ii Konstruktive Exploration räumlicher Daten Konstruktive Exploration räumlicher Daten iii Kurzfassung In dieser Arbeit wird ein neues Medium zur Darstellung räumlicher Strukturen für Blinde entwickelt, virtuelle taktile Karten. Dabei handelt es sich um ein flächiges, computerbasiertes Medium zur Darstellung räumlicher Daten, das mit tastähnlichen Bewegungen bedient wird. Die Ausgabe erfolgt akustisch und über Kraftrückkopplung. Es wird der Ansatz der konstruktiven räumlichen Exploration

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... ellt. Dabei handelt es sich um eine neuartige Technik zur Erlangung räumlicher Informationen durch angeleitetes stückweises Zusammensetzen einer physischen Repräsentation mit Hilfe eines interaktiven Computersystems. Es werden Methoden zur konstruktiven Exploration virtueller taktiler Karten entwickelt, mit denen ertastbare räumliche Darstellungen erkundet und erlernt werden können. Diese Methoden werden in zwei verschiedenen Interaktionsansätzen umgesetzt: einerseits in einem System mit physischen Bausteinen, deren Positionen von einem Bildverarbeitungssystem bestimmt werden, und andererseits in einem System mit Kraftrückkopplung zur dreidimensionalen tastbaren Darstellung von simulierten Bausteinen. Der Entwurf und die Implementierung von Systemen zur konstruktiven Exploration werden beschrieben. Es werden die neuentwickelten Methoden vorgestellt, mit denen die verwendeten digitalen Kartendaten an die beiden Ausgabegeräte angepasst werden. Die formale Evaluation des ersten und ein Kurztest des zweiten Ansatzes werden beschrieben, welche die Benutzbarkeit der Systeme zeigen. Abstract In this work, a new medium to display spatial structures to blind people is presented: virtual tactile maps. A virtual tactile map is a planar, computer-based medium for the display of spatial data which is operated by touch. Data is presented acoustically and via force feedback. The constructive spatial exploration approach is introduced. This is a novel technique to learn spatial information through guided piece-wise assembly of a physical representation with the aid of an interactive computer system. Methods for constructive exploration of virtual tactile maps are presented, by which haptic spatial models can be explored and learned. The approaches are implemented through two different interaction techniques: a system with physical building blocks being tracked by an image processing system, on the one hand, and a system with force feedback for the three-dimensional haptic display of simulated building blocks on the other hand. The design and implementation of systems for constructive exploration are described and novel methods to adapt digital map data to the two output devices are presented. The formal evaluation of the first approach and a small test of the second approach are described, which show the usability of the systems.