einsatz von Virtual-Reality-Brillen ermöglicht eine immersive Erforschung der 3D-Daten. Dies ist noch intuitiver und komfortabler als eine 'klassische' 3D-Visualisierung und bietet große Möglichkeiten zur Unterstützung einer optimierten Entscheidungsfindung. Insbesondere in der Bergbauindustrie stehen sehr heterogene und komplexe Datensätze zur Verfügung. Um die Exploration dieser Daten besonders intuitiv zu gestalten, ist der Einsatz der VR-Technologie besonders naheliegend und daher wurde die Cockpit-Software als „VR-ready“ konzipiert. Die Implementierung basiert auf modernsten Technologien unter Berücksichtigung spezieller Softwareentwicklungsanforderungen wie Benutzerfreundlichkeit, Performance, Kompatibilität, Modularität und Erweiterbarkeit. / As part of the research project funded by the European Commission (number 641989), a control station software was developed with which the heterogeneous data of the various partners can be visualized and analyzed in a homogeneous user interface. The visualization cockpit is a high-performance module that includes the visualization of deposit-model, 3D extraction planning, integrated data of the positioning-system as well as the visualization of sensor and machine performance data. New hardware technologies offer a variety of possibilities for innovative implementation of visualization solutions. The use of virtual reality glasses enables immersive exploration of the 3D data. This is even more intuitive and convenient than a “classic” 3D visualization and offer great opportunities to support optimized decision making. Especially in the mining industry very heterogeneous and complex data sets are available. To make the exploration of the data particularly intuitive, the use of VR technology is particularly obvious. The implementation of the cockpit software is carried out based on the latest technologies with respect to special software development requirements such as user-friendliness, performance, compatibility, modularity and expandability.

Der Maschinenbau benötigt zum Erhalt seiner Innovationsfähigkeit neue, ganzheitliche Ansätze, die die vollständige Digitalisierung der Produktentwicklung bis zur digitalen Produktion/Fabrik und auch die Geschäftsprozesse, das Produktionsmanagement und gesamtwirtschaftliche Aspekte einschließen. Ziel der Profillinie ist es, Ressourcen und Kompetenzen zu bündeln und unter Beachtung des industriellen Umfeldes und der Veränderungen im Forschungsumfeld in Deutschland und Europa eine “kritische Masse” an F&E-Potenzial zu schaffen, die es erlaubt, an der Spitze der Maschinenbauforschung zu agieren.

This thesis addresses the question of how to teach dynamic motor skills to synthetic humanoids. A general approach based on imitation learning is presented and evaluated on a number of synthetic humanoids, as well as a number of different motor skills. The approach allows for intuitive and natural specification of motor skills without the need for expert knowledge. Using this approach we show that various important problems in robotics and computer animation can be tackled, including the synthesis of natural grasping, the synthesis of locomotion behavior or the physical interaction between humans and robots.

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Die numerische Simulation ist ein unverzichtbares Werkzeug bei der Produktentwicklung geworden. Bereits in den frühen Phasen von Studien und Konzepten können unterschiedliche Lösungsansätze für eine Aufgabenstellung bewertet werden. In diesem Zusammenhang wird von virtuellen Prototypen gesprochen. Bei der Simulation mobiler Arbeitsmaschinen erfordert das die Einbindung des Bedieners. Die technologische Leistungsfähigkeit wird wesentlich durch die Interaktion zwischen Bediener und Maschine geprägt. Die Beschreibung des Bedieners durch mathematische Modelle ist bis zum gegenwärtigen Zeitpunkt nicht mit belastbaren Resultaten erfolgt. Die Entwicklungen im Bereich der Simulationstechnologie und der Computergrafik ermöglichen die Durchführung interaktiver Simulationen in komplexen virtuellen Welten. Damit lässt sich der Bediener direkt in die Simulation einbinden und es können zusätzliche Potenziale, wie z. B. bei der Untersuchung der Mensch-Maschine-Interaktion erschlossen werden. Durch die interaktive Simulation in Virtual-Reality-Systemen werden neue Anforderungen an die Simulationssoftware gestellt. Zur Interaktion mit dem Bediener müssen die Eingaben aus den Bedienelementen in Echtzeit verarbeitet und audiovisuelle Ausgaben generiert werden. Dabei sind neben den mathematisch-physikalischen Aspekten der Simulation auch Problemfelder wie Synchronisation, Kommunikation, Bussysteme und Computergrafik zu behandeln. Die Anpassung des Simulationssystems an unterschiedliche Aufgabenstellungen erfordert ein flexibel konfigurierbares Softwaresystem. Als Lösung dieser Aufgabenstellung wird eine Softwarearchitektur vorgestellt, welche die unterschiedlichen Problemfelder durch klar voneinander abgegrenzte Komponenten mit entsprechenden Schnittstellen behandelt. Das entstandene Softwaresystem ist flexibel und erweiterbar. Die Simulationsaufgabe wird durch die Konfiguration des Komponentensystems spezifiziert. Die entstehenden Konfigurationsdateien bilden die Anwendungslogik ab und stellen daher einen der wesentlichen Kostenfaktoren bei der Realisierung interaktiver Simulationen dar. Zur Erhöhung der Wiederverwendbarkeit bestehender Konfigurationsfragmente wird ein kompositionsbasierter Ansatz auf der Basis von Skriptsprachen gewählt. / Numerical simulation has evolved into an indispensable tool in modern product development. Even in the early design phases of studies and concepts several different approaches for one individual task can be evaluated. In this context the term virtual prototypes can be used. For effective simulation of mobile construction site machinery incorporation of the operator\'s influence is required. The technological performance of the machinery is essentially influenced by the interaction between the operator and the machine. Currently, there are no known mathematical models describing the operator\'s behaviour, which give substantiated results. The latest developments in computing technology and computer graphics facilitate interactive simulations in complex virtual worlds. This allows not only the operator to be linked to the simulation but also the investigation of additional research areas such as human-machine-interaction. The application of interactive simulation in virtual reality systems places new demands on the simulation software. Due to the interaction not only input signals from the instruments have to be processed but also audio and visual output has to be generated in real time. In addition to the mathematical and physical aspects of simulation, problems in the areas of synchronisation, communication, bus systems and computer graphics also have to be solved. The adaption of the simulation system to new tasks requires a flexible and highly configurable software system. As a response to these demands, a software architecture is presented which partitions the various problems into finite components with corresponding interfaces. The partitioning results in a flexible and extendable software system. The simulation task is specified by the configuration of the component system. The resulting configuration files reflect the application logic and therefore represent one of the main cost factors in the realisation of the interactive simulations. A composition-based approach is chosen as it raises the level of reuse of existing configuration fragments. This approach is based on scripting languages.

Weltweit führende Hersteller von Markenprodukten sind ihrem Anspruch verpflichtet, Benchmark der Branche für Qualität, Design, Innovation und Gebrauchswert ihrer Produkte zu sein. Dieses Ziel zu wettbewerbsfähigen Preisen und in immer kürzeren Innovationszyklen zu erreichen, ist kein zufälliges Ergebnis, sondern das Resultat visionärer Unternehmensstrategien, die schon früh auf standardisierte Produktentstehungsprozesse und durchgängige, unterstützende IT-Systeme im Rahmen eines konsequenten Product Lifecycle Management (PLM) setzen.