Abstract

The topic of this work is the transformation of real-world human activity into virtual environments. More specifically, the topic is the process of identifying various aspects of visible human activity with sensor networks and studying the different ways how the identified activity can be visualized in a virtual environment. The transformation of human activities into virtual environments is a rather new research area. While there is existing research on sensing and visualizing human activity in virtual environments, the focus of the research is carried out usually within a specific type of human activity, such as basic actions and locomotion. However, different types of sensors can provide very different human activity data, as well as lend itself to very different use-cases. This work is among the first to study the transformation of human activities on a larger scale, comparing various types of transformations from multiple theoretical viewpoints. This work utilizes constructs built for use-cases that require the transformation of human activity for various purposes. Each construct is a mixed reality application that utilizes a different type of source data and visualizes human activity in a different way. The constructs are evaluated from practical as well as theoretical viewpoints. The results imply that different types of activity transformations have significantly different characteristics. The most distinct theoretical finding is that there is a relationship between the level of detail of the transformed activity, specificity of the sensors involved and the extent of world knowledge required to transform the activity. The results also provide novel insights into using human activity transformations for various practical purposes. Transformations are evaluated as control devices for virtual environments, as well as in the context of visualization and simulation tools in elderly home care and urban studies.

Tiivistelmä

Tämän väitöskirjatyön aiheena on ihmistoiminnan muuntaminen todellisesta maailmasta virtuaalitodellisuuteen. Työssä käsitellään kuinka näkyvästä ihmistoiminnasta tunnistetaan sensoriverkkojen avulla erilaisia ominaisuuksia ja kuinka nämä ominaisuudet voidaan esittää eri tavoin virtuaaliympäristöissä. Ihmistoiminnan muuntaminen virtuaaliympäristöihin on kohtalaisen uusi tutkimusalue. Olemassa oleva tutkimus keskittyy yleensä kerrallaan vain tietyntyyppisen ihmistoiminnan, kuten perustoimintojen tai liikkumisen, tunnistamiseen ja visualisointiin. Erilaiset anturit ja muut datalähteet pystyvät kuitenkin tuottamaan hyvin erityyppistä dataa ja siten soveltuvat hyvin erilaisiin käyttötapauksiin. Tämä työ tutkii ensimmäisten joukossa ihmistoiminnan tunnistamista ja visualisointia virtuaaliympäristössä laajemmassa mittakaavassa ja useista teoreettisista näkökulmista tarkasteltuna. Työssä hyödynnetään konstrukteja jotka on kehitetty eri käyttötapauksia varten. Konstruktit ovat sekoitetun todellisuuden sovelluksia joissa hyödynnetään erityyppistä lähdedataa ja visualisoidaan ihmistoimintaa eri tavoin. Konstrukteja arvioidaan sekä niiden käytännön sovellusalueen, että erilaisten teoreettisten viitekehysten kannalta. Tulokset viittaavat siihen, että erilaisilla muunnoksilla on selkeästi erityyppiset ominaisuudet. Selkein teoreettinen löydös on, että mitä yksityiskohtaisemmasta toiminnasta on kyse, sitä vähemmän tunnistuksessa voidaan hyödyntää kontekstuaalista tietoa tai tavanomaisia datalähteitä. Tuloksissa tuodaan myös uusia näkökulmia ihmistoiminnan visualisoinnin hyödyntämisestä erilaisissa käytännön sovelluskohteissa. Sovelluskohteina toimivat ihmiskehon käyttäminen ohjauslaitteena sekä ihmistoiminnan visualisointi ja simulointi kotihoidon ja kaupunkisuunnittelun sovellusalueilla.