Laserpointer-Interaktion für große, hochauflösende Displays

Abstract

ZusammenfassungAufgrund des limitierten Sehvermögens des Menschen muss sich ein Anwender vor großen, hochauflö-senden Displays frei bewegen können, um kleinste Details pixelgenau wahr zu nehmen oder einen Überblick über die gesamte Darstellungsfläche von mehreren Quadratmetern zu erhalten. Im Gegensatz zu konventionellen Eingabegeräten wie Maus und Tastatur beschränken Laserpointer den Anwender nicht in seiner Bewegungsfreiheit, sondern ermöglichen unabhängig von der Position zum Display eine sehr intuitive und direkte Art der Interaktion. In diesem Beitrag wird eine Interaktionsbibliothek vorgestellt, welche im Hinblick auf Präzision und verzögerungsfreier Steuerung erstmals auch den Einsatz von Laserpointer-Tracking bei großen, hochauflösenden Displays ermöglicht. In einem Vergleichsexperiment wurde die Interaktionsbibliothek in Kombination mit einem Infrarotlaserpointer gegenüber einer klassischen Maus als Standardeingabegerät bei unterschiedlichen Distanzen evaluiert. Der signifikante Performancevorteil der Maus von 12,5% scheint in Anbetracht der gewonnenen Bewegungsfreiheit und der unmittelbaren Interaktionsweise mit dem Laserpointer eher gering ins Gewicht zu fallen. Im Vergleich zu bisherigen Systemen konnte der Rückstand des Laserpointers um über 50% reduziert werden, was größtenteils auf die geringe Bewegungslatenz, das präzise Tracking und die wirksame Kompensation des Zitterns der Hand zurückzuführen ist. Ferner wurde bei der Studie ein signifikanter Distanzeffekt beim Laserpointer hinsichtlich Performance und Fehlerrate festgestellt.

Gesture interaction at a distance

“…To increase pointing accuracy, jitter reduction is a requirement. König et al [113] showed that an infrared laser pointer can be successfully employed to create a virtual cursor that can be stabilized using prediction filtering algorithms. An operator was switching between the application-states in our prototype.…”

“…External tracking via computer vision solutions is described in Section 2.4.3 and via (absolute) position sensors in Section 2.4.4. Internal tracking is done in the popular Nintendo Wiimote by detecting fixed infrared light sources with an on-board camera, see Figure 2.4b, or by using a laser pointer that projects onto a surface [113]. Relative position sensors are also applied in handheld devices.…”

“…By addressing purely gesture-based input we come across the problem of how to select or manipulate objects in the absence of other modalities that can 'click'. A popular solution is to use dwell time thresholds that activate a select command whenever the user points to a target for some time, with a hand-held device [113], extended index finger [214] or eye-tracker for gaze location estimation [241]. Even though this solution is a simple one, it introduces a fixed, constant lag insofar that the interactions can suffer from the "Midas touch effect" [74] 1 .…”

“…This is the tracking-state (#1) in our four-state model. It is possible to point directly at a target, which translates to ray-casting, or to point indirectly which is often due to an input device that serves as a go-between, for example, a multi-touch table [73], mouse [128] or light pen [113]. Direct pointing, or raycasting, has been described in Section 3.4 as the most popular gesture for pointing [8; 187; 172; 214].…”

“…In this prototype we used red lasers (650 nm, 1mW, laser class 2) so that the user was directly aware of where he was pointing. König et al [113] used infrared lasers for this task so that the users could not see where they were actually pointing. That fact is used to display a purely digital 'laser' dot that can be stabilized by means of jitter reduction.…”