Published January 29, 2014
| Version v1
Publication
Open
Correcting Drift, Head and Body Misalignments between Virtual and Real Humans
- 1. Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Description
Head-mounted displays (HMD) allow a personal and immersive viewing of virtual environments, and can be used with almost any desktop computer. Most HMDs have inertial sensors embedded for tracking the user head rotations. These low-cost sensors have high quality and availability. However, even if they are very sensitive and precise, inertial sensors work with incremental information, easily introducing errors in the system. The most relevant is that head tracking suffers from drifting. In this paper we present important limitations that still prevent the wide use of inertial sensors for tracking. For instance, to compensate for the drifting, users of HMD-based immersive VEs move away from their suitable pose. We also propose a software solution for two problems: prevent the occurrence of drifting in incremental sensors, and avoid the user from move its body in relation to another tracking system that uses absolute sensors (e.g. MS Kinect). We analyze and evaluate our solutions experimentally, including user tests. Results show that our comfortable pose function is effective on eliminating drifting, and that it can be inverted and applied also to prevent the user from moving their body away of the absolute sensor range. The efficiency and accuracy of this method makes it suitable for a number of applications in immersive VR.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تتيح الشاشات المثبتة على الرأس مشاهدة شخصية وغامرة للبيئات الافتراضية، ويمكن استخدامها مع أي كمبيوتر مكتبي تقريبًا. تحتوي معظم أجهزة HMD على مستشعرات بالقصور الذاتي مضمنة لتتبع دوران رأس المستخدم. تتمتع هذه المستشعرات منخفضة التكلفة بجودة وتوافر عاليين. ومع ذلك، حتى لو كانت حساسة ودقيقة للغاية، فإن أجهزة الاستشعار بالقصور الذاتي تعمل مع المعلومات الإضافية، مما يؤدي بسهولة إلى حدوث أخطاء في النظام. والأكثر صلة هو أن تتبع الرأس يعاني من الانجراف. نقدم في هذه الورقة قيودًا مهمة لا تزال تمنع الاستخدام الواسع لأجهزة الاستشعار بالقصور الذاتي للتتبع. على سبيل المثال، للتعويض عن الانجراف، يبتعد مستخدمو VEs الغامرة القائمة على HMD عن وضعهم المناسب. نقترح أيضًا حلًا برمجيًا لمشكلتين: منع حدوث الانجراف في أجهزة الاستشعار الإضافية، وتجنب المستخدم من تحريك جسمه فيما يتعلق بنظام تتبع آخر يستخدم أجهزة استشعار مطلقة (مثل MS Kinect). نقوم بتحليل وتقييم حلولنا بشكل تجريبي، بما في ذلك اختبارات المستخدم. تظهر النتائج أن وظيفة الوضعية المريحة لدينا فعالة في القضاء على الانجراف، وأنه يمكن عكسها وتطبيقها أيضًا لمنع المستخدم من تحريك جسمه بعيدًا عن نطاق المستشعر المطلق. إن كفاءة ودقة هذه الطريقة تجعلها مناسبة لعدد من التطبيقات في الواقع الافتراضي الغامر.Translated Description (French)
Les écrans montés sur la tête (HMD) permettent une visualisation personnelle et immersive des environnements virtuels et peuvent être utilisés avec presque n'importe quel ordinateur de bureau. La plupart des HMD ont des capteurs inertiels intégrés pour suivre les rotations de la tête de l'utilisateur. Ces capteurs à faible coût ont une qualité et une disponibilité élevées. Cependant, même s'ils sont très sensibles et précis, les capteurs inertiels fonctionnent avec des informations incrémentielles, introduisant facilement des erreurs dans le système. Le plus pertinent est que le suivi de la tête souffre de dérive. Dans cet article, nous présentons des limitations importantes qui empêchent encore l'utilisation généralisée de capteurs inertiels pour le suivi. Par exemple, pour compenser la dérive, les utilisateurs d'EV immersives basées sur HMD s'éloignent de leur pose appropriée. Nous proposons également une solution logicielle pour deux problèmes : éviter l'apparition de dérives dans les capteurs incrémentiels, et éviter que l'utilisateur ne déplace son corps par rapport à un autre système de suivi qui utilise des capteurs absolus (par exemple MS Kinect). Nous analysons et évaluons nos solutions de manière expérimentale, y compris les tests utilisateurs. Les résultats montrent que notre fonction de pose confortable est efficace pour éliminer la dérive, et qu'elle peut être inversée et appliquée également pour empêcher l'utilisateur de déplacer son corps hors de la plage absolue du capteur. L'efficacité et la précision de cette méthode la rendent adaptée à un certain nombre d'applications en VR immersive.Translated Description (Spanish)
Las pantallas montadas en la cabeza (HMD) permiten una visualización personal e inmersiva de los entornos virtuales, y se pueden utilizar con casi cualquier ordenador de sobremesa. La mayoría de los HMD tienen sensores inerciales integrados para rastrear las rotaciones de la cabeza del usuario. Estos sensores de bajo coste tienen una alta calidad y disponibilidad. Sin embargo, incluso si son muy sensibles y precisos, los sensores inerciales funcionan con información incremental, introduciendo fácilmente errores en el sistema. Lo más relevante es que el seguimiento de la cabeza sufre de deriva. En este documento presentamos importantes limitaciones que aún impiden el amplio uso de sensores inerciales para el seguimiento. Por ejemplo, para compensar la deriva, los usuarios de VE inmersivos basados en HMD se alejan de su postura adecuada. También proponemos una solución de software para dos problemas: evitar la aparición de deriva en los sensores incrementales y evitar que el usuario mueva su cuerpo en relación con otro sistema de seguimiento que utiliza sensores absolutos (por ejemplo, MS Kinect). Analizamos y evaluamos nuestras soluciones experimentalmente, incluyendo pruebas de usuario. Los resultados muestran que nuestra cómoda función de postura es efectiva para eliminar la deriva, y que se puede invertir y aplicar también para evitar que el usuario mueva su cuerpo fuera del rango absoluto del sensor. La eficiencia y precisión de este método lo hace adecuado para una serie de aplicaciones en realidad virtual inmersiva.Files
630.pdf
Files
(5.2 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:3eb33216f04c79c0215b6665fbf4717c
|
5.2 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تصحيح الانحرافات والرأس والجسم بين البشر الظاهريين والحقيقيين
- Translated title (French)
- Correction de la dérive, des désalignements de la tête et du corps entre les humains virtuels et réels
- Translated title (Spanish)
- Corrección de la deriva, la cabeza y las desalineaciones corporales entre humanos virtuales y reales
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W1865092792
- DOI
- 10.5753/jis.2013.635