University of Oulu

Scaling data visualizations in strategic extended reality maps and optimizing cognitive jumps between visualizations for better situational awareness

Saved in:
Author: Ukkola, Minttu1
Organizations: 1University of Oulu, Faculty of Information Technology and Electrical Engineering, Department of Computer Science and Engineering, Computer Science
Format: ebook
Version: published version
Access: open
Online Access: PDF Full Text (PDF, 0.3 MB)
Pages: 22
Persistent link: http://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-202206062606
Language: English
Published: Oulu : M. Ukkola, 2022
Publish Date: 2022-06-07
Thesis type: Bachelor's thesis
Description:

Abstract

This thesis seeks to point out different graphical methods for creating an immersive extended reality map with minimal loss in situational awareness during scene transitions. Virtual maps are often required to work swiftly and accurately but also to depict the actual environment as detailed as possible. These requirements may result in a cluttered three dimensional (3D) view where a person is able to see too many unwanted objects obstructing the view. In order for the person to solve this, they need to relocate in the scene. Relocating in the scene, through multiple objects on different levels of the map may result in the loss of situational awareness. To regain the situational awareness a person needs to take their time to observe and identify the environment. This may take a while depending on the complexity of the view, but nonetheless it will take time from the person, resulting in an unwanted user experience.

To get an insight on how to solve the problem described above, multiple research papers were gathered. The gathered material covered graphical issues and human behavior within the virtual environment. While many of the papers focused heavily on the technical implementation of the related tests, it was possible to use Endsley’s theory on situational awareness as a reference to reflect on the possible solutions for reducing the loss of situational awareness during cognitive jumps.

To form an estimation on if the graphical implementations mentioned in the gathered material would be beneficial for maintaining situational awareness during cognitive jumps, a hypothetical application was designed. The demonstration application was inspired by Google Maps and Street View and was using the vicinity of the Empire State building as demonstration location, as it is highly obstructed by massive infrastructure. While the logical usage of the graphical features was simple to determine in a way that the user would avoid any direct obstructions in the map view, it is hard to tell however, if the situational awareness can be maintained when using the application by moving around. In order to determine if the graphical features have positive effect on the situational awareness, a test application with multiple test distances for graphical effects and multiple test users would be required. However, the effectiveness of these features is based on the mapping study into literature and still need to be validated.

Datan visualisoinnin skaalaus strategisissa jatketun todellisuuden kartoissa ja kognitiivisten hyppyjen optimointi paremman tilanne tietoisuuden saavuttamiseksi

Tiivistelmä

Tämä opinnäytetyö pyrkii kartoittamaan erilaisia graafisen toteutuksen metodeja, joilla voidaan toteuttaa immersiivinen laajennetun todellisuuden kartta, jossa käyttäjä ei menetä tilannetietoisuutta näkymän siirtymien aikana. Virtuaalikarttojen on usein toimittava nopeasti ja tarkasti mutta silti kuvattava vastaava ympäristö niin tarkasti kuin mahdollista. Nämä vaatimukset saattavat johtaa sekavaan kolmiulotteiseen (3D) näkymään, jossa henkilö näkee liian monta ei-haluttua objektia, jotka peittävät näkymää. Jotta henkilö pystyy välttämään tämän, hänen on siirryttävä näkymässä. Näkymässä siirtyminen useiden objektien ja kartan tasojen läpi voi johtaa tilannetietoisuuden menettämiseen. Jotta tilannetietoisuus voidaan jälleen saavuttaa, henkilön täytyy havainnoida ja tunnistaa ympäristö. Tämä saattaa viedä hetken riippuen näkymän kompleksisuudesta, mutta joka tapauksessa vieden aikaa henkilöltä johtaen ei-haluttuun käyttäjäkokemukseen.

Jotta voitiin saada käsitys, miten yllä mainittu ongelma voidaan ratkaista, koottiin useita tutkimuspapereita. Kerätty materiaali käsitteli graafisia ongelmia ja ihmisen käyttäytymistä virtuaaliympäristössä. Vaikka monet paperit keskittyivät voimakkaasti niihin liittyvien testien tekniseen toteutukseen, oli mahdollista käyttää Endsleyn teoriaa tilannetietoisuudesta referenssinä pohdittaessa mahdollisia ratkaisuja vähentämään tilannetietoisuuden menettämistä kognitiivisten hyppyjen aikana.

Jotta voitiin luoda arvio, ovatko kerätyssä materiaalissa mainitut graafiset toteutukset hyödyksi tilannetietoisuuden ylläpitämisessä kognitiivisten hyppyjen aikana, suunniteltiin hypoteettinen prototyyppisovellus. Prototyyppisovellus sai vaikutteita Google Maps- ja Street view -sovelluksista ja käytti Empire State Buildingin lähiympäristöä demonstraatiosijaintina. Sillä sijainto on erittäin katettu massiivisella infrastruktuurilla. Vaikka looginen graafisten ominaisuuksien käyttötapa oli yksinkertainen määrittää siten että käyttäjä välttäisi suorat esteet karttanäkymässä, on kuitenkin vaikea määrittää voiko tilannetietoisuuden ylläpitää, kun applikaatiota käytetään liikkumalla. Jotta voitaisiin määrittää, onko graafisilla ominaisuuksilla positiivinen vaikutus tilannetietoisuuteen, tarvittaisiin testisovellus useilla testietäisyyksillä graafisille efekteille, ja useita testikäyttäjiä. Nyt kuitenkin näiden ominaisuuksien tehokkuus nojaa kirjallisuuskatsaukseen ja ne vaativat edelleen testausta.

see all

Subjects:
Copyright information: © Minttu Ukkola, 2022. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited.