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Bieber, Gerald; Seidel, Robert; Portwich, Rene

SARA - Subjective and Objective Data Acquisition for Physiotherapy Treatment Support

2017

Association for Computing Machinery (ACM): Proceedings of the 10th International Conference on PErvasive Technologies Related to Assistive Environments : PETRA 2017. New York: ACM, 2017. (ACM International Conference Proceedings Series (ICPS) 448), pp. 403-407

ACM International Conference on PErvasive Technologies Related to Assistive Environments (PETRA) <10, 2017, Island of Rhodes, Greece>

The work of physiotherapists is very important for the cure of patients. Physiotherapy has a long historical background. Physiotherapists are working almost manually, treat pain and movement restrictions, support rehabilitation and support the recovering of strength and wellbeing. The healing of the patients is a slow process and subjective impressions about pain or discomfort are important for the quality and adjustment of the treatment. The quality of treatment is dependent by the skills and knowledge of the therapist. Unfortunately, objective indicators of a good or successful treatment in the area of physiotherapy are rare; a comprehensive documentation after the therapy is often missing. With SARA, a platform for physiotherapy treatment support, the physiotherapist have received a new tool that allows an objective assessment of the treatment progress, the condition of their patients, and a documentation about the physical performance and further needs. This paper describes the concept and the measurement methods for the unobtrusive monitoring of the treatment quality and the results of the therapy.

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Matthies, Denys J.C.; Bieber, Gerald; Kaulbars, Uwe

AGIS: Automated Tool Detection & Hand-Arm Vibration Estimation using an Unmodified Smartwatch

2016

Matthies, Denys J.C. (Ed.) et al.: iWOAR 2016 : 3rd international Workshop on Sensor-based Activity Recognition and Interaction. New York: ACM Press, 2016. (ACM International Conference Proceedings Series 1183), Art. No. 8, 4 p.

International Workshop on Sensor-based Activity Recognition (iWOAR) <3, 2016, Rostock, Germany>

Over the past three decades, it has been known that longlasting and intense hand-arm vibrations (HAV) can cause serious diseases, such as the Raynaud- / White Finger- Syndrome. In order to protect workers nowadays, the longterm use of tools such as a drill, grinder, rotary hammer etc. underlie strict legal regulations. However, users rarely comply with these regulations because it is quite hard to manually estimate vibration intensity throughout the day. Therefore, we propose a wearable system that automatically counts the daily HAV exposure doses due to the fact that we are able to determine the currently used tool. With the implementation of AGIS, we demonstrate the technical feasibility of using the integrated microphone and accelerometer from a commercial smartwatch. In contrast to prior works, our approach does not require a technical modification of the smartwatch nor an instrumentation of the environment or the tool. A pilot study shows our proofof- concept to be applicable in real workshop environments.

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Bieber, Gerald; Trimpop, John; Kaulbars, Uwe; Hofmann, Anton

Individuelle Bestimmung der Hand-Arm-Vibrationsdosis mit Smartwatches

2016

VDI Wissensforum GmbH: 6. VDI Tagung Humanschwingungen 2016. Düsseldorf: VDI Verlag, 2016. (VDI Berichte 2277), pp. 111-126

VDI Tagung Humanschwingungen <6, 2016, Würzburg, Germany>

Langanhaltende und intensive Vibrationseinwirkungen auf das Hand-Arm-System können zu schwerwiegenden Erkrankungen führen. Die Abschätzung einer Gefährdung hinsichtlich der Hand-Arm-Vibration (HAV) wird unter Berücksichtigung der Expositionsdauer sowie der Vibrationsintensität durchgeführt. Die subjektive Erfassung oder der Einsatz von Messgeräten zur Bestimmung der Expositionsdauer ist kostenintensiv, stört den Arbeitsablauf oder kann aufgrund des hohen Aufwandes nur sehr sporadisch und selten durchgeführt werden. Bedingt durch die Miniaturisierung in der Elektronik sind nun kostengünstige Smartwatches auf dem Markt, die eine Vielzahl von integrierten Sensoren enthalten. Obwohl die Smartwatches über leistungsfähige Beschleunigungs-, Drehraten- sowie Akustiksensoren sowie eine effiziente Verarbeitungseinheit verfügen, ist es bisher unklar, ob diese Systeme tatsächlich zur Bewertung der Hand-Arm-Vibration (HAV) eingesetzt werden können. In einer Machbarkeitsstudie wurden unter Laborbedingungen und in Feldversuchen Beschleunigungs- und Mikrofondaten während der Ausführung von Arbeiten mit vibrierenden Arbeitsgeräten erfasst und analysiert. Dabei wurde untersucht, welche Verfahren zur Vibrationsmustererkennung geeignet und welche Erhebungsparameter auszuwählen sind. Durch eine Klassifizierung der Messdaten wurde auf die genutzten Arbeitsgeräte sowie die Expositionszeiträume geschlossen. Als Ergebnis der Untersuchung wurden die Möglichkeiten und Rahmenbedingungen für eine individuelle Bestimmung der HA-Vibrationsdosis mit Smartwatches bestimmt und bewertet.

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Schröder, Max; Bader, Sebastian; Bieber, Gerald; Kirste, Thomas

IT-basiertes Aktivitätsmanagement in der Individualisierten Stationären Betreuung von Menschen mit Demenz

2016

VDE e.V.: Zukunft Lebensräume 2016 : Aktives Assistiertes Leben, CD-ROM. VDE-Verlag, 2016, pp. 228-234

Zukunft Lebensräume <2016, Frankfurt/Main, Germany>

An einer Demenzerkrankung leiden in Deutschland derzeit etwa 1,5 Millionen Menschen, von denen viele in einer Pflegeeinrichtung versorgt werden müssen. Der vorliegende Beitrag beschreibt das Konzept eines IT-basierten Aktivitätsmanagement-Assistenten zur Betreuung dieser Menschen. Hierbei wird die aktuelle Situation objektiv mittels einer Smart-Watch und ihrer Sensoren erfasst. Basierend darauf können falls notwendig unterstützende Interventionsmaßnahmen ausgeqählt werden. Dadurch kann das Pflegepersonal von einigen ihrer Alltagsaufgaben entlastet und somit die Pflegetätigkeit effizienter werden.

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Matthies, Denys J.C.; Haescher, Marian; Bieber, Gerald; Urban, Bodo

iWOAR 2016: 3rd international Workshop on Sensor-based Activity Recognition and Interaction

2016

New York : ACM Press, 2016

International Workshop on Sensor-based Activity Recognition (iWOAR) <3, 2016, Rostock, Germany>

ACM International Conference Proceedings Series 1183

Wearable sensors potentially enable for a better and unobtrusive recognition of human activity and the state of rest, sleep, stress and drive the ongoing trend of the quantified self-movement. As an enabling technology, powerful, while yet inexpensive MEMS-Chips (micro-electro-mechanical system) push the penetration of a broad variety of mobile devices. Thereby, these devices gain high interest, not only in terms of general customer products, but also as integrated systems in an industrial context, either way to enable continuous monitoring of complex life processes and workplace situations. Another challenge that research is facing concerns the limited human abilities of interaction in context of mobility and in situations, in which high attention is being demanded. New and alternative ways are needed to be found in order to take advantage of all human capabilities to enable safe and unobtrusive interaction.

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Matthies, Denys J.C.; Haescher, Marian; Bieber, Gerald; Salomon, Ralf; Urban, Bodo

SeismoPen: Pulse Recognition via a Smart Pen

2016

Association for Computing Machinery (ACM): Proceedings of the 9th International Conference on PErvasive Technologies Related to Assistive Environments : PETRA 2016. New York: ACM, 2016. (ACM International Conference Proceedings Series (ICPS) 01198), Article No. 36, 4 p.

ACM International Conference on PErvasive Technologies Related to Assistive Environments (PETRA) <9, 2016, Corfu, Greece>

We propose SeismoPen, an enhanced ballpoint pen, which is capable of calculating the patient's heart rate. This is enabled when being pressed the pen towards the patient's throat so it can sense and analyze the seismographic micro-eruption caused by the pulsing blood. We developed a suitable algorithm and tested three sensor setups in which we attached (1) a force-sensing resistor (FSR), (2) an accelerometer, and (3) a piezoelectric transducer to the pen's head. We also conducted a user study, which resulted in suggesting SeismoPen to be potentially more accepted by users, since it is less obtrusive than alternative measurement methods. In contrast to medical devices, this simple pen looks less perilous and potentially reduces the risk of triggering symptoms of a white coat hypertension.

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Haescher, Marian; Trimpop, John; Bieber, Gerald; Urban, Bodo

SmartMove: A Smartwatch Algorithm to Distinguish Between High- and Low-Amplitude Motions as well as Doffed-States by Utilizing Noise and Sleep

2016

Matthies, Denys J.C. (Ed.) et al.: iWOAR 2016 : 3rd international Workshop on Sensor-based Activity Recognition and Interaction. New York: ACM Press, 2016. (ACM International Conference Proceedings Series 1183), Art. No. 1, 8 p.

International Workshop on Sensor-based Activity Recognition (iWOAR) <3, 2016, Rostock, Germany>

In this paper, we describe a self adapting algorithm for smart watches to define individual transitions between motion intensities. The algorithm enables for a distinction between high-amplitude motions (e.g. walking, running, or simply moving extremities) low-amplitude motions (e.g. human microvibrations, and heart rate) as well as a general doffedstate. A prototypical implementation for detecting all three motion types was tested with a wrist-worn acceleration sensor. Since the aforementioned motion types are userspecific, SmartMove incorporates a training module based on a novel actigraphy-based sleep detection algorithm, in order to learn the specific motion types. In addition, our proposed sleep algorithm enables for reduced power consumption since it samples at a very low rate. Furthermore, the algorithm can identify suitable timeframes for an inertial sensor-based detection of vital-signs (e.g. seismocardiography or ballistocardiography).

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Haescher, Marian; Trimpop, John; Matthies, Denys J.C.; Bieber, Gerald; Urban, Bodo; Kirste, Thomas

aHead: Considering the Head Position in a Multi-sensory Setup of Wearables to Recognize Everyday Activities with Intelligent Sensor Fusions

2015

Kurosu, Masaaki (Ed.): Human-Computer Interaction. Proceedings Part II : Interaction Technologies. Springer International Publishing, 2015. (Lecture Notes in Computer Science (LNCS) 9170), pp. 741-752

International Conference on Human-Computer Interaction (HCII) <17, 2015, Los Angeles, CA, USA>

In this paper we examine the feasibility of Human Activity Recognition (HAR) based on head mounted sensors, both as stand-alone sensors and as part of a wearable multi-sensory network. To prove the feasibility of such setting, an interactive online HAR-system has been implemented to enable for multi-sensory activity recognition while making use of a hierarchical sensor fusion. Our system incorporates 3 sensor positions distributed over the body, which are head (smart glasses), wrist (smartwatch), and hip (smartphone). We are able to reliably distinguish 7 daily activities, which are: resting, being active, walking, running, jumping, cycling and office work. The results of our field study with 14 participants clearly indicate that the head position is applicable for HAR. Moreover, we demonstrate an intelligent multi-sensory fusion concept that increases the recognition performance up to 86.13 % (recall). Furthermore, we found the head to possess very distinctive movement patterns regarding activities of daily living.

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Sbehat, Mohammed; Bieber, Gerald (Betreuer); Urban, Bodo (Betreuer); Salomun, Ralf (Betreuer)

Berührungslose Vitaldaten und Aktivitätserkennung im Brutkasten

2015

Rostock, Univ., Master Thesis, 2015

Elektrostatische Felder werden durch bewegende Objekte, die sich im Wirkungsbereich der Felder befinden, beeinflusst. Diese Beeinflussung kann durch die sich verändernde Ladung und Kapazität gemessen werden. Befinden sich lebende Objekte in den elektrostatischen Feldern, so können Bewegungen, die beispielsweise durch die Atmung entstehen, gemessen werden. Bewegungen des menschlichen Körpers verursachen weiterhin eine Gegenbewegung im Inkubator, die durch entsprechende Bewegungssensoren gemessen werden können. Ziel der Masterarbeit ist die Analyse bestehender Verfahren von Vitaldaten- und Aktivitätserkennung bei Säuglingen mit dem Schwerpunkt der Analyse von elektrostatischen Feldsensoren, sowie die Tauglichkeit Inertialsensoren zur Messung von Vitalparametern bei Frühgeborenen im Brutkasten und welche Charakteristiken die gemessenen Signaleigenschaften aufweisen. In der vorliegenden Arbeit sind Recherchen zum aktuellen Stand der Technik, hinsichtlich der Messtechnik von berührungsloser Aktivitäts- und Vitaldatenerfassung bei Säuglingen, durchzuführen, besonders jedoch mit dem Schwerpunkt auf elektrostatische und Inertialsensoren. Des Weiteren sollen Anforderungen an die Eigenschaften der Messdaten, sowie an den Messaufbau, definiert werden. Im Anschluss wird ein Konzept entwickelt und umgesetzt werden können.

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Haescher, Marian; Matthies, Denys J.C.; Bieber, Gerald; Urban, Bodo

CapWalk: A Capacitive Recognition of Walking-Based Activities as a Wearable Assistive Technology

2015

Association for Computing Machinery (ACM): Proceedings of the 8th International Conference on PErvasive Technologies Related to Assistive Environments : PETRA 2015. New York: ACM, 2015. (ACM International Conference Proceedings Series (ICPS) 1032)

ACM International Conference on PErvasive Technologies Related to Assistive Environments (PETRA) <8, 2015, Corfu, Greece>

In this research project, we present an alternative approach to recognize various walking-based activities based on the technology of capacitive sensing. While accelerometry-based walking detections suffer from reduced accuracy at low speeds, the technology of capacitive sensing uses physical distance parameters, which makes it invariant to the duration of step performance. Determining accurate levels of walking activity is a crucial factor for people who perform walking with tiny step lengths such as elderlies or patients with pathologic conditions. In contrast to other gait analysis solutions, CapWalk is mobile and less affected by external influences such as bad lighting conditions, while it is also invariant to external acceleration artifacts. Our approach enables a reliable recognition of very slow walking speeds, in which accelerometer-based implementations can fail or provide high deviations. In CapWalk we present three different capacitive sensing prototypes (Leg Band, Chest Band, Insole) in the setup of loading mode to demonstrate recognition of sneaking, normal walking, fast walking, jogging, and walking while carrying weight. Our designs are wearable and could easily be integrated into wearable objects, such as shoes, pants or jackets. We envision such gathered information to be used to assist certain user groups such as diabetics, whose optimal insulin dose is depending on bread units and physical activity or elderlies whose personalized dosage of medication can be better determined based on their physical activity.

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Schiel, Ralf; Vahl, Tobias; Bieber, Gerald

InterLearn - Interaktives Lernen und telemedizinische Nachsorge bei Kindern und Jugendlichen mit Übergewicht und Adipositas

2015

Diabetologie und Stoffwechsel, Vol.10 (2015), 6, pp. 314-321

Übergewicht und Adipositas sind Risikofaktoren für eine Reihe von Folgekrankheiten. Einen innovativen Lösungsansatz für Therapie und Nachsorge bieten interaktive, telemedizinische Technologien. Dieser Ansatz wird in der vorliegenden Studie analysiert. Methoden: N=34 Kinder/Jugendliche (Alter 14,4± 1,7 Jahre, BMI-SDS 2,70±0,45) mit Übergewicht/Adipositas wurden randomisiert einer Interventionsgruppe zugeteilt (Anwendung eines computergestützten Monitoring-, Informations- und Trainingsprogramms [InterLearn], Fraunhofer-Institut für Grafische Datenverarbeitung, Rostock). N=27 Kinder/Jugendliche (Alter 13,0±3,1 Jahre, p=0,44 vs. Interventionsgruppe, BMI-SDS 2,53±0,56, p=0,19 vs. Interventionsgruppe) wurden in eine Kontrollgruppe aufgenommen (herkömmliche Behandlung ohne telemedizinische Betreuung). Auswertungen nach einer 6-wöchigen Rehabilitation sowie 12 Monate später. Ergebnisse: Auswertung per "Intention to treat": 79% (n=27) der Patienten der Interventionsgruppe wurden nachuntersucht vs. 41% (n=11) der Kontrollgruppe. Während des stationären Aufenthalts wurde in beiden Gruppen eine Gewichtsreduktion nachgewiesen (Interventionsgruppe BMI 33,8±4,0 vs. 31,4±3,6kg/m2, p<0,001, BMI-SDS 2,70±0,45 vs. 2,43±0,49, p<0,001, Kontrollgruppe BMI 30,8±5,3 vs. 29,2±5,0kg/m2, p=0,43, BMI-SDS 2,53±0,56 vs. 2,31±0,61, p=0,001). Anschließend stiegen BMI (Interventionsgruppe 32,7±4,3, p=0,001 vs. Studienbeginn, Kontrollgruppe 30,7±5,1kg/m2, p=0,69 vs. Studienbeginn) und BMI-SDS (Interventionsgruppe 2,59±0,50, p=0,002 vs. Studienbeginn, Kontrollgruppe 2,51±0,50, p=0,29 vs. Studienbeginn) in beiden Gruppen wieder an, lagen aber in der Interventionsgruppe am Ende der Studie unter den Werten bei Studienbeginn. Schlussfolgerung: Die Ergebnisse belegen, dass eine telemedizinische Unterstützung zur Gewichtsreduktion bei Kindern und Jugendlichen mit Übergewicht und Adipositas in kurz- und langfristiger Nutzung effektiv ist. Therapieadhärenz und -ergebnisse können verbessert werden.

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Matthies, Denys J.C.; Haescher, Marian; Aehnelt, Mario; Bieber, Gerald; Urban, Bodo

iWOAR 2015: 2nd international Workshop on Sensor-based Activity Recognition and Interaction

2015

New York : ACM Press, 2015

International Workshop on Sensor-based Activity Recognition (iWOAR) <2, 2015, Rostock, Germany>

Wearable sensors potentially enable for a better and unobtrusive recognition of human activity and the state of rest, sleep, stress and drive the ongoing trend of the quantified self-movement. As an enabling technology, powerful, while yet inexpensive MEMS-Chips (micro-electro-mechanical system) push the penetration of a broad variety of mobile devices. Thereby, these devices gain high interest, not only in terms of general customer products, but also as integrated systems in an industrial context, either way to enable continuous monitoring of complex life processes and workplace situations. Another challenge that research is facing concerns the limited human abilities of interaction in context of mobility and in situations, in which high attention is being demanded. New and alternative ways are needed to be found in order to take advantage of all human capabilities to enable safe and unobtrusive interaction. This conference-like workshop is initiated and organized by the Fraunhofer IGD in Rostock. While we established the iWOAR workshop the 2nd time - in Rostock, North Germany - we aim to establish an annual tradition with the approach to bring together science and industry. It offers scientists, interested parties, and users in the area of sensor-based activity recognition and interaction the possibility to an exchange of experiences and a presentation of best-practice examples, as well as technical and scientific results. The workshop focuses on technologies for human activity recognition and interaction via inertial sensors (accelerometers, gyroscopes etc.) and their scientific applications.

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Haescher, Marian; Bieber, Gerald; Trimpop, John; Urban, Bodo; Kirste, Thomas; Salomon, Ralf

Recognition of Low Amplitude Body Vibrations via Inertial Sensors for Wearable Computing

2015

Giaffreda, Raffaele (Ed.) et al.: Internet of Things : User-Centric IoT. Springer International Publishing, 2015. (Lecture Notes of the Institute for Computer Sciences, Social Informatics and Telecommunications Engineering (LNICST) 150), pp. 236-241

International Summit on Internet of Things (IoT360) <1, 2014, Rome Italy>

Pathological shaking of the body or extremities is widely known and might occur at chronic diseases e.g. Parkinson. The rhythmical shaking, also known as tremor, can be such intense that extremities are flapping. Under certain circumstances, healthy people also show a shivering and shaking of their body. For example, humans start to shiver whenever it is too cold or if feelings such as stress or fear become dominant. Some wearable devices that are in direct contact to the body, such as smartwatches or smartglasses, provide a sensing functionality of acceleration force that is sufficient to detect the tremor of the wearer. The tremor varies in frequency and intensity and can be identified, by applying detection algorithms and signal filtering. Former works figured that all endotherms show muscle vibrations. These vibrations occur in the condition of sleeping as well as when being awake, or in unconsciousness. Furthermore, the vibrations are also present when subjects are physically active, emotionally stressed, or absolutely relaxed. The vibration itself varies in structure, amplitude, and frequency. This paper shows that these muscle vibrations are measureable by acceleration sensors attached to the user, and provides an outlook to new applications in the future. It also proves that custom mobile devices are able to detect body and muscle vibration and should motivate designers to develop new applications and treatment opportunities.

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Trimpop, John; Haescher, Marian; Bieber, Gerald; Matthies, Denys J.C.; Lämmel, Friedrich; Burggraf, Paul

The Digital Health Companion: Personalized Health Support on Smartwatches via Recognition of Activity- and Vital-Data

2015

Schulz, Hans-Jörg (Ed.) et al.: Proceedings of the International Summer School on Visual Computing 2015. Stuttgart: Fraunhofer Verlag, 2015, pp. 125-133

International Summer School on Visual Computing <1, 2015, Rostock, Germany>

It has been shown that in various fields of social life, people tend to seek opportunities to measure their daily activities, bodily behaviors, and health related parameters. These kinds of activity tracking should be accomplished comfortably, unobtrusively and implicitly. Tracking behavior can be important for certain user groups, such as the growing population of elderlies. These people have a substantially higher risk of falling down, as they often live alone and thus have a greater need for other supporting services, as emergencies quickly occur. We would like to support these people, while providing a comfortable emergency detection and a monitoring of physical activities. Moreover, we believe such tracking applications to be beneficial for any user group, since we can perceive the trend of quantified self: knowing about one's own body characteristics, which is expressed in body movement. Simultaneously, we also perceive that a strong desire for a comprehensive monitoring of vital and health data is emerging. In this paper we describe the concept and implementation of the Digital Health Companion, a smart health support system that combines research developments of activity, vital data, and anomaly recognition with the functionality of contemporary smartwatches. The system's health monitoring includes an emergency detection and allows for the prevention of health risks in the short and long term through the recognition of body movement patterns.

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Wacker, Fred; Urban, Bodo (Betreuer); Bieber, Gerald (Betreuer)

Arbeitsgeräteidentifikation mittels Smartwatches

2014

Rostock, Univ., Diplomarbeit, 2014

In zahlreichen Branchen wie etwa der Forstwirtschaft, dem Straßenbau und der verarbeitenden Industrie werden motorisierte, handgeführte Arbeitsgeräte verwendet, die schädliche Vibrationen auf das Hand-Arm-System ihres Benutzers übertragen können. Langfristig kann dies zu gravierenden Gesundheitsschäden führen. Bisherige Überwachungstechnik zum Schutz vor Vibrationsbelastung ist kostenintensiv und erfordert in der Regel zusätzliche Arbeitsschritte. Diese Arbeit stellt ein Konzept zur automatischen Erkennung handgeführter Arbeitsgeräte durch handelsübliche Smartwatches vor. Dabei werden auf Basis der Daten von Beschleunigungssensor, Drehratensensor und Mikrofon Merkmale extrahiert, um durch Verfahren des maschinellen Lernens eine Differenzierung verschiedener Arbeitsgeräte untereinander sowie von Inaktivität zu ermöglichen. Als Nachweis der Umsetzbarkeit wurde mit 6 Arbeitsgeräten und 13 Probanden eine Evaluierung durchgeführt. Diese ergab, dass sich die Benutzung verschiedener Arbeitsgeräte unter den Versuchsbedingungen mit hoher Genauigkeit unterscheiden ließ. Grundsätzlich gelang dies auch anhand der Merkmale einzelner Sensoren. Die prototypische Implementierung gestattet eine Echtzeitüberwachung sowie eine langfristige Verfolgung der persönlichen Exposition gegenüber schädlichen Vibrationen. Durch eine semiautomatische Annotierung neuer Daten ist sie zudem in der Lage, auf einfache Weise um neue Arbeitsgeräte erweitert zu werden.

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Romann, René; Bieber, Gerald; Salomon, Ralf

Automatische Tremorerkennung mittels Smartphones und intelligenter Uhren

2014

Bieber, Gerald (Ed.) et al.: WOAR 2014 : Proceedings of the Workshop on Sensor-based Activity Recognition. Stuttgart: Fraunhofer Verlag, 2014, pp. 52-60

Workshop on Sensor-Based Activity Recognition (WOAR) <1, 2014, Rostock, Germany>

Dieser Tremor ist an und für sich nichts Schlimmes und ist bei allen Menschen vorhanden und beobachtbar. Doch kann ein verstärkter Tremor als Folge anderer Krankheitsbilder wie beispielsweise Parkinson oder in Folge körperlicher Extremzustände wie Unterzuckerung, Unterkühlung oder Stress auftreten und somit als Indikator für selbige dienen. Gegenwärtig wird die Tremorbestimmung ambulant im Krankenhaus durchgeführt, was für Patienten und Ärzte mit signifikantem Aufwand und somit hohen Kosten für das Gesundheitswesen verbunden ist. In diesem Beitrag wird untersucht, inwiefern sich der Tremor auch mit handelsüblichen Geräten wie Smartphones und Smartwatches vom Patienten selbstständig bestimmen lässt. Die durchgeführten Experimente weisen darauf hin, dass dies mit den Geräten der neusten Generation in vielen Fällen einfach und zuverlässig möglich ist.

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Gäde, Michael; Bieber, Gerald (Betreuer); Urban, Bodo (Betreuer)

Gestenerkennung auf Smartwatches

2014

Rostock, Univ., Studienarbeit, 2014

Virtual Environment und Smart Homes ermöglichen eine komfortable Privatsphäre. Per Fernsteuerung lassen sich Fenster öffnen, Licht an- und ausschalten, oder Zimmertemperaturen regeln. Zur bequemen und natürlichen Bedienung dieser eignen sich Sprache oder Gesten. Diese Literaturarbeit befasst sich mit den gängigen Methoden und Techniken, Handgesten zu erkennen und zu klassifizieren. Es werden einige bereits verfügbare Systeme erläutert, wozu vor allem visuelle und beschleunigungs-basierte zählen. Im Anschluss werden einige Einsatzgebiete für eine Gestensteuerung beschrieben, wobei hier der Fokus auf beschleunigungs-basierter Sensorik am Handgelenk liegt.

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Gäde, Michael; Urban, Bodo (Betreuer); Bieber, Gerald (Betreuer)

Gestenerkennung auf Smartwatches

2014

Rostock, Univ., Bachelor Thesis, 2014

Virtual Environment und Smart Homes ermöglichen eine alternative Interaktion mit der Umgebung. Per Fernsteuerung lassen sich Fenster öffnen, Licht an- und ausschalten, oder Zimmertemperaturen regeln. Zur bequemen und natürlichen Bedienung einer solchen Steuerung eignen sich Sprache oder Gesten. Diese Bachelorarbeit befasst sich mit den gängigen Methoden und Techniken, Handgesten zu erkennen und zu klassifizieren wobei hier der Fokus auf beschleunigungs-basierter Sensorik am Handgelenk liegt. Es wird eine Gestenerkennung mit einer Smartwatch konzipiert, umgesetzt und evaluiert. Des Weiteren wird die Tauglichkeit einer permanent aktiven Erkennung überprüft.

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Schiel, Ralf; Bieber, Gerald; Vahl, T

InterLearn* - Interaktives Lernen und telemedizinische Nachsorge bei Kindern und Jugendlichen mit Übergewicht und Adipositas

2014

Diabetologie und Stoffwechsel, Vol.9 (2014), S 01, FV61

Diabetes Kongress (DDG) <49, 2014, Berlin, Germany>

Einleitung: Übergewicht und Adipositas sind Risikofaktoren für eine Reihe von Folgekrankheiten (darunter Diabetes mellitus) und stellen somit zunehmende medizinische und sozio-ökonomische Belastungen dar. Zur Behandlung stehen strukturierte Behandlungs- und Schulungsprogramme (SBSP) zur Verfügung. Aufgrund häufig fehlender Strukturen für eine effektive, langfristige Nachsorge nach Teilnahme am SBSP liegt der Loss-to-follow-up aber bei ca. 70% (Effektivitätsverlust). Ein neuer Lösungsansatz für eine effiziente und effektive Nachsorge besteht im Einsatz von interaktiven, telemedizinischen Technologien. Dieser Ansatz wird in der vorliegenden Studie analysiert. Methoden: 60 Kinder/Jugendliche, 10 S 18 Jahre (Power Analyse: 2-seitig, Effect size d = 1, Irrtumswahrscheinlichkeit ?= 0,05, Power [1-? err prob]= 0,95, Allocation N2/N1 = 1, Ergebnis: Sample-size Gruppe 1/2: n = 27/n = 27), BMI-SDS> 90. Perzentile, werden randomsiert zu einer Interventions- (Anwendung von InterLearn, eines computergestützten Monitoring-, Informations- und Trainingsprogramms, Fraunhofer Institut für Graphische Datenverarbeitung) oder Kontrollgruppe (herkömmliches SBSP ohne Telemedizin). Die Auswertung erfolgt am Ende einer 6-wöchigen Rehabilitation und nach 12-monatiger ambulanter Nachbetreuungsphase. Ergebnisse: Bis zum 31.12.2013 wurden 29 Patienten randomsiert (bei Aufnahme mittleres Gewicht 88,3 ± 21,3 kg, BMI 31,2 ± 5,1 kg/m2). Bis zum Ende des stationären Aufenthaltes ergab sich eine Reduktion von Gewicht (82,6 ± 19,4 kg, p < 0,001) und BMI (29,2 ± 4,4 kg/m2, p < 0,001). Es bestanden signifikante Unterschiede (p < 0,05) zwischen Interventions- und Kontrollgruppe. Die Akzeptanz der telemedizinischen Unterstützung während der stationären, aber auch ambulanten Nachbetreuung war sehr hoch (> 70%). Schlussfolgerungen: Die vorläufigen Ergebnisse belegen, dass eine telemedizinische Unterstützung zur Gewichtsreduktion bei Kindern und Jugendlichen mit Übergewicht und Adipositas in Kurz- und langristiger Nutzung effektiv sein kann. *Das Projekt InterLearn wird mit Unterstützung durch diabetesDE, Charity-Gala 2012, durchgeführt.

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Bieber, Gerald; Wacker, Fred; Haescher, Marian; Alm, Rebekka

Konzept zur Arbeitsgeräteerkennung mittels Vibrationsanalyse durch Methoden des maschinellen Lernens

2014

Cleve, Jürgen (Ed.) et al.: WIWITA 2014. Proceedings : 9. Wismarer Wirtschaftsinformatiktage. Wismar, 2014, pp. 247-252

Wismarer Wirtschaftsinformatiktage (WIWITA) <9, 2014, Wismar, Germany>

Die Verwendung verschiedenster Arbeitsgeräte unterstützt den Arbeiter bei seiner Tätigkeit und ist im industriellen Umfeld nicht mehr wegzudenken. Viele elektrisch oder pneumatisch betriebene Arbeitsgeräte erzeugen im Betrieb Vibrationen, die auf den Anwender übertragen werden. Überschreiten diese über längere Zeit ein gewisses Maß, kann dieses langfristig zu Beeinträchtigungen und Schädigungen bis hin zur Berufsunfähigkeit führen. Entsprechend der Lärm- und Vibrations-Arbeitsschutzverordnung ist an Arbeitsplätzen mit potentieller Exposition gegenüber Vibrationen eine laufende Gefährdungsanalyse vorgeschrieben. In der Praxis geschieht dies derzeit stichprobenartig durch externe Experten oder behelfsmäßig anhand von Zeitschätzungen und Tabellenwerten. In der einschlägigen Literatur wird darauf verwiesen, dass die tatsächliche Exposition dabei häufig überschätzt wird, wodurch den betroffenen Unternehmen ein finanzieller Schaden entsteht. In der vorliegenden Arbeit wird ein Konzept vorgestellt, um Hand-Arm-Vibrationen durch eine handelsübliche Smartwatch abzuschätzen. Dabei werden durch verschiedene Sensoren der Smartwatch die Beschleunigungskräfte (Akzelerometer), die Winkeländerungen (Gyroskop) sowie die Geräusche (Mikrofon) gemessen. Mit Methoden des maschinellen Lernens können auf dieser Grundlage die verwendeten Arbeitsgeräte sowie die genaue Nutzungsdauer bestimmt werden. Auf diese Weise wird mit preisgünstiger COTS-Hardware eine wesentlich genauere Bewertung vibrationsbedingter Gefährdungen am Arbeitsplatz möglich. Das System kann den Träger bei zu hoher Vibrationsbelastung selbstständig warnen. Darüber hinaus können die durchgeführten Arbeiten bei der Ausführung automatisch oder manuell annotiert werden. Um die grundlegende Machbarkeit des Konzeptes zu überprüfen, wurden unter Verwendung von Arbeitsgeräten aus sechs Geräteklassen mit 13 Probanden Messdaten erhoben und mit dem beschriebenen Verfahren analysiert. Dabei zeigte sich zunächst, dass der Gebrauch stark vibrierender Arbeitsgeräte mit hoher Präzision von Inaktivität abgegrenzt werden kann, wodurch eine Zeiterfassung der Gerätenutzung ermöglicht wird. Darüber hinaus konnten im Laborumfeld einzelne Werkzeuge auch zwischen verschiedenen Probanden wiedererkannt werden. Die Einsatzfähigkeit unter praxisnahen Bedingungen muss jedoch in weiteren Arbeiten untersucht werden.

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Bieber, Gerald; Kirste, Thomas; Gäde, Michael

Low Sampling Rate for Physical Activity Recognition

2014

Proceedings of the 7th International Conference on PErvasive Technologies Related to Assistive Environments : PETRA 2014. New York: ACM, 2014, 8 p.

ACM International Conference on PErvasive Technologies Related to Assistive Environments (PETRA) <7, 2014, Rhodes Island, Greece>

The monitoring of physical activity by acceleration sensors is very common. Smartphones and it´s accessories (Smartwatch, wrist bands) are equipped with sensors and provide enough calculation power for data processing. Body worn mobile devices are recognizing various types of physical activities. The current concept consists of a very high sampling rate, the higher the sampling rate, the better the accuracy of classification. This strategy reduces the battery lifetime, especially for devices with limited physical dimensions, e.g. Smartwatches. Since sampling rate is a relevant factor for energy consumption, this work is analyzing the possibilities and performance of a very low sampling rate for physical activity recognition on Smartwatches. This work proposes the new concept of extremely low sampling rate for physical activity recognition.

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Bieber, Gerald; Kirste, Thomas (Betreuer); Urban, Bodo (Betreuer); Stricker, Didier (Betreuer)

Methodik zur mobilen Erfassung körperlicher Aktivität mittels Beschleunigungssensoren

2014

Rostock, Univ., Diss., 2014

Ein ausgewogenes Verhältnis zwischen körperlicher Aktivität und gesunder Ernährung trägt zu einem gesunden Lebensstil bei. Oftmals wird jedoch ein optimales Maß an Bewegung und Ernährung nicht erreicht, so dass Übergewicht und gesundheitliche Probleme auftreten können. Eine objektive Erhebung der Bewegungssituation kann hierbei Defizite erkennen und eine Intervention unterstützen. Für die Erfassung der körperlichen Aktivität mittels Beschleunigungssensoren war es bislang üblich, entweder nur einfachste körperliche Aktivitäten zu erfassen oder spezielle Sensoren einzusetzen, die exakt am Körper auszurichten sind. Die sinnvolle Nutzung von nur einem Sensor zur Aktivitätserfassung, der beliebig orientiert getragen wird, war bisher nicht möglich, da die erhobenen Sensordaten bei Verdrehung nur eine eingeschränkte Erkennung der ausgeführten Aktivitäten zulassen. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Methodik zur mobilen Erfassung körperlicher Aktivität mittels Beschleunigungssensoren. Hierbei wird ein neues Verfahren eingesetzt, welches die Orientierung des Sensorsystems identifiziert und die gemessenen Beschleunigungsdaten in ein neues, geeignetes Bezugssystem transformiert. Zur Bestimmung der Ausrichtung des Messsystems werden spezifische Bewegungsinformationen einer Aktivität genutzt, die eine vollständige Bestimmung der Orientierung erlauben. Durch die Transformation der Sensordaten in ein neues Bezugssystem wird es möglich, die Menge der Trainingsdaten zu reduzieren und die Erkennungsrate zu erhöhen. Die hierfür notwendigen Teilkomponenten werden als Module definiert und in einer Gesamtarchitektur zusammengefasst. Dieses Gesamtmodell basiert auf der Aktivitätserkennung mittels merkmalsbasierter Mustererkennung. In Teilmodulen werden die Messdatenvorverarbeitungen zur Signalschätzung, die Merkmalsextraktion sowie die Klassifizierung abgebildet. Das Gesamtkonzept beinhaltet die Auswahl der relevanten Merkmale sowie eines geeigneten Klassifizierers für mobile Endgeräte. Als Nachweis der Umsetzbarkeit wurde eine Implementierung auf einem handelsüblichen Mobiltelefon durchgeführt. Die Evaluation zeigt, dass die Bestimmung beliebiger Sensororientierungen und die Generierung des Bezugssystems dynamisch möglich sind und eine praxistaugliche Aktivitätserkennung umsetzbar ist. Der Technologiedemonstrator Dia- Trace liefert den Nachweis, dass auf dieser Grundlage ein mobiles Assistenzsystem sinnvoll zur Behandlung von Adipositaspatienten eingesetzt werden kann.

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Trimpop, John; Urban, Bodo (Betreuer); Bieber, Gerald (Betreuer)

Multisensorische Aktivitätserkennung an Arm und Kopf

2014

Rostock, Univ., Master Thesis, 2014

Innovative Smart Devices ermöglichen eine umfassende, permanente und unaufdringliche Erkennung körperlicher Aktivität. Neben Smartphones und Smartwatches existieren auf dem Markt mittlerweile auch Smartglasses verschiedener Hersteller. Da die Human Activity Recognition mit nahe der Hüfte und am Arm getragener Sensoren bereits gut funktioniert, wird im Rahmen dieser Mastarbeit untersucht, ob eine auf Kopfsensorik basierende Aktivitätserkennung alleinstehend beziehungsweise in ein multisensorisches Netzwerk eingebettet durchführbar ist. Für dieses Vorhaben werden Konzepte zur multisensorischen Aktivitätserkennung und Sensorfusion entwickelt, die in einem umfangreichen System, bestehend aus mehreren Komponenten, implementiert werden. Das System kennzeichnet sich als Aktivitätstagebuch, welches Daten von am Kopf, am Arm und in der Hosentasche getragener Sensoren verarbeitet, auswertet und speichert. Die Ergebnisse einer ausgiebigen Evaluation unter Nutzung des Systems zeigen auf, dass am Kopf befestigte Sensoren für die Aktivitätserkennung eingesetzt werden können. Durch die Integration der Kopfposition innerhalb eines multisensorischen Netzwerkes konnten die Ergebnisse kontinuierlich verbessert werden. Zusätzliche Untersuchungen präsentieren darüber hinaus, dass verschiedene Geräte und Positionen am Kopf für die Aktivitätserkennung in Frage kommen und, dass die Kopfbewegung im Hinblick auf die körperliche Aktivität sehr charakteristisch ist.

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Bieber, Gerald; Papenfuß, Frank; Vahl, Matthias; Woitzel, Egmont

Prototyping-Plattform zur Pose-Erfassung mobiler Geräte mit optischen und Inertialsensoren

2014

Bieber, Gerald (Ed.) et al.: WOAR 2014 : Proceedings of the Workshop on Sensor-based Activity Recognition. Stuttgart: Fraunhofer Verlag, 2014, pp. 39-50

Workshop on Sensor-Based Activity Recognition (WOAR) <1, 2014, Rostock, Germany>

In diesen Artikel wird eine Prototyping-Plattform zur Erfassung von Position und Orientierung mobiler Geräte mittels verschiedener Sensoren vorgestellt. Nach der Darstellung des Standes der Technik und der Anwendung in unterschiedlichen Bereichen wird die Plattform mit ihren Sensoren beschrieben. Anschließend werden die im Forschungsvorhaben eKon1 bereits entwickelten und geplanten Verfahren vorgestellt. Hierbei wird detailliert auf die Nutzung einer nach oben gerichteten, fischäugigen Kamera (Deckenkamera) eingegangen, um abschließend einen Ausblick auf die zu erwarteten Ergebnisse und Entwicklungen zu geben.

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Bieber, Gerald

Smartwatch analysiert Körperaktivitäten im Schlaf

2014

AGR aktuell - Interdisziplinäre Fachinformationen, Vol.20 (2014), 52, pp. 65-66

Ein Drittel des Tages verbringt der Mensch schlafend auf zwei Quadratmetern. Schlaf ist die wichtigste Erholungsphase für den menschlichen Körper. Immer mehr Menschen leiden jedoch unter Schlafstörungen, die durch physische und psychische Faktoren bedingt sind. Schlafstörungen rühren häufig von der Matratze. Mithilfe von Smartwatches können die Forscher des Fraunhofer IGD zukünftig die Schlafaktivität messen und auf die Schlafqualität schließen.

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Schiel, Ralf; Bieber, Gerald; Thomas, Andreas

Smartwatch und -phone für Therapie-und Monitoring bei Kindern und Jugendlichen mit Typ-1-Diabetes

2014

Diabetologie und Stoffwechsel, Vol.9 (2014), S 01, P146

Diabetes Kongress (DDG) <49, 2014, Berlin, Germany>

Einleitung: Die häufigste und somit eine der wichtigsten Akutkomplikationen für Kinder und Jugendliche mit Typ-1-Diabetes mellitus sind Hypoglykämien. Sie führen zu Ängsten der Betroffenen und ihrer Angehörigen, beeinträchtigen die Lebensqualität und können zu psychischen Alterationen führen. Die Früherkennung und Prävention von Hypoglykämien ist daher ein vordringliches Ziel der Diabetesbehandlung. Methoden: Smartphones und Smartwatches mit integrierten Beschleunigungssensoren können permanent Bewegungen des Körpers registrieren. Aktivitäten und Muster können durch spezielle Software analysiert und identifiziert werden (Entwicklung: Fraunhofer Institut für Graphische Datenverarbeitung). Hypoglykämien gehen zumeist mit bestimmten Bewegungsabläufen einher. In einer Faesibilty-Studie wurde untersucht, ob Smartphones/Smartwatches bei Kindern und Jugendlichen mit Typ-1-Diabetes Hypoglykämien identifizieren können. Insgesamt 4 Kinder (12 S 18 Jahre) wurden über 3 Tage mit Smartphone/Smartwatch ausgerüstet. Parallel trugen die Patienten ein Gerät zur kontinuierlichen Glukosemessung (CGM, Medtronic GmbH). Ergebnisse: Smartwatches können auch während der Nacht getragen werden. Patienten weisen während des Schlafes spezifische Bewegungsmuster auf. Diese können durch Smartphones/Smartwatches als objektive und quantifizierbare Parameter identifiziert werden. Sie bewerten und beschreiben den Schlafverlauf. Es können so Korrelationsbetrachtungen mit Blutglukosewerten erfolgen. Rückschlüsse auf Hypoglykämien sind möglich. Die mittleren Blutglukosewerte in der Studie betrugen nachts 5,3 ± 2,4 mmol/l, das Minimum lag bei 3,6 mmol/l. Die Feasibility der telemedizinischen Anwendung zur Hypoglykämiedetektion wurde belegt. Um aber ausreichende Zuverlässigkeit und sichere Anwendung im klinischen Bereich zu erreichen, sind weitere kontrollierte Studien erforderlich. Schlussfolgerungen: Die vorliegende Untersuchung belegt die Anwendbarkeit von Bewegungssensoren mit entsprechender Software in Smartphones/Smartwatches. Parameter zur Bewertung der Schlafaktivität und Hypoglykämiedetektion wurden identifiziert. Bis zur klinischen Einsatzfähigkeit, sind allerdings noch weitere Untersuchungen erforderlich.

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Schwabe, Claas; Vahl, Matthias (Betreuer); Bieber, Gerald (Betreuer)

Stabilisierung optischer Trackingverfahren durch Inertialsensorik

2014

Rostock, Univ., Master Thesis, 2014

In dieser Arbeit wurde der Einsatz von Inertialsensorik zur Stabilisierung optischer Trackingverfahren untersucht. In der Literatur wurde schon häufig aufgezeigt, dass durch das Nutzen von Inertialsensoren das optische Tracking deutlich verbessert werden kann. Unklar ist jedoch noch, wie genau die Daten der Inertialsensoren optimal genutzt werden können. Dazu gibt es laut einschlägiger Forschungsliteratur verschiedene Möglichkeiten. Hierbei wurde gezeigt, dass in einem inside-out Verfahren eine vollständige Einbringung der Inertialdaten in Form von Translationsbeschleunigungen und Rotationsgeschwindigkeiten in den Zustandsvektor der Bewegungsschätzung dem Nutzen von ausschließlich der gemessenen Rotationsgeschwindigkeiten überlegen ist. Für eine outside-in Anordnung ist dem Autor solch eine Untersuchung nicht bekannt. Aufgrund der komplementären Eigenschaften der beiden Anordnungen, können die Ergebnisse der inside-out Anordnung jedoch nicht ohne Weiteres auf die outside-in Anordnung übertragen werden. In dieser Arbeit wurde deshalb untersucht, ob eine vollständige Einbringung der Inertialdaten ebenfalls die besten Resultate bringt. Hierzu wurde ein inertial-visueller Tracker entwickelt. Neben der Frage, welche Daten der Inertialsensoren und wie genau diese zur Stabilisierung optischer Trackingverfahren genutzt werden können, ist weiterhin die Datenanbindung der Sensoren zu einer gemeinsamen Verarbeitungseinheit essentiell für die Echtzeitfähigkeit eines optisch-inertialen Trackingsystems. Das verwendete Kommunikationsprotokoll muss ebenfalls echtzeitfähig sein. Das heißt, es muss ein deterministisches Zeitverhalten aufweisen. Zu diesem Zweck wurden in dieser Arbeit die Protokolle Bluetooth, ZigBee und 802.11g auf ihre prinzipielle Echtzeiteignung untersucht und experimentell bestätigt, dass sie out-of-the-box nicht echtzeitfähig sind, sondern entsprechende Mechanismen in der Anwendungsschicht implementiert werden müssen.

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Bieber, Gerald; Schiel, Ralf; Vahl, Tobias

Treatment Support of Obese Adolescents in Horne Environments by Activity Recognition

2014

Bieber, Gerald (Ed.) et al.: WOAR 2014 : Proceedings of the Workshop on Sensor-based Activity Recognition. Stuttgart: Fraunhofer Verlag, 2014, pp. 69-79

Workshop on Sensor-Based Activity Recognition (WOAR) <1, 2014, Rostock, Germany>

Overweight and obesity are the main risk factors for many secondary disorders (including diabetes mellitus). The number of ill people is increasing and beside this, the diseases are leading to personal and socioeconomic burdens. Accepted treatments are known as structured treatment and teaching programs (SBSP). Even the treatment is very efficient; a long-term follow-up after participation in the SBSP is missing. This leads to loss of effectiveness of about 70% in the long-term perspective. A new approach for efficient and effective follow-up is the use of interactive telemedicine technologies. Hereby smartphones and smartwatches are used in the home environment to assist and motivate the patients. The sensors of the electronic devices are tracking physical activity or food intake, and the psychologist analyses the patient's habits and invents if necessary. This approach is analyzed in the present study.

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Bieber, Gerald; Aehnelt, Mario; Urban, Bodo

WOAR 2014: Proceedings of the Workshop on Sensor-based Activity Recognition

2014

Stuttgart : Fraunhofer Verlag, 2014

Workshop on Sensor-Based Activity Recognition (WOAR) <1, 2014, Rostock, Germany>

The first workshop on sensor-based activity recognition in Rostock- Warnemünde, WOAR 2014, brought together scientists, interested parties and users. It provided an opportunity to exchange experiences and present best practices as well as technical and scientific results. The participants dealt with different technologies for the recognition of physical activity with the help of inertial sensor systems (acceleration sensors, gyroscope etc.) and also their practical application. The present publication contains the contributions to the workshop. They reflect the current state of science and technology concerning specific technologies and applications in the fields of (occupational) health, lifestyle change and quantified self as well as production, maintenance and service.

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Meyer, Katharina; Pereiro, N.; Encinas, R.; Bieber, Gerald; Laederach, K.; Limacher, Andreas

Accelerometry and Energy Expenditure in Obese Adults and Normal Weight Controls

2013

Deutsche Zeitschrift für Sportmedizin, Vol.64 (2013), 5, pp. 120-125

Objective: To evaluate a new triaxial accelerometer device for prediction of energy expenditure, measured as VO2/kg, in obese adults and normal-weight controls during activities of daily life. Subjects and methods: Thirty-seven obese adults (Body Mass Index (BMI) 37±5.4) and seventeen controls (BMI 23±1.8) performed eight activities for 5 to 8 minutes while wearing a triaxial accelerometer on the right thigh. Simultaneously, VO2 and VCO2 were measured using a portable metabolic system. The relationship between accelerometer counts (AC) and VO2/kg was analysed using spline regression and linear mixed-effects models. Results: For all activities, VO2/kg was significantly lower in obese participants than in normalweight controls. A linear relationship between AC and VO2/kg existed only within accelerometer values from 0 to 300 counts/min, with an increase of 3.7 (95%-confidence interval (CI) 3.4 - 4.1) and 3.9 ml/min (95%-CI 3.4 - 4.3) per increase of 100 counts/min in obese and normal-weight adults, respectively. Linear modelling of the whole range yields wide prediction intervals for VO2/kg of ± 6.3 and ±7.3 ml/ min in both groups. Conclusion: In obese and normal-weight adults, the use of AC for predicting energy expenditure, defined as VO2/kg, from a broad range of physical activities, characterized by varying intensities and types of muscle work, is limited.

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Peter, Christian; Kreiner, Andreas; Schröter, Martin; Kim, Hyosun; Bieber, Gerald; Öhberg, Fredrik; Hoshi, Kei; Waterworth, Eva L.; Waterworth, John A.; Ballesteros, Soledad

AGNES: Connecting People in a Multimodal Way

2013

Journal on Multimodal User Interfaces, Vol.7 (2013), 3, pp. 229-245

Western societies are confronted with a number of challenges caused by the increasing number of older citizens. One important aspect is the need and wish of older people to live as long as possible in their own home and maintain an independent life. As people grew older, their social networks disperse, with friends and families moving to other parts of town, other cities or even countries. Additionally, people become less mobile with age, leading to less active participation in societal life. Combined, this normal, age-related development leads to increased loneliness and social isolation of older people, with negative effects on mental and physical health of those people. In the AGNES project, a home-based system has been developed that allows connecting elderly with their families, friends and other significant people over the Internet. As most older people have limited experience with computers and often special requirements on technology, one focus of AGNES was to develop with the users novel technological means for interacting with their social network. The resulting system uses ambient displays, tangible interfaces and wearable devices providing ubiquitous options for interaction with the network, and secondary sensors for additionally generating carefully chosen information on the person to be relayed to significant persons. Evaluations show that the chosen modalities for interaction are well adopted by the users. Further it was found that use of the AGNES system had positive effects on the mental state of the users, compared to the control group without the technology.

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Bieber, Gerald; Fernholz, Nicole; Gaerber, Mirko

Anomalienerkennung durch Analyse der körperlichen Aktivität

2013

Fachkongress Social Business : Tagungsband 2013. eBusiness-Lotse NordOst, 2013, pp. 56-61

Fachkongress Social Business <1, 2013, Rostock-Warnemünde, Germany>

Die Ausübung von körperlicher Aktivität regt den Stoffwechsel an, stärkt den Körper, verbessert das Lebensgefühl und trägt zu einem gesunden Leben bei. Durch miniaturisierte Sensoren ist es möglich geworden, die körperliche Aktivität kontinuierlich zu messen und zu analysieren. Hierfür kann die neue Generation von digitalen Uhren (Smartwatches) eingesetzt werden, die unaufdringlich am Tage und auch nachts getragen werden können. Diese Smartwatches verfügen über einen integrierten Beschleunigungssensor sowie über eine Funkanbindung zum Internet. Durch Analyse der gemessenen Körperbewegungen am Handgelenk ist es möglich, Informationen über die Art der vorliegenden körperlichen Aktivität sowie auch Phasen der Inaktivität zu erheben. Selbst in den Abschnitten vermeintlicher Inaktivität bewegt sich der Nutzer charakteristisch. Dadurch lassen sich Indikatoren ableiten, die Anzeichen für Anomalien beschreiben. Die Visualisierung und die Detektion von Anomalien kann genutzt werden, beispielsweise die Angehörigen von älteren Mitmenschen zu informieren oder verstärkt in eine automatisierte Kommunikation einzubeziehen.

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Müller, Martin; Urban, Bodo (Betreuer); Bieber, Gerald (Betreuer)

Handybasierte Aktivitätserkennung

2013

Rostock, Univ., Bachelor Thesis, 2013

Die Erkennung von menschlichen Aktivitäten ist schon seit einigen Jahrzehnten ein fester Bestandteil der aktuellen Forschung. Nützliche Anwendungsmöglichkeiten der Aktivitätserkennung liegen z.B. in den Bereichen Gesundheit, Altenpflege oder Ubiquitous Computing. In der vorliegenden Arbeit wurde ein Konzept für eine verbesserte Aktivitätserkennung auf Sensor-basierenden Daten entwickelt. Dafür werden die für einen Klassifizierer zum Anlernen notwendigen Trainingsdaten mit Hilfe einer kurzen Lernphase so manipuliert, dass diese sich besser für die Aktivitätserkennung des jeweiligen Nutzers eignen. In einem Versuch wurden Beschleunigungsdaten mithilfe eines Drei-Achsen-Beschleunigungssensors, welcher an der Hüfte getragen wurde, von 13 Probanden mit einer Lernphase von jeweils einer Minute pro Aktivität gesammelt und anschließend eine Manipulation bzw. Anpassung der Trainingsdaten vorgenommen. Getestet wurden die drei unterschiedlichen Klassifizierer Support Vector Machine, Naive Bayes Klassifizierer und der C4.5 Entscheidungsbaum. Die Support Vector Machine und der Naive Bayes Klassifizierer lieferten die besten Ergebnisse. Der Entscheidungsbaum eignete sich nur mittelmäßig für die Erkennung der Aktivitäten nach der Anpassung der Trainingsdaten.

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Berger, Sven; Urban, Bodo (Betreuer); Bieber, Gerald (Betreuer)

Indoor-Navigation in Schiffen

2013

Rostock, Univ., Studienarbeit, 2013

Die Positionsbestimmung und Bewegungserkennung mit Inertialsensoren ist ein wichtiges Element in einer Indoor-Navigation. Durch den Einsatz handelsüblicher und kosteneffizienter Inertialsensoren, wie beispielsweise Accelerometer oder Gyroskope, ist der Einsatz einer Fehlerkorrektur nötig, um die gewonnenen Sensordaten, auch über einen längeren Einsatzzeitraum, optimal nutzen zu können. In dieser Literaturarbeit werden grundsätzliche Begriffe und Methoden der Indoor-Navigation erläutert sowie bereits entwickelte Konzepte gezeigt. Diese werden entsprechend ihrer eingesetzten Technologien kategorisiert und auf Besonderheiten sowie Schwachstellen untersucht.

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Berger, Sven; Urban, Bodo (Betreuer); Bieber, Gerald (Betreuer)

Indoor-Tracking in Schiffen und U-Booten

2013

Rostock, Univ., Bachelor Thesis, 2013

Die Positionbestimmung und Bewegungserkennung mit Inertialsensoren ist ein wichtiges Element beim Indoor-Tracking. Durch den Einsatz kosteneffzienter Inertialsensoren, wie beispielsweise Accelerometer oder Gyroskope in handelsüblichen mobilen Endgeräten, ist der Einsatz einer Fehlerkorrektur nötig. Dadurch können die gewonnenen Sensordaten, auch über einen längeren Einsatzzeitraum, optimal genutzt werden. Aus diesem Grund werden in dieser Bachelorarbeit werden bestehende Konzepte und Methoden bezüglich Indoor-Tracking untersucht und neue Konzepte entwickelt. Diese Konzepte werden prototypisch umgesetzt und evaluiert.

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Bieber, Gerald; Haescher, Marian; Vahl, Matthias

Sensor Requirements for Activity Recognition on Smart Watches

2013

The University of Texas at Arlington (UTA): Proceedings of the 6th International Conference on PErvasive Technologies Related to Assistive Environments : PETRA 2013. New York: ACM, 2013, 6 p.

ACM International Conference on PErvasive Technologies Related to Assistive Environments (PETRA) <6, 2013, Rhodes Island, Greece>

The new generation of watches is smart. Smart watches are connected to the internet and provide sensor functionality that allows an enhanced human-computer-interaction. Smart watches provide a gesture interaction and a permanent monitoring of physical activities. In comparison to other electronic home consumer devices with integrated sensors, Smart watches provide monitoring data for 24h per day, many watches are water resistant and can be worn constantly. The integrated sensors are varying in performance and are not intended to distinguish between different states of activity and inactivity. This paper reports on identified requirements on sensors of smart watches for detection of activity, inactivity as well as sleep detection. Hereby a new measurement quantity is introduced and applications of heart beat detection or wearing situation are presented.

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Wacker, Fred; Urban, Bodo (Betreuer); Bieber, Gerald (Betreuer)

Signalrekonstruktion von 3D Beschleunigungsdaten

2013

Rostock, Univ., Studienarbeit, 2013

Das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung Rostock erforscht unter anderem die Erkennung physischer Aktivität von Menschen mittels mobiler Sensorik, insbesondere durch die Erfassung von Beschleunigungsdaten unter Benutzung marktüblicher Mobiltelefone. Da die Signalgüte dieser Messquellen in Hinblick auf Abtastfrequenz, Quantisierung und Messbereich beschränkt ist, werden Kriterien und Verfahren identifiziert, um die Charakteristik der ursprünglichen Bewegungsmuster bestmöglich zu rekonstruieren. Hierzu werden verschiedene Kombinationen aus Signalfilterung und Interpolationsverfahren anhand des bei der Rekonstruktion bekannter Signale auftretenden Fehlers gegenübergestellt. Dabei zeigte sich, dass sich der Interpolationsfehler durch gezielte Beseitigung typischer Signalfehler reduzieren lässt. Analog dazu stellte sich heraus, dass sich die Klassifizierbarkeit der Beschleunigungsdaten durch die Wahl geeigneter Verfahren geringfügig optimieren lässt. Die vorliegenden Ergebnisse empfehlen daher für DiaTrace eine Kombination aus Tiefpassfilterung und Interpolation durch das Sample-And-Hold-Verfahren, wodurch ein Beitrag zur besseren Detektion von Bewegungsmustern geleistet wird.

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Bieber, Gerald; Fernholz, Nicole; Gaerber, Mirko

Smart Watches for Home Interaction Services

2013

Stephanidis, Constantine (Ed.): HCI International 2013 - Posters' Extended Abstracts. Proceedings Part I : HCII 2013. Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 2013. (Communications in Computer and Information Science (CCIS) 373), pp. 293-297

International Conference on Human-Computer Interaction (HCII) <15, 2013, Las Vegas, NV, USA>

The demography of the Federal Republic of Germany predicts that the average age of the society rises in future. A generation ago, elderly people died only a couple of years after being retired. Nowadays elderly people enjoy their after work-life for approx. 20 additional years. These are very active and they enjoy traveling, meeting friends or find new purposes in life. The research project "Home Interaction Service" develops new mobile assistants by using Smart Watches for continuously monitoring of physical activities to identify life anomalies and to assist elderly people in their daily life. New algorithm also enables the Smart Watch also to be a new gesture interaction device to control home consumer products and to support new services that might become available in future.

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Bieber, Gerald; Schiel, Ralf

Smartwatch und -phone als Therapie- und Monitoringgerät für Diabetes und Adipositas

2013

Diabetologie und Stoffwechsel, Vol.8 (2013), S 01, P181

Diabetes Kongress <48, 2013, Leipzig, Germany>

Einleitung: Die Häufigkeit von lebensstilbedingten Risikofaktoren und manifeste Stoffwechsel- und kardiovaskuläre Krankheiten (z.B. Diabetes mellitus) sind massiv ansteigend. Daher müssen verbesserte Behandlungsmodelle und Methoden zum Selfempowerment systematisch beforscht und implementiert werden. Hierbei zeigt sich ein mobiles Assistenzsystem auf Basis von Smartwatch und -phone, das eine permanente Aktivitätserfassung und damit verbundene Feedbackfunktion ermöglicht, als besonders vielversprechend. Ein Modell, das in der Chronikerversorgung von Risikopersonen und Patienten mit Stoffwechsel- und/oder kardiovaskulären Erkrankungen eingesetzt werden kann, wird derzeit betrieben vom Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung in Kooperation mit der MEDIGREIF Inselklinik Heringsdorf. Methoden: Damit der Chroniker ein situatives Feedback zur objektiv erfassten Bewegung erhalten kann, werden Smartphones und Smartwatches mit integrierten Beschleunigungssensoren genutzt. Smartwatches sind intelligente Uhren, die mit Sensoren, einer integrierten Funkeinheit sowie einem Display und Vibrationsgeber ausgestattet sind. Mittels Analyse und Klassifizierung der Bewegungsmuster von Körper oder den Extremitäten wird auf die Ausführungart und -dauer der Aktivitäten zurückgeschlossen. Die erfassten Daten werden mit Sollvorgaben verglichen und ermöglichen ein direktes, multimediales Feedback. Dieses System, DiaTrace, stellt daher situativ elektronische Motivationselemente und Begleitinformationen zur Verfügung. Ergebnisse: Das System wurde bisher im Rahmen von Feasibility-Studien bei Kindern und Jugendlichen mit Übergewicht, Adipositas und Diabetes eingesetzt und validiert (Schiel R et al. Appetite 2012; 58: 432 S 7; Schiel R et al. Exp Clin Endocrinol Diabetes 2011;119: 565 S 8). Alle Untersuchungen ergaben eine hohe Akzeptanz der Technologie bei Patienten, Angehöringen und Therapeuten, eine hohe Validität sowie die Reduktion entsprechender pathologischer klinischer Ereignisse. Bei Kindern und Jugendlichen mit Übergewicht und Adipostas (n = 124, Alter = 13,5 +-2,8 Jahre, BMI = 31,3 ± 5,2 kg/m(2), BMI-SDS = 2,50 ± 0,5) konnte durch die kontinuierliche Bewegungserfassung beispielsweise nicht nur die im Vergleich zur herkömmlichen Therapie bessere Gewichtsreduktion (7,1 ± 3,0 kg, BMI/BMI-SDS Reduktion p < 0,01), sondern auch die psychologisch realistischere Selbsteinschätzung nachgewiesen werden. (Schiel R et al. Appetite 2012; 58:432 S 7) Electronic health technology for assessment of physical activity and eating habits in children and adolescents with overweight and obesity) Schlussfolgerungen: Während zusätzlich zu tragende Geräte zur Aktivitätserfassung bereits eine Therapieunterstützung ermöglichen, so bieten unaufdringliche zu tragene Systeme einen erheblichen Mehrwert. Besonders die Smartwatch wird als kontinuierliches und auch im Schlaf zu tragendes, multimediales Interaktionsgerät besonders für die Diabetes- und Adipositasbehandlung Einsatz finden.

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Bieber, Gerald; Kirste, Thomas; Urban, Bodo

Ambient Interaction by Smart Watches

2012

The University of Texas at Arlington (UTA): Proceedings of the 5th International Conference on PErvasive Technologies Related to Assistive Environments : PETRA 2012. New York: ACM, 2012, 6 p.

International Conference on PErvasive Technologies Related to Assistive Environments (PETRA) <5, 2012, Heraklion, Greece>

The availability of new hardware allows new interaction and visualization metaphors for work environment and private life. Smart watches with integrated acceleration sensors and vibration feedback enable a new kind of interaction. In complement with a matrix display and connectivity to the Internet, smart watches provide assistance in ambient surroundings. This work presents challenges and opportunities of smart watches and introduces a concept of non-obtrusive interaction with smart watches by using physical activity recognition. Hereby the paper presents a prototype application of maintenance assistance and shows possible applications for ambient assistant living environments. In combination of information visualization, permanent sensing and notification, the smart watch becomes the next technology step in the row of smart devices for home-consumer and industrial users.

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Aehnelt, Mario; Diener, Holger; Peter, Christian; Bieber, Gerald; Urban, Bodo

Assistenztechnologien für die Fertigung

2012

Schiff & Hafen, (2012), 4, pp. 44-46

Optimierte Arbeitsprozesse können die Effizienz einer Werft deutlich steigern und damit zu einem Wettbewerbsvorteil verhelfen. Das Erforschen von verbesserungspotenzialen sowie die Entwicklung von Systemen, welche zur Effizienzsteigerung beitragen, stehen im Fokus der Aufgaben des Rostocker Fraunhofer-lnstituts für Graphische Datenverarbeitung IGD.

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Aghazaryan, Haykush; Urban, Bodo (Betreuer); Bieber, Gerald (Betreuer)

Composed Visualization

2012

Rostock, Univ., Master Thesis, 2012

The new generation of wearable computers (e.g. tablet pc, MT tables, Smartphone or lifeview displays) is equipped with a high connectivity and a LHRD. Up to now the devices are used to display individual information for the current user. Whenever a bunch of people are gathering together it would be useful to put the devices together in order to receive a large display. This CS is consisting of each individual display of the personal devices. Therefore, each device needs to know its position in the display ensemble and the displayed information is to be separated and distributed to the certain devices. The overall goal of this work is to design a CS of individual displays, which visualizes various content in dependency of the organization and size of the composed display. Hereby the visualization should be scalable by the number and capabilities of the used screens. Furthermore it should be possible to build a CS ad hoc by using internal sensor capabilities.

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Schiel, Ralf; Kaps, Alexander; Bieber, Gerald

Electronic Health Technology for the Assessment of Physical Activity and Eating Habits in Children and Adolescents with Overweight and Obesity IDA

2012

Appetite, Vol.58 (2012), 2, pp. 432-437

Objective: It was the goal of the trial to study the impact of electronic healthcare technology into treatment. Methods: One hundred and twenty-four children/adolescents (females 56%, age 13.5 ± 2.8 years, height 1.64 ± 0.13 m, weight 85.4 ± 23.0 kg, body-mass index (BMI) 31.3 ± 5.2 kg/m2, BMI-standard deviation score (SDS) 2.50 ± 0.5) were included. To assess physical activity and eating habits, a mobile motion sensor integrated into a mobile phone with digital camera was used. Results: The children/adolescents had a significant weight reduction of 7.1 ± 3.0 kg. BMI/BMI-SDS decreased (p < 0.01). Intensity (14.1 ± 6.4 activity units) and duration of physical activity (290.4 ± 92.6 min/day) were assessed with sensors. Time walking: median 45.5 (range, 2.5-206.5), running 8.0 (range, 0-39.5), cycling 27.7 (range, 0-72.5), car driving 23.7 (range, 0-83.0) min/day. Comparing self-reported physical activity (walking 292.9 (range, 9.6-496.1), running 84.8 (range, 8.4-130.2) min/day) with assessment with sensors there were significant differences (p < 0.01). Duration of physical activity documented by children/adolescents was higher than the assessment with motion sensors (walking 292.9 vs 45.5 min, p < 0.01, running 84.8 vs 8.0 min, p < 0.01). Sensor derived energy intake was higher than recommended (469.14 ± 88.75 kcal vs 489.03 ± 108.25 kcal, p = 0.09). Performing multivariate analysis the following parameters showed associations with weight reduction (R-square = 0.75): body weight (ß = 0.95, p < 0.01), C-reactive protein (CRP, ß = 0.15, p = 0.07), physical activity, time spent in activities measured with sensors (ß = 0.18, p = 0.04), stress management (ß = 0.16, p = 0.06), body fat mass at onset of the trial (ß = 0.45, p < 0.01) and body shape (ß = 0.25, p = 0.01). Conclusion: The innovative mobile movement detection system is highly accepted by children and adolescents. The system is able to augment existing weight reduction and stabilization strategies.

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Richter, Claas; Tanaka, Yuzuru; Bieber, Gerald

A Case Study of an Employee Portal with integrated Physical-Activity Monitoring

2011

4th International Conference on Human System Interaction. Proceedings : HSI 2011. New York: IEEE Press, 2011, pp. 293-298

International Conference on Human System Interaction (HSI) <4, 2011, Yokohama, Japan>

In this paper we present some results of ongoing work on a case study that combines an employee portal with the monitoring of physical activity of the employee during his working time. The essence of this case study is to show how information about the worker's individual physical activity can be presented online in a comprehensive way together with the actual portal information. This allows not only the employee, but also therapists and health consultants to analyze physical activity and rest periods during the work in conjunction with the corresponding work description. The purpose of our case study is to promote physical activity as a key employee health management strategy. And for this, our results show that even with low cost and little technical effort, current mobile and web technologies can simplify the acquisition of sensor data and the integration into existing systems. We want to motivate especially small and middle-sized companies to consider the integration of physical-activity monitoring to preserve the health and well-being of their employees. Promoting the employees health is an investment in the company's human capital and can reduce the risk of i.e. Diabetes and cardiovascular diseases. In opposite to large enterprises where health-management has been well established, small companies can often not effort the cost for enterprise health and prevention management systems and the implementation by specialists. We have developed a lightweight Web API that provides easy access to the physical-activity data and function for visualization. We demonstrate how the API is applied together with the employee portal.

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Schiel, Ralf; Thomas, Andreas; Kaps, Alexander; Bieber, Gerald

An Innovative Telemedical Support System to Measure Physical Activity in Children and Adolescents with Type 1 Diabetes Mellitus

2011

Experimental and Clinical Endocrinology & Diabetes, Vol.119 (2011), 9, pp. 565-568

To assess physical activity in patients with type 1 diabetes an innovative telemedical support system has been developed. The aim of the feasibility trial was to prove its use in a clinical setting. Patients/methods: 16 children/adolescents with type 1 diabetes mellitus aged 14.5±2.2 years (diabetes duration 6.5±3.6 years, HbA1c 8.8±1.0%) were included in the study. During a period of 1-3 days all the patients received a telemedical assessment system. It consists of a sensor for physical activity integrated into a mobile phone (DiaTrace). Additionally it is combined with a system for continuous blood glucose monitoring (CGM). Results: The technical system was highly accepted by all the 16 children and adolescents. Physical activity measured was 13.3±5.5 AU/d, mean duration of total physical activity was 204.9±66.5 min/d (walking 102.5±62.5, running 7.4±5.8, cycling 39.2±32.7, driving 36.0±18.6, non-specific physical activity 57.0±29.7 min/d). Periods without activity lasted for 386.5±187.2 min/d. Daily energy expenditure was 1 964.1±185.5 kcal/d. Correlations between physical activity (measured with DiaTrace) and blood glucose profiles (measured with CGM) were calculated. Pearson's correlation coefficients ranged between 0.59 and 0.99 (median 0.91). Hence, these good correlation coefficients show the high and direct association between blood glucose values and activity units. The wide ranges in correlation coefficients demonstrate a huge variability of individualized reactions. Conclusions: Use of innovative electronic health technology is highly accepted by patients. It reveals an accurate, real-time assessment of an individual's physical activity. These Information can use for insulin dose-adjustment.

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Schiel, Ralf; Kaps, Alexander; Bieber, Gerald

Das Projekt IDA-Insel: Telemedizinische Erfassung von Aktivität, Ruhe und Ernährung bei Kindern und Jugendlichen mit Übergewicht und Adipositas

2011

Adipositas Spektrum, Vol.7 (2011), 2, pp. 12-14

Im Zeitraum 2008 bis 2010 wurde an der Medigreif Inselklinik Heringsdorf GmbH, Fachklinik für Diabetes und Stoffwechselkrankheiten, Ostseebad Heringsdorf, im Rahmen einer klinischen Studie untersucht, ob telemedizinische Anwendungen in die Therapie von Kindern und Jugendlichen mit Übergewicht und Adipositas erfolgreich einbezogen werden können. Dazu wurden 124 Kinder/Jugendliche (Alter 13,5 ± 2,8 Jahre, BMI 31,3 ± 5,2 kg/m², BMI-SDS 2,50 ± 0,5) mit einem Mobiltelefon ausgerüstet, das einen Sensor und spezielle Software zur Erfassung von Bewegungen und Ernährung enthält (DiaTrace). Durch den Einsatz dieser Teletechnologie konnte nachgewiesen werden, dass viele übergewichte und adipöse Kinder und Jugendliche ihre körperliche Bewegung und Ernährung falsch positiv einschätzen. Die Motivation zur Gewichtsabnahme konnte gesteigert und durch regelmäßiges Monitoring eine effektivere Nachhaltigkeit erzielt werden. Dieses resultiert in einer hohen Akzeptanz der Teletechnologie und im Vergleich zur herkömmlichen Therapie in einer stärkeren Gewichtsreduktion. Teletechnologie, bestehend aus einem System zur objektiven Bewegungs- und Ernährungserfassung stellt somit ein neues Instrument zur effektiven Therapie bei Kindern und Jugendlichen mit Übergewicht und Adipositas dar. Eine Gewichtsreduktion und -stabilisation kann so sinnvoll unterstützt werden.

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Bieber, Gerald; Haescher, Marian; Peter, Christian; Aehnelt, Mario; Richter, Claas; Gohlke, Holger

Hands-free Interaction mittels Handgelenksensoren für mobile Assistenzsysteme

2011

Institut für Multimediatechnik (IFM): 6. Multimediakongress Wismar 2011 : Netzwerk - Forschung - Innovation, 7 pp.

Kongress Multimediatechnik <6, 2011, Wismar, Germany>

Zunehmend verbreitet sich der Einsatz von digitalen Wartungshandbüchern und begleitender Multimedia- Unterstützung bei Montage und Wartungsarbeiten. Interaktive PDF Dokumente, Montagevideos oder Audioanleitungen können auf immer preiswerter werdenden Tablet PCs oder Smartphones zielgerecht angeboten werden. Im realen Arbeitsumfeld können jedoch Probleme mit der Bedienung dieser Geräte auftreten, da Arbeitshandschuhe getragen werden oder die Hände nicht frei oder stark verschmutzt sind. Neue Interaktionsformen können hier helfen, indem sie eine robuste Bedienung der Geräte ohne Einsatz einzelner Finger ermöglicht. Bereits heute sind erste Geräte am Markt, die entsprechende Interaktionen sowie neue Visualisierungsmöglichkeiten eröffnen. Handgelenksdisplays und bald auch Uhrenhandys (wrist phones) mit entsprechenden Minidisplays und integrierten Sensoren ermöglichen schon heute faszinierende Interaktionen. Dieser Beitrag beschreibt neue Konzepte zur Interaktion mit Handgelenkssensoren und -displays und stellt die damit möglich gewordene Hands-free Interaction (HFI) für mobile Assistenzsysteme vor. Die Technologie der HFI trennt die Phasen der normalen Bewegung während der Arbeitsausführung von den Bewegungen innerhalb der Interaktionsphase. Dieses ermöglicht eine nahtlose Bedienung von Geräten im Arbeitsablauf und es ergeben sich besonders im Bereich des Maschinen- und Anlagenbaus neue Möglichkeiten, den Montagearbeiter oder Wartungstechniker bei der Ausführung seiner Arbeit zu unterstützen. Mittels der HFI, die Gesten durch Beschleunigungssensoren erfasst, werden neue Bedienkonzepte und Interaktionselemente dargestellt, die in rauen Umgebungen eingesetzt werden können.

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Luthardt, André; Bieber, Gerald (Betreuer)

iFall - Intelligente Sturzerkennung

2011

Rostock, Univ., Bachelor Thesis, 2011

Diese Arbeit stellt ein neuartiges Konzept für ein mobiles Sturzerkennungssystem vor. Basierend auf den Daten eines Beschleunigungssensors und des Mikrofons sollen Stürze erkannt werden. Zu diesem Zweck werden Versuchsdaten ausgewertet und Merkmale extrahiert, die eine Sturzerkennung erlauben. Anschließend wird das entwickelte Konzept als Prototyp für ein Smartphone umgesetzt. Das verwendete Smartphone Sony Ericsson Xperia X10 besitzt einen integrierten Beschleunigungs-sensor und ein Mikrofon. Eine Anforderungsanalyse soll zeigen, dass das Smartphone zur mobilen Sturzerkennung geeignet ist. Im weiteren Verlauf der Arbeit wird eine Serveranwendung vorgestellt, die bei einem vom mobilen Sturzerkennungssystem gemeldeten Sturz, von einer Notfallzentrale genutzt werden kann. Weiterhin soll eine Evaluation des mobilen Sturzerkennungssystems zeigen, wie gut der Prototyp Stürze erkennt und wie viele Fehlerkennungen von Stürzen auftreten. Zum Abschluss der Arbeit werden Erweiterungen des mobilen Sturzerkennungssystems vorgestellt, welche die Erkennungsrate verbessern und die Serveranwendung erweitern können.

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Ulrich, Jörg; Bieber, Gerald (Betreuer)

Mobile Nahrungserfassung

2011

Rostock, Univ., Studienarbeit, 2011

Die Nahrungserfassung mit mobilen Endgeräten ist ein immer wichtiger werdendes Gebiet der Ernährungsforschung. Im Rahmen der gesunden Lebensweise ist eine leicht zu bedienende und möglichst genaue Anwendung, welche vorliegende Mahlzeiten identifiziert, von großem Vorteil. In dieser Literaturarbeit werden grundsätzliche Methoden der statistischen Nahrungserhebung erläutert sowie bereits entwickelte Konzepte und Prototypen gezeigt. Diese werden entsprechend ihrer eingesetzten Techniken kategorisiert und auf Besonderheiten sowie Schwachstellen untersucht.

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Ulrich, Jörg; Bieber, Gerald (Betreuer)

Mobile Spracheingabe zur Situationserkennung

2011

Rostock, Univ., Bachelor Thesis, 2011

Mobile Kommunikationssysteme mit multimedialer Ausstattung durchdringen langsam aber sicher unser Gesellschaftsbild und fügen sich aufgrund ihres umfassenden Potentials immer mehr als ambiente Unterstützung in das Alltags- und Berufsleben ein. Die sprachbasierte Erkennung von Situationen mit mobilen Endgeräten ist dabei ein Betrachtungspunkt, welcher durch die sich nun bildenden Möglichkeiten ein Forschungs- und Entwicklungsziel ergibt. In dieser Bachelorarbeit soll das grundlegende Konzept einer mobilen Situationserkennung, das Implementierungskonzept im Anwendungsbereich der Nahrungserfassung dargestellt sowie eine prototypische Anwendung der sprachbasierten Nahrungserfassung aufgezeigt werden.

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Bieber, Gerald; Herzig, Claudia; Lüder, Marian; Salomon, Ralf

Schwimmassistenz durch Erkennung der körperlichen Aktivität im Wasser

2011

Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik (VDE): Ambient Assisted Living : 4. Deutscher AAL-Kongress mit Ausstellung. Demographischer Wandel-Assistenzsysteme aus der Forschung in den Markt [CD-ROM]. Berlin u.a.: VDE-Verl., 2011, 4 pp. ; Poster 1.12

Ambient Assisted Living (AAL) <4, 2011, Berlin, Germany>

Das Schwimmen ist eine olympische Sportart und gilt als die derzeit gesündeste Freizeitbeschäftigung mit dem geringsten Verletzungsrisiko. Die Belastung der Gelenke und Knochen ist durch den Auftrieb im Wasser deutlich reduziert. Die Wassertemperatur wirkt anregend auf den Kreislauf und fast alle Muskeln werden bei der Schwimmbewegung genutzt. Besonders für Ältere ist das Schwimmen vorteilhaft, da eine körperliche Aktivität sanft und kostengünstig ausgeführt werden kann. In Rostock wurde in den letzten Jahren mit DiaTrace eine Technologie entwickelt, die es ermöglicht, mittels dreiachsigen Beschleunigungssensoren die Ausübung von körperlicher Aktivität zu messen. Aktivitätsmonitoring im Wasser kann genutzt werden, um Probleme des Schwimmers zu detektieren und somit schnelle Hilfe und Rettung zu erleichtern. Der vorliegende Beitrag beschreibt die Möglichkeiten einer Aktivitätserkennung beim Schwimmen und die damit verbundenen Optionen zum Erkennen einer kritischen Situation und Einleiten von Schutzmaßnahmen (Alarmmeldung, Aufblasen von Notbojen etc.).

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Westphal, Heiko; Bieber, Gerald (Betreuer)

Semantikextraktion aus Geodaten

2011

Rostock, Univ., Studienarbeit, 2011

In dieser Literaturarbeit wird ein Überblick über die Ergebnisse der Literaturrecherche zum Thema Semantikextraktion aus Geodaten gegeben. Grundlegend wird hierzu zuerst der Stand der Technik zur Erhebung von Geodaten (Positionsbestimmung) dargestellt. Im Anschluss wird ein kurzer Überblick über die zur Verarbeitung notwendigen Datenschnittstellen aufgezeigt. Die semantische Extraktion der erhaltenen Geodaten, genauer die Profilierung mit Hilfe von Bewegungsprofilen und die Bestimmung von Georeferenzinformationen, wird im dritten Teil der Arbeit erläutert. Abschließend werden mögliche Anwendungsgebiete dieser Technik (namentlich Location Based Services) mit entsprechenden Beispielen vorgestellt.

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Westphal, Heiko; Bieber, Gerald (Betreuer)

Semantikextraktion aus Geodaten

2011

Rostock, Univ., Bachelor Thesis, 2011

Ziel der Arbeit war der Entwurf eines Systems zur automatischen Erfassung des räumlichen Bewegungsverhaltens von Menschen sowie die semantische Auswertung der erfassten Daten. Dies wurde in Form einer vollständig funktionstüchtigen Demonstrationssoftware umgesetzt. Zudem wurde ein Konzept für eine intelligente, ortssensitive ToDo-List entwickelt und realisiert. Der erste Teil der Arbeit gibt einen Überblick über die nötigen Grundlagen, insbesondere Positionsbestimmungsverfahren, Location Based Services, die semantische Extraktion aus Geodaten, Taskmodelle und Clusterverfahren. Einen weiteren Schwerpunkt der Arbeit bildet die Entwicklung von Konzepten zur Erhebung von Positionsdaten mittels handelsüblicher Mobiltelefone, zu deren semantischer Auswertung inklusive Clustering sowie für einen Taskmanager. Dafür wurde ein Taskmodell erstellt und ein Scheduler entworfen. Im dritten Teil der Arbeit folgt dann zur Demonstration die praktische Umsetzung der entwickelten Konzepte unter Verwendung der Programmiersprache Java. Ein Resümee über die gewonnenen Erkenntnisse sowie ein Ausblick auf zukünftige Anwendungsmöglichkeiten schließen die Arbeit ab.

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Bieber, Gerald; Wacker, Fred

Signal Reproduction of Acceleration Sensor Data for Physical Activity Recognition

2011

1st International Workshop on Frontiers in Activity Recognition using Pervasive Sensing : In Conjunction with Pervasive 2011. Workshop Proceedings [online]. [cited 27 June 2011] Available from: http://di.ncl.ac.uk/iwfar/proceedings-2/, 2011, pp. 36-41

International Workshop on Frontiers in Activity Recognition using Pervasive Sensing (IWFAR) <1, 2011, San Francisco, CA, USA>

This paper addresses the challenges of flexible acceleration sensor sampling rates of mobile phones and describes the problem of signal reproduction of blurred or distorted signals for physical activity recognition. In this work, low and high order signal interpolation and approximation techniques were analyzed as well as splines to improve the recognition accuracy. The identified best algorithm was implemented to a single point activity recognition system. The signal reconstruction algorithm is used for real time recognition in a standard mobile phone with an integrated acceleration sensor. This phone and its application DiaTrace is able to recognize activity such as resting, walking, cycling, car driving or jumping just by wearing the mobile in the front pocket of a trouser. We could identify that spline algorithm is excellent for activity recognition of smooth and periodic movements, but lower polynomial interpolation has advantages at non periodic and discontinuous movements.

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Bieber, Gerald; Luthardt, André; Peter, Christian; Urban, Bodo

The Hearing Trousers Pocket - Activity Recognition by Alternative Sensors

2011

Association for Computing Machinery (ACM): The 4th ACM International Conference on PErvasive Technologies Related to Assistive Environments : PETRA 2011. New York: ACM, 2011, Article No. 44; 6 p.

ACM International Conference on PErvasive Technologies Related to Assistive Environments (PETRA) <4, 2011, Heraklion, Greece>

In daily life, mobile phones accompany the user permanently and are worn often in the front pocket of the trousers. The sensors included in today's mobile phones can hence be used for ubiquitous assistance. For instance, the acceleration sensor could be used for analysis of the person's bodily activity, or the microphone can be used to analyze the environmental noise levels. A possible sensor fusion provides additional and assured environmental and context information. This work presents new methods of activity recognition by acceleration and sound sensors by means of sensors included in commercially available smart phones during everyday life. We could identify that sounds provide valuable additional information on a user's situation that allow to better asses a person's current context.

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Richter, Claas; Tanaka, Yuzuru; Bieber, Gerald; Gohlke, Holger

A Case Study of an Employee Portal with integrated Physical-Activity Monitoring

2010

Cleve, Jürgen (Ed.): 7. Wismarer Wirtschaftsinformatiktage : WIWITA 2010. Wismar, 2010, pp. 271-281

Wismarer Wirtschaftsinformatiktage (WIWITA) <7, 2010, Wismar, Germany>

In this paper we present some results of our ongoing work on a pilot study that combines an employee portal with the monitoring of physical activity of employees during work. The purpose of our study is to promote physical activity as a key employee health management strategy. This allows not only the employee, but also therapists and health consultants to analyse physical activity and rest periods during the work in conjunction with the corresponding work descriptions. The essence is to show how information about the worker's individual physical activity can be presented online in a comprehensive way together with the actual portal information. Our results show that even with low cost and little technical effort, current mobile and web technologies can simplify the acquisition of sensor data and the integration into existing systems. The aim is to motivate small and middle-sized companies to consider the utilization of physical-activity monitoring as a reasonable method to preserve health and well-being of their employees. Promoting the employees health is an investment in the company's human capital and can reduce the risk of i.e. Diabetes and cardiovascular diseases. In opposite to large enterprises where health-management has been well established, small companies can often not effort the cost for enterprise health and prevention management systems and the implementation by specialists. For this purpose, we have developed a prototype employee-portal with integrated physical-activity monitoring functions. Based on the measured activity-data the worker can see intuitively important information about his daily physical-activity at the same place where he obtains all his work-related information (work schedule, vehicles, machines etc.). Thus the user does not need to login into any other software system and can save time. For a more general approach, we introduce our Activity Web-API that we are currently working on. It provides an easy access to the physical-activity data and visualization functions from any Web-based application. Using a standard mobile-phone and the Web-API reduces not only the technical barrier but also encourages entrepreneurs and employees to make increasingly use of physical-activity monitoring for a more balanced and healthy life. As an example, we show activity-data that was measured during a working day by a field worker of the research partner FMG GmbH & Co. KG (FMG company) [1.], a SME in the telecommunication service industry.

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Peter, Christian; Bieber, Gerald; Urban, Bodo

Affect- and Behaviour-Related Assistance for Families in the Home Environment

2010

Association for Computing Machinery (ACM): The 3rd ACM International Conference on PErvasive Technologies Related to Assistive Environments : PETRA 2010. New York: ACM, 2010, 5 p.

ACM International Conference on PErvasive Technologies Related to Assistive Environments (PETRA) <3, 2010, Samos, Greece>

The ABRA System for affect- and behaviour- related assistance for families in the home environment is a modular system, comprising components for assessing a person's state, for communicating and displaying relevant information, and for social togetherness. The technology platform is being developed to study novel approaches to social inclusion, particularly for elderly, and new, senior-friendly interaction and display techniques. This paper describes a first implementation of a bimodal sensing module for assessing a person's wellbeing, combined with an assistance and communication module for enhanced social inclusion and sense of safety.

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Bieber, Gerald; Staupe, Sabine; Fernholz, Nicole; Grelck, Ole

Ambiente Umgebungen und mobile Aktivitätserkennung als neue Kommunikationsgrundlage

2010

Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik (VDE): Ambient Assisted Living : 3. Deutscher AAL-Kongress mit Ausstellung. Assistenzsysteme im Dienste des Menschen - zuhause und unterwegs [CD-ROM]. Berlin u.a.: VDE-Verl., 2010, 5 pp. ; Paper 5.1

Ambient Assisted Living (AAL) <3, 2010, Berlin, Germany>

Während die jüngere Generation mit Web 2.0 Techniken und mobiler Hardware zur Alltags- und zwischenmenschlichen Kommunikation nahezu vollständig vertraut ist, so nutzen ältere Menschen elektronische Medien seltener und nicht im vollen Umfang. Damit neue, einfache Interaktionsmethoden entwickelt werden können, wurde in dem Projekt AmiCustomCare beobachtende Sensorik entwickelt und eingesetzt. Eine Aktivitätserkennung auf Basis von mobilen Beschleunigungssensoren sowie optischer Aktivitätserfassung mittels Kameras ermöglichen den Versand von Nachrichten über Aktivitäten im Alltag, ohne dass der Nutzer die Geräte bedienen muss. Dadurch wird eine neue Kommunikationsform möglich, mit der die Kommunikationspartner nicht aktiv Informationen absenden oder aufnehmen müssen. Somit wird der Paradigmen-Wechsel der Kommunikation vom aktiven zum passiven Sender und Empfänger möglich.

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Bieber, Gerald; Sablowski, Christopher; Luthardt, André; Lüder, Marian; Salomon, Ralf; Urban, Bodo

Erkennung der körperlichen Aktivität beim Schwimmen mittels Beschleunigungssensoren

2010

Kalkbrenner, Stefan (Ed.): 5. Multimediakongress Wismar 2010 : Netzwerk - Forschung - Innovation [CD-ROM], 6 pp.

Kongress Multimediatechnik <5, 2010, Wismar, Germany>

Das Schwimmen ist eine olympische Sportart und gilt als die derzeit gesündeste Freizeitbeschäftigung mit dem geringsten Verletzungsrisiko. Der vorliegende Beitrag beschreibt die Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der Bewegungserfassung mittels der DiaTrace-Technologie, die es erlaubt, auf Basis eines dreidimensionalen Beschleunigungssensors die Schwimmbewegungen im Wasser zu detektieren und zu analysieren. Beim Schwimmen bewegt sich der Körper mit rhythmischen, spezifischen Bewegungen, die durch ein fest am Köper fixierten Sensor messbar sind. In der vorliegenden Arbeit wurde daher die Auswahl eines geeigneten Trageortes des Messsystems getroffen und für die Schwimmarten Kraulen und Brustschwimmen Messdaten erhoben und analysiert.

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Schiel, Ralf; Kaps, Alexander; Bieber, Gerald; Kramer, Guido; Seebach, Henning; Hoffmeyer, André

Identification of Determinants for Weight Reduction in Overweight and Obese Children and Adolescents

2010

Journal of Telemedicine and Telecare, Vol.16 (2010), 7, pp. 368-373

We conducted a pilot trial of electronic technology integrated into the treatment of children and adolescents who are overweight or obese. A total of 30 patients (mean age 14 years, mean BMI 32.7 kg/m2) were admitted to our hospital to participate in a structured treatment and teaching programme (STIP). To assess physical activity and eating habits, a mobile motion sensor board (MoSeBo) or a sensor for physical activity, integrated into a mobile phone with digital camera (DiaTrace) was used. Over an average period of four days of monitoring, the mean intensity (15.4 activity units) and duration of physical activity (267 rnln/d) were recorded with the mobile sensors. The mean time spent walking was 64 mln/d, running 11 rnin/d, cycling 24 mln /d and car driving 21 rnln /d. There were significant differences (P< 0.001) between self-reported physical activity and objective assessment: in general the duration of physical activity documented by children and adolescents was much higher than the objective assessment. Similarly, the real caloric intake was higher than the self-estimates (P= 0.085). A multivariate analysis showed that the following variables were significantly associated with weight reduction in the hospital STIP (R-squared = 0.59): high motivation, intrafamilial conflicts, du ration of physical activity assessed with the MoSeBo/DiaTrace system, and the body fat mass at onset of therapy. All children and adolescents inc1uded in the trial completed it. Although the MoSeBo/DiaTrace system was used for a relatively short period in each patient, the high acceptance demonstrated that it could be integrated into therapy easily.

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Salomon, Ralf; Lüder, Marian; Bieber, Gerald

iFall - a New Embedded System for the Detection of Unexpected Falls

2010

8th IEEE International Conference on Pervasive Computing and Communications (PERCOM Workshops). New York: IEEE Press, 2010, pp. 286-291

International Conference on Pervasive Computing (PERCOM) <8, 2010, Mannheim, Germany>

This paper describes a new embedded system, called iFall, for the detection of unexpected falls for elderly people. In combination with a new sensors system and the monitoring of its own rotation, iFall is able to detect a fall in its very beginning. It is thus able to initiate some emergency actions, such as inflating a tiny airbag, in order to alleviate a fall's consequences, primarily potential injuries. In that respect, iFall is unique. It's physical properties, such as size, weight, and energy resources, make it almost invisible, so that it can be worn at any time at any occasion by any person.

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Salomon, Ralf; Lüder, Marian; Bieber, Gerald

iFall - Case Studies in Unexpected Falls

2010

IEEE Industrials Electronics Society (IES): 2010 IEEE International Symposium on Industrial Electronics : ISIE 2010. New York: IEEE Press, 2010, pp. 1645-1650

IEEE International Symposium on Industrial Electronics (ISIE) <2010, Bari, Italy>

Previous research has developed a new embedded system, called iFall, for the detection of unexpected falls for elderly people. This paper reports a larger set of fall experiments that have been done in laboratory setups, similar to typical real-world experiments. These experiments indicate that with monitoring its own rotation along any axis, iFall is able to detect a fall in its very beginning. iFall is thus able to protect its user from severe injuries and its consequences, by initiating some emergency actions, such as inflating a tiny airbag.

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Bieber, Gerald; Koldrack, Philipp; Sablowski, Christopher; Peter, Christian; Urban, Bodo

Mobile Physical Activity Recognition of Stand-Up and Sit-Down Transitions for User Behavior Analysis

2010

Association for Computing Machinery (ACM): The 3rd ACM International Conference on PErvasive Technologies Related to Assistive Environments : PETRA 2010. New York: ACM, 2010, 5 p.

ACM International Conference on PErvasive Technologies Related to Assistive Environments (PETRA) <3, 2010, Samos, Greece>

Sufficient physical activity is required for everybody, especially for elderly people. Monitoring of physical activity is possible in daily life by using mobile sensors such as acceleration sensors. The recognition of periodic activity types like walking, cycling, car driving etc. is easy to perform. However, the identification of transitions between physical activities is difficult, because those events are nonrecurring and unique. The estimation about the share of standing or sitting during work is interesting for the design of the modem workplace. Human ergonomics demand for a limitation of standing work; this may even be enforced by the legal protection of working mothers to improve the working condition. The recognition of standing und sitting is furthermore useful within the home living area design. Hereby a detection of staying, sitting and walking supports the assessment of the activities of daily life. This paper addresses the methodology of mobile physical activity recognition of transitions between sitting und standing by using only one three-dimensional acceleration sensor. The recognition is performed by using n synthetic kernel signal arid a correlation of the measurement signal. For the evaluation, a detection application has been developed which uses the build-in sensors of a standard mobile phone. The evaluation inc1uded 12 subjects and the result show that mobile recognition of activity transitions is possible.

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Schiel, Ralf; Kaps, Alexander; Bieber, Gerald

Telemedizinische Erfassung von Aktivität, Ruhe und Ernährung bei Kindern und Jugendlichen mit Übergewicht und Adipositas: Projekt IDA-Insel

2010

Adipositas Spektrum, Vol.6 (2010), 1, pp. 15-19

Teletechnologie und telemedizinische Anwendungen gewinnen in den letzten Jahren in der bundesweiten Gesundheitsversorgung zunehmend an Bedeutung. Gerade in der Behandlung chronischer Erkrankungen, zu denen auch Übergewicht und Adipositas gehören, kann moderne Technik bei der Lösung spezifischer Betreuungsprobleme helfen. So wurde an der MEDIGREIF-Inselklinik Heringsdorf GmbH, Fachklinik für Diabetes und Stoffwechselkrankheiten, Ostseebad Heringsdorf, bereits 2006 und mit Unterstützung durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF, DISCO, InnoRegio, Förderkennzeichen 03i2727) ein telemedizinisches Programm für die Langzeitbehandlung von Kindern und Jugendlichen mit Übergewicht und Adipositas etabliert. Nachuntersuchungsergebnisse belegen hier eine hohe Effizienz, allerdings auch ein Rückgang der Responderrate von initial 93 Prozent auf 46 Prozent nach zwölf Monaten. Aus diesen noch nicht zufrieden stellenden Ergebnissen ergibt sich die Notwendigkeit weiterer Forschung und Entwicklung neuer, verbesserter Therapieoptionen.

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Bieber, Gerald; Hoffmeyer, André; Gutzeit, Enrico; Peter, Christian; Urban, Bodo

Activity Monitoring by Fusion of Optical and Mechanical Tracking Technologies for User Behavior Analysis

2009

Association for Computing Machinery (ACM): Proceedings of the 2nd ACM International Conference on PErvasive Technologies Related to Assistive Environments : PETRA 2009. New York: ACM, 2009, 6 p.

ACM International Conference on Pervasive Technologies Related to Assistive Environments (PETRA) <2, 2009, Corfu, Greece>

Patient monitoring by camera surveillance within the private surrounding suffers on privacy issues as well as high requirements on sensor technology and infrastructure. Because of those limitations there is not much knowledge on user activities and behavior in the home environment. In this paper we introduce a novel concept of local activity monitoring using a very slim infrastructure. The required technical environment consists only of a Wi-Fi-Webcam and a mobile phone. With a bi-modal sensor fusion approach we improve the optical activity monitoring by inclusion of electromechanical movement sensors data taken from a mobile phone. The fusion of data from cameras and mobile acceleration sensors allow for a comprehensive, non obtrusive observation of people which can be used for behavior analysis, reactive assistance and support, and natural interfaces especially for the elderly.

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Bieber, Gerald; Voskamp, Jörg; Urban, Bodo

Activity Recognition for Everyday Life on Mobile Phones

2009

HCI International 2009. Proceedings and Posters [DVD-ROM] : With 10 further Associated Conferences. Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 2009. (Lecture Notes in Computer Science (LNCS)), LNCS 5615, pp. 289-296

International Conference on Universal Access in Human-Computer Interaction (UAHCI) <5, 2009, San Diego, CA, USA>

Mobile applications for activity monitoring are regarded as a high potential field for efficient improvement of health care solutions. The measurement of physical activity within every-day conditions should be as easy as using an automatic weighing machine. Up to now physical activity monitoring required special sensor devices and are not suitable for an every day usage. Movement pattern recognition based on acceleration data enables the usage of standard mobile phones for measurement of physical activity. Now, just by carrying a standard phone in a pocket, the device provides information about the type, intensity and duration of the performed activity. Within the project DiaTrace, we developed the method and algorithm to detect activities like walking, jumping, running, cycling or car driving. Based on activity measurement, this application also calculates the consumed calories over the day, shares activity progress with friends or family and might deliver details about different kinds of transportation during a business trip. The DiaTrace application can easily used today by standard phones which are already equipped with the required sensors.

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Waterworth, John A.; Ballesteros, Soledad; Peter, Christian; Bieber, Gerald; Kreiner, Andreas; Wiratanaya, Andreas; Polymenakos, Lazaros; Wanche-Politis, Sophia; Capobianco, Michele; Etxeberria, Igone; Lundholm, Louise

Ageing in a Networked Society - Social Inclusion and Mental Stimulation

2009

Association for Computing Machinery (ACM): Proceedings of the 2nd ACM International Conference on PErvasive Technologies Related to Assistive Environments : PETRA 2009. New York: ACM, 2009, 5 p.

ACM International Conference on PErvasive Technologies Related to Assistive Environments (PETRA) <2, 2009, Corfu, Greece>

Research into ageing and cognition has demonstrated the close relationship of sensory functioning and social communication to maintaining cognitive performance and mood in the elderly, yet in modern societies elderly people are increasingly isolated and under-stimulated, both physically and psycho-socially. This situation results in accelerated cognitive decline and the suffering associated with loneliness and confusion. Health services cannot keep up with the demand for home visits and day care centres that can alleviate this problem. Incorporating new healthcare technologies for proactive health and elder care into everyday living environments can contribute significantly to support the elderly and their carers and is to become a major priority over the next decade. The approach followed in the AGNES project is to keep the elderly mentally and socially stimulated and in contact with others by combining state detection and social network technologies. This paper provides some scientific background for the chosen approach and describes the technological concept of the project.

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Kaps, Alexander; Bieber, Gerald; Schiel, Ralf

Electronic Health Technology for Assessment of Physical Activity and Eating Habits in Children and Adolescents with Overweight and Obesity

2009

Diabetologia, Vol.52 (2009), Supplement 1, pp. S273-S274

General Assembly of the European Association for the Study of Diabetes <44, 2008, Rome, Italy>

During the last decades overweight/obesity has increased markedly. They are associated with a high risk for diabetes and death. Effective intervention is mandatory. Following participation in treatment programmes children/adolescents often fail to reach sufficient long-term weight reduction. The present trial aims to integrate telemedical support in therapy to improve long term outcome.

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Lüder, Marian; Salomon, Ralf; Bieber, Gerald

StairMaster: Ein neues Gerät zur online Erkennung von Stürzen

2009

Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik (VDE): Ambient Assisted Living : 2. Deutscher AAL-Kongress mit Ausstellung Technologien - Anwendungen [CD-ROM]. Berlin u.a.: VDE-Verl., 2009, 5 pp.

Ambient Assisted Living (AAL) <2, 2009, Berlin, Germany>

Stürze von Menschen stellen ein bislang nicht vollständig gelöstes Problem dar. Ein möglicher Grund ist die fehlende Technik, um Stürze sicher zu erkennen, ohne dabei den Menschen zu beeinflussen. Einen Ansatz, um dieses Problem zu lösen, stellen sogenannte Sturzerkennungssysteme dar. Diese Geräte eignen sich je nach Ausstattung zur Erkennung des Sturzbeginns oder liefern Datenmaterial, das auf Veränderungen physiologischer und/oder sensomotorischer Parameter schließen lässt. Obwohl die zuvor angesprochenen Geräte sehr leistungsfähig sind, haben sie aufgrund ihrer Größe, ihres Gewichts und der Bedienbarkeit signifikante Akzeptanzprobleme. Im Gegensatz zu den bisherigen Systemen stellt dieser Beitrag ein kleines, neuartiges und energieeffizientes Gerät vor, das StairMaster genannt wird.

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Lüder, Marian; Bieber, Gerald; Salomon, Ralf

Sturzerkennung mittels Luftdruck- und Beschleunigungssensorik Air Pressure- and Acceleration-Based Fall Detector

2009

Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik (VDE): Ambient Assisted Living : 2. Deutscher AAL-Kongress mit Ausstellung Technologien - Anwendungen [CD-ROM]. Berlin u.a.: VDE-Verl., 2009, 5 p.

Ambient Assisted Living (AAL) <2, 2009, Berlin, Germany>

Dieser Beitrag stellt einen neuen Ansatz zur Erkennung eines Sturzes mittels Einbeziehung des Luftdrucks vor. Die neueste Generation von Luftdrucksensoren der MEMS-Technologie erlaubt eine Luftdruckdifferenzmessung von 0,03 hpa, welches einer Höhenänderung von ca. 25 cm entspricht. Da sich der Luftdruck durch meteorologische Einflüsse ständig ändert, verwendet der vorgestellte Ansatz optional ein Referenzgerät, welches kurzzeitige und klimatische Einflüsse weitgehend eliminieren kann.

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Bieber, Gerald; Thom, Andreas

DiaTrace - Neuartiges Assistenz-System für die Gesundheitsprävention zur Nahrungsaufnahme und Bewegungserfassung

2008

Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik (VDE): Ambient Assisted Living : 1. Deutscher Kongress mit Ausstellung Technologien - Anwendungen - Management. Berlin u.a.: VDE-Verl., 2008, pp. 275-280

Ambient Assisted Living (AAL) <1, 2008, Berlin, Germany>

Durch die steigende Lebenserwartung sowie durch die negative Veränderung des Lebensstils leidet die Bevölkerung zunehmend an Wohlstandskrankeiten wie Diabetes, Adipositas oder Herz-Kreislauferkankung. Eine objektive Einschätzung der eigenen Lebensweise im Alltag hinsichtlich der Ernährungs- und Bewegungssituation ist bislang nur unzureichend möglich. Am Fraunhofer IGD Rostock ist dafür das neue Handy-basierendes Assistenzsystem DiaTrace zur Erfassung der Nahrungsaufnahme und der Bewegungsintensität entstanden, welches als mobile Unterstützung den Nutzer zur verbesserten Lebensführung motiviert. DiaTrace erfasst und klassifiziert auf Basis von Sensorik die körperliche Aktivität und dokumentiert durch Fotos die Nahrungsaufnahme. Durch Analyse der Daten und Serveranbindung wird mittels multimedialer Erinnerungsfunktionalität eine Motivation zur Lebensstiländerung erreicht.

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Seebach, Henning; Bieber, Gerald (Betreuer)

Entwicklung einer photometrischen Verzehrserhebungsmethode

2008

Rostock, Univ., Studienarbeit, 2008

In den Ernährungswissenschaften existieren diverse Methoden zur Dokumentation der Nahrungsaufnahme. Bei den Methoden, die den fortlaufenden Verzehr erfassen sollen, ist das schriftliche Ausfüllen von Protokollen allerdings immer noch der Standard. Diese Arbeit stellt ein Konzept vor, das es erlaubt, das bisherige Protokollieren zu umgehen, in dem die Nahrung mit einem Kamerahandy fotografiert wird. Die Bilder können im Anschluss mit der in dieser Arbeit entwickelten Software chronologisch dargestellt werden. Desweiteren besteht die Möglichkeit, den Bildern Energiewerte zuzuordnen, die dann in Grafiken bezüglich ihres Aufnahmezeitpunkts dargestellt werden können.

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Bieber, Gerald

Generic Personal Assistance Architecture for Mobile Environments

2008

Wallace, Manolis (Ed.) et al.: Advances in Semantic Media Adaptation and Personalization. Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 2008. (Studies in Computational Intelligence 93), pp. 347-368

The computing power of mobile computers is comparable to the PCs of some years ago. In addition, PDAs or mobile phones are equipped with a high connectivity and provide a multimodal interface by a high resolution display, vibration feedback and sound functionality. This feature enables the use of mobile phones as personal information manager and personal assistance for business and the everyday life. The progress of personal assistance is supported by the inclusion of external environment information and user related data. By using new interfaces and sensors, an additional and comprehensive understanding of the user's situation can be determined. Hereby a planning of the user's task is supported and a scheduling of the user's activities will be available. This chapter shows an improving approach of the generic architecture for mobile personal situation aware assistance and describes the modules by sample applications and gives an outlook on upcoming challenges of research in activity and assistance models.

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Hoffmeyer, André; Bieber, Gerald (Betreuer)

Gesture Detection - Mobile Interaktion durch Handbewegungen mittels Beschleunigungssensoren

2008

Rostock, Univ., Studienarbeit, 2008

Moderne Beschleunigungssensoren der neusten Technologie sind klein, leicht, rauscharm und in der Lage, 3-achsige Beschleunigungen zu detektieren. Während bislang Gesten durch die Charakteristik der Positionsänderung im 3D-Raum betrachtet wurden, so sind durch die Sensoren nur die Beschleunigungskräfte messbar. In dieser Arbeit wird die Möglichkeit zur Erkennung und Klassifizierung von Handgesten mittels mobiler Beschleunigungssensoren untersucht. Es wird ein Einblick in bereits vorhandene Systeme gegeben, Beschleunigungsmerkmale werden identifiziert und analysiert. Diese Merkmale werden mit dem Fokus zur Anwendung für mobile Endgeräte untersucht und eine Proof-of-Concept Applikation erstellt. Diese Anwendung ist in der Lage, sehr einfache aber auch komplexere Gesten zu erkennen.

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Kaps, Alexander; Bieber, Gerald; Kramer, Guido; Seebach, Henning; Hoffmeyer, André; Schiel, Ralf

IDA-Insel: Identifikation von Determinanten der Gewichtsreduktion bei Kindern und Jugendlichen mit Übergewicht und Adipositas

2008

Adipositas Spektrum, (2008), 5, pp. 15-16

Ziel der Studie IDA-Insel (Identifikation von Determinanten der Gewichtsreduktion bei Kindern und Jugendlichen mit Übergewicht und Adipositas) ist die langfristige Gewichtsreduktion und -Stabilisation bei Übergewicht und Adipositas. Kinder und Jugendliche nehmen dazu über einen Zeitraum von 6 Wochen an einem stationären strukturierten Behandlungs- und Schulungsprogrammen zur Gewichtsreduktion teil. Das Programm wird durchgeführt nach den Richtlinien der "Arbeitsgemeinschaft Adipositas im Kindes- und Jugendalter (AGA)" und der "Konsensusgruppe Adipositasschulung (KgAS)". Mit IDA-Insel soll es möglich werden, bereits zu Beginn der Behandlung Determinanten und Prädiktoren, die Hinweise auf den Erfolg der Intervention geben, zu identifizieren. Mögliche Determinanten könnten hier z.B. psychogene Faktoren, unterschiedliche intrinsische und extrinsische Motivation, Attributionsstil, Erziehungsstil, Selbstwirksamkeit, Lebensqualität sowie das Empowerment sein.

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Bieber, Gerald; Richter, Claas

Methoden zur Merkmalserkennung und Datenanalyse zur Arbeitsplatzanalyse in serviceorientierten Dienstleistungsunternehmen

2008

Cleve, Jürgen (Ed.): 6. Wismarer Wirtschaftsinformatiktage : WIWITA 2008. Wismar, 2008, pp. 17-27

Wismarer Wirtschaftsinformatiktage (WIWITA) <6, 2008, Wismar, Germany>

Für viele Dienstleistungsunternehmen ist der Mitarbeiter die wichtigste Ressource. Während sich das Qualitätsmanagement bei der Produktentwicklung und Produktion bereits etabliert hat, so mangelt es bislang in Unternehmen, das Mitarbeiter Zugriff auf ein praktisch anwendbares Healthmonitoring und Gesundheitsmanagement besitzen, welches den Zugang zur individuellen Eigenbeobachtung, Vergleichsdurchführung und Interaktion mittels Handlungsvorschlägen ermöglicht. Der vorliegende Beitrag beschreibt das Konzept eines mitarbeiterzentrierten Gesundheitmanagementssystems für Unternehmen. Durch die ganzheitliche Einbeziehung der Bewegungs- und Ernährungssituation wird die Basis zur Erhaltung der Gesundheit und Arbeitskraft von Mitarbeitern im Unternehmen geschaffen, die Mitarbeiterbindung an das Unternehmen gestärkt sowie langfristig die Qualität (Total Quality) im Unternehmen gesteigert.

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Wehr, Christian; Bieber, Gerald (Betreuer)

Serverbasierte Ernährungs- und Bewegungsdokumentation

2008

Bremen, Hochschule, Diplomarbeit, 2008

In dieser Arbeit sollte ein bestehendes, mobiles System zur Aktivitäts- und fotografischen Nahrungserfassung für die Unterstützung und Motivation von Diabetes-Patienten um eine Serveranbindung erweitert werden, um Patienten und anderen Personen eine webbasierte Analyse der registrierten Daten zu ermöglichen. Dazu wurde eine Schnittstelle zur Übertragung von Aktivitäts- und Fotodaten von einem mobilen Endgerät an den Server, eine Datenbankstruktur und ein Webanwendung entwickelt.

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Lüder, Marian; Bieber, Gerald (Betreuer)

Sturzerkennung durch vernetzte Sensorik

2008

Rostock, Univ., Diplomarbeit, 2008

Die Technik im Bereich der mikromechanischen Beschleunigungs- und Luftdrucksensoren hat sich bis heute sehr weit entwickelt. Durch ihre sehr geringe Baugröße ist man in der Lage, sie in kleinste elektronische Geräte zu implementieren ohne einen Qualitätsverlust zu erhalten. Somit können heutzutage in der Praxis wichtige Anwendungen realisiert werden, wie zum Beispiel eine Sturzerkennung für Menschen. Im Rahmen dieser Arbeit wird gezeigt, dass sich eine Sturzerkennung mit dem Motion Sensor Board des Fraunhofer-Instituts für Graphische Datenverarbeitung in Rostock durch die Auswertung der Daten eines Beschleunigungs- und Luftdrucksensors realisieren lässt. Dazu werden die entwickelten Algorithmen vorgestellt und bezüglich der Funktionalität und Praxisnähe analysiert.

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Bieber, Gerald; Peter, Christian

Using Physical Activity for User Behavior Analysis

2008

Association for Computing Machinery (ACM): Proceedings of the 1st ACM International Conference on PErvasive Technologies Related to Assistive Environments : PETRA 2008. New York: ACM, 2008. (ACM International Conference Proceedings Series 282), 6 p.

ACM International Conference on PErvasive Technologies Related to Assistive Environments (PETRA) <1, 2008, Ahtens, Greece>

Physical activity is one important aspect in user behavior analysis. Abnormal movement behavior might be an indicator for an inappropriate lifestyle, insufficient social inclusion, or generally disadvantageous life conditions which might call for medical treatment. Assistive technologies can make use of information on the physical activity of e.g. residents of a nursing home or elderly patients living alone at home. In this paper, we present a mobile technology for identifying movement behavior in everyday life. A three-dimensional acceleration sensor is used to determine physical activity by domain specific feature extraction. By use of data mining techniques and a feature set extracted from everyday usage data, we achieve a high quality and robust classification of physical activity. This can be used for further user behavior analysis. Especially non-linear features like step-detection, horizontal and vertical acceleration as well as spectral analysis proved to be very powerful. A proof-of concept prototype is described which shows the applicability of the developed technologies in everyday life.

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Lüder, Marian; Bieber, Gerald (Betreuer)

Analyse des Luftdruckeinflusses bei der Aktivitätserkennung

2007

Rostock, Univ., Studienarbeit, 2007

Schrittzähler und Pulssensoren sind bereits vielfältig entwickelt und optimiert worden. Eine Aktivitätsmessung des Nutzers im Alltag hinsichtlich der Bewegungsform, Bewegungsdauer und Bewegungsverhalten erhielt bisher nicht viel Aufmerksamkeit. Mit Blick auf die künftige Entwicklung der mobilen Telefone und Unterhaltungsgeräte, soll nun auch das Gesundheitswesen in diese Entwicklung einbezogen werden. Sport fördert den Gesundheitszustand eines Jeden. So ist es nur eine logische Weiterführung der Benutzerunterstützung, den Menschen zu einer sportlichen Lebensweise zu motivieren und die Bewegungsabläufe zu optimieren. Dazu hat das Fraunhofer Institut für Graphische Datenverarbeitung Rostock ein Gerät (Motion Sensor Board) entwickelt, welches die Daten eines dreiachsigen Beschleunigungssensors vorverarbeitet und diese via Bluetooth an ein Mobiltelefon sendet. Auf dem Mobiltelefon wird eine installierte Software (Stepman, DiaTrace) Werte wie zum Beispiel Geschwindigkeit, zurückgelegte Distanz und verbrauchte Energie darstellen. Das System ist weiterhin in der Lage zu erkennen, ob ein Autofahren, Radfahren, Rumsitzen oder das Laufen bzw. Gehen. Bisher wurden nur Beschleunigungswerte zur Aktivitätserkennung genutzt, dementsprechend ist die Anzahl der detektierbaren Aktivitäten gering. Weiterhin existiert keine Möglichkeit der Datenspeicherung auf dem Motion Sensor Board, wodurch das Mitführen eines Mobiltelefons zwingend notwendig ist. Um eine Erweiterung des Aktivitätsspektrums zu erreichen, wurde im Rahmen dieser Arbeit das Motion Sensor Board V5 (kurz: "StairMaster") entwickelt, welches zusätzlich zu den Beschleunigungsdaten relative Höheninformationen zur Erkennung von Aktivitäten einsetzt. Neben der Hardwarekonzeption sowie der funktionalen Programmierung des Onboard Microcontrollers wurden Systemevaluierungen durchgeführt. Das neu entwickelte Motion Sensor- Board ermöglicht die Erweiterung des Aktivitätsspektrums um die Tätigkeit des Treppensteigens. Das Problem der Datenspeicherung wurde durch die Verwendung von SD- bzw. MMCSpeicherkarten behoben, weshalb es nicht mehr notwendig ist, permanent ein Handy zur Aktivitätsmessung bei sich zu führen.

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Richter, Claas; Gohlke, Holger; Cleve, Jürgen; Bieber, Gerald

Business Process Optimization Using Data Analysis Methods and Health Monitoring

2007

Sepp, J. (Ed.): Baltic Business and Socio-Economic Development 2007 [CD-ROM]. Tallinn: Tallinn University of Technology, 2007, 9 p.

International Conference Baltic Business and Socio-Economic Development (BBSED) <3, 2007, Tallinn, Estonia>

The implementation of an electronic work flow system is a good starting point for acquiring, collecting, processing and managing all business data and documents. An IT-based work-flow also supports the concept of the paperless office by applying electronic forms and document, and hence supports the governance of rules and laws within the company. In this paper, the work-flow system fLARe® (flare) will be introduced, which has been developed with the two main aims: (1) handling a tremendously increasing amount of various business data and documents electronically in a most cost transparent way, (2) global accessibility by applying web-technology and newly evolving standards. Flare allows an achievement-orientated accounting by acquiring all actually executed work and services in detail by its work items, locations and amounts on a daily basis. Attached with their actual labour, material and other cost, the company management can carefully monitor the progress of all running projects and work, and intervene in case of critical situations, such as bad finances or exceeding deadlines. This way of cost transparency can help managing service-orientated business very well because the wage share of the total turnover is usually higher in the service sector, and hence the wage plays a major role.

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Hein, Albert; Bieber, Gerald (Betreuer)

Echtzeitfähige Merkmalsgewinnung von Beschleunigungswerten und Klassifikation von zyklischen Bewegungen

2007

Rostock, Univ., Diplomarbeit, 2007

Sensorbasierte Aktivitätserkennung stellt ein aktuelles Forschungsgebiet dar und eröffnet im Zusammenhang mit mobiler Assistenz neue Anwendungsmöglichkeiten in den Bereichen Medizin, Altenpflege oder Ubiquitous Computing. In der vorliegenden Arbeit wurden Konzepte, Vorgehensweisen und Methoden für die Realisierung eines Systems zur echtzeitfähigen Erkennung von alltagsnahen Basisaktivitäten auf mobilen Geräten erarbeitet, mit Schwerpunkt auf der systematischen Untersuchung des Merkmalsraums und der Auswahl geeigneter Klassifizierer. In einem Feldversuch wurden von 26 Probanden Bewegungsdaten mittels 3-achsigem Beschleunigungssensor und Gyroskopen gesammelt. Aus den Rohdaten wurden 177 Merkmale extrahiert und mit einem hybriden Verfahren ohne wesentlichen Informationsverlust reduziert. Anschließend wurden vier verschiedene Klassifikationsverfahren anhand der Beispieldaten unter verschiedenen Aspekten untersucht. Der Entscheidungsbaum zeigte insgesamt die besten Ergebnisse. Bis auf Treppensteigen konnten alle Aktivitäten zu etwa 94% erkannt werden. Unterschiedliche Fenstergrößen und die Verwendung von Gyroskopen brachten keine signifikante Verbesserung der Resultate, der Verzicht auf vektorielle Merkmale zugunsten der Lageunabhängigkeit verringerte die Erkennungsrate um ca. 5-10%. Es konnte gezeigt werden, dass die echtzeitfähige, mobile Erkennung von Basisaktivitäten mit einem einzelnen Beschleunigungssensor an der Hüfte ohne individuelles Training auch in alltagsnahen Szenarien möglich ist.

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Nieswandt, Erik; Bieber, Gerald (Betreuer)

Entwicklung eines Prototyps für Internet-Datensynchronisation auf Basis eines Zonenmodells

2007

Wismar, Hochschule, Diplomarbeit, 2007

Durch den heutigen Stand der Netztechnologien, insbesondere durch die Erhöhung von Übertragungsgeschwindigkeiten und Netzabdeckung, erschließen sich neue Einsatzgebiete für Anwendungen. So kann durch den Zusammenschluss von Internetnutzern zu Communitys die Datensicherung und der Datenaustausch neu gestaltet werden. Es ist hierbei eine Herausforderung, Konzepte zur Realisierung der genannten Vorhaben zu entwickeln, um Ziele wie Datenhoheit zu gewährleisten und zudem Vertrauens- und Sicherheitsaspekte zu berücksichtigen. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, ein Zonenmodell für eine Community zu entwickeln, auf dessen Grundlage eine zonenabhängige Daten-Nutzer-Zuordnung vorgenommen und eine Verzeichnissynchronisation über ein Netzwerk realisiert werden kann.

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Bieber, Gerald

Non-Obtrusive Activity Detection for Personal Assistance

2007

ITEC 2007 : Conference and Exhibition Dedicated to Defence Training, Education and Simulation. [CD-ROM]. Köln, 2007, 6 p.

International Training and Education Conference & Exhibition (ITEC) <18, 2007, Köln, Germany>

Personal Task Management- or training systems are providing situation aware information to the user to achieve his goals. The modeling and recognition of the current situation of the user is sometimes hard to perform, especially when only a few and non-obtrusive sensors should be used. Fraunhofer IGD Rostock developed a concept of detecting body activities of an user by using a suitable situation model under inclusion of motion and environment information.

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Bieber, Gerald; Abd Al Rahman, Emad; Urban, Bodo

Screen Coverage: A Pen-Interaction Problem for PDA's and Touch Screen Computers

2007

Proceedings of the Third International Conference on Wireless and Mobile Communications : ICWMC 2007. New York: IEEE Press, 2007, pp. 87-92

International Conference on Wireless and Mobile Communications (ICWMC) <3, 2007, Guadeloupe, French Caribbean>

Touch screens at electronic kiosk systems, pen based PDAs or smart phones, have become more popular over the recent years. The direct interaction on the display by fingers, hands or pens implies the problem of covering the screen. The coverage depends on the interface organization and the use of the interaction elements. This paper describes a basic approach of measuring the coverage of the interface, as well as determination and definitions of basic parameters concerning the ratio between visualization and interaction areas. The metric determination of the coverage leads to analytic testimonies and provides new predictions for resent and future usability tests.

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Bieber, Gerald; Tominski, Christian; Urban, Bodo

TiDi Browser: A Novel Photo Browsing Technique for Mobile Devices

2007

Creutzburg, Reiner (Ed.) et al.: Multimedia on Mobile Devices 2007. Bellingham: SPIE Press, 2007. (Proceedings of SPIE 6507), 8 p.

Multimedia on Mobile Devices <3, 2007, San José, California, USA>

Today's digital photos can be tagged with information about when and where they were taken. On stationary computers, this information is often used to drive photo browsing. This is not the case for mobile devices. We describe first results of our current research on a novel photo browsing technique called TiDi Browser. TiDi Browser exploits time and location information available in digital photos to facilitate the identification of personal events and the detection of patterns of specific occurrences in time and space. Along with a main view and thumbnail previews, our browser application provides two time lines. One time line visualizes the number of photos taken per temporal unit (e.g., day, week, etc.). This allows users to easily detect personal events in time. The second time line visualizes location information. Since two- or three-dimensional locations are difficult to represent on small displays, we reduce the location information to one-dimensional distance information. The distance is shown in the second time line. Both time lines serve a second purpose as graphical user interface, meaning that they can be used to browse in time. Even larger photo collections can be browsed on very small displays intuitively and efficiently. We implemented our ideas in an interactive prototype that uses a client-server-architecture. To save bandwidth, we transmit appropriately scaled photos that fit the display dimensions of the client (mobile device). To enhance the user's browsing experience, we apply caching and prefetching strategies.

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Bieber, Gerald; Kirste, Thomas

Untersuchung des gruppendynamischen Aktivitätsverhaltens im Office-Umfeld

2007

Rötting, Matthias (Ed.) et al.: Prospektive Gestaltung von Mensch-Technik-Interaktion : 7. Berliner Werkstatt Mensch-Maschine-Systeme. Düsseldorf: VDI Verlag, 2007. (VDI Fortschritt-Berichte. Reihe 22: Mensch-Maschine-Systeme 25), 4 pp.

Berliner Werkstatt Mensch-Maschine-Systeme <7, 2007, Berlin, Germany>

Mittels mobiler Sensorik ist es möglich, in Echtzeit die Bewegungen eines Anwenders zu messen und zu analysieren. Auf Basis eines neu entwickelten Motion- SensorBoards (MoSeBo) ist es möglich, nicht nur das individuelle Bewegungsverhalten sondern auch das gesamtheitliche Bewegungsverhalten einer Gruppe zu untersuchen. Um ein reproduzierbares Verhalten zu provozieren, wurde ein Workshop- Szenario ausgewählt, in dem 12 Personen abwechselnd als Zuhörer und Vortragende auftraten. Das Bewegungsverhalten der Teilnehmer wurde mittels Beschleunigungssensoren an der Hüfte erfasst und zur Verifikation mit Videoaufnahmen sowie einem UbiSense System (Indoor-Navigationssystem) aufgezeichnet. Hierbei konnte festgestellt werden, dass der Redner alleine durch sein Aktivitätsverhalten identifizierbar war. Weiterhin konnten Pausen, der Beginn und das Ende des Meetings detektiert werden sowie eine gruppenspezifische Unruhe nach den Vorträgen in Abhängigkeit der inhaltlichen Güte. Das Paper gibt Aufschlüsse über die detaillierte Durchführung der Versuche, der Auswertung der Referenzsysteme und stellt Betrachtungen zu weiterführenden wissenschaftlichen Arbeiten an.

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Eggert, Michael; Bieber, Gerald (Betreuer)

Entwicklung eines allgemeinen Konzeptes zur Abbildung strukturierter Informationen für optische Barcodes

2006

Rostock, Univ., Diplomarbeit, 2006

Die Einsatzmöglichkeiten von 2D- Codes sind aufgrund ihrer kompakten Struktur und hohen Informationsdichte sowie der ausgereiften Lesetechnologie vielfältig. Allerdings gibt es bis jetzt noch keinen allgemein anerkannten Standard, der unabhängig von der Anwendung definiert, wie strukturierte Informationen mit Barcodes abgespeichert und transportiert werden können. In dieser Arbeit wird ein Konzept entwickelt, das aufzeigt, wie strukturierte Informationen auf optische Barcodes abgebildet werden können. Die Herausforderung besteht darin, die Vielfalt an möglichen Informationen potentieller Anwendungen mit den begrenzten Mitteln der Barcodetechnologie darzustellen. Betrachtet wird dabei auch der Einsatz von Komprimierungsmethoden und Verschlüsselungstechnologien. Die Implementierung einer Beispielanwendung dokumentiert die praktische Tauglichkeit und in der abschließenden Evaluierung wird das Ergebnis des Konzepts anhand der Implementierung beurteilt.

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Pietzarka, Ellen; Bieber, Gerald (Betreuer); Oertel, Karina (Betreuer)

Entwicklung von Benutzer- und Interaktionsmodellen zur Simulation und Evaluation von persönlichen Assistenzsysteme

2006

Rostock, Univ., Diplomarbeit, 2006

Persönliche Digitale Assistenten (PDA) werden zur Unterstützung des Anwenders bei verschiedenen Aktionen eingesetzt. Das Spektrum der entsprechenden Anwendungen und Geräte hat sich in den letzten Jahren erweitert. Zu dieser Erweiterung gehört der Messe- und Veranstaltungsführer xGuide. Am Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung, Institutsteil Rostock wurde der xGuide entwickelt. Der xGuide ist ein Informationssystem, welches über verschiedene Funktionalitäten verfügt. Im Rahmen dieser Diplomarbeit wird der xGuide um eine weitere Funktionalität ergänzt. Das Ziel dieser neuen Funktionalität ist es den Benutzer hinsichtlich seiner Aufgabenerfüllung, die er im Laufe eines Tages, z.B. auf der Messe zu erledigen hat, individuell zu unterstützen. Diese Diplomarbeit soll aufzeigen, wie ein individueller Tagesplan aufgestellt wird und welche Verfahren dazu angewendet werden können. Der Tagesplan ist außerdem in der Lage, sich an das emotionale Befinden und die Tagesform des Benutzers und sein Umfeld anzupassen. In mehreren Schritten wird die Anpassung der Tagesaufgaben an den individuellen Tagesplan mittels eines Optimierers vorgenommen. Dieser Optimierer wird im Rahmen dieser Diplomarbeit konzipiert.

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Bieber, Gerald

Generic Personal Assistance Architecture for Mobile Environments

2006

Mylonas, Phivos (Ed.) et al.: First International Workshop on Semantic Media Adaptation and Personalization : SMAP 2006. Los Alamitos, Calif.: IEEE Computer Society, 2006, pp. 157-162

International Workshop on Semantic Media Adaptation and Personalization (SMAP) <1, 2006, Athens, Greece>

The usage of mobile computers such as PDAs and mobile phones provides new services for the user. In the early days, user input or external environment information was used for defining context information for personal assistance. Some applications e.g. Location Based Services (LBS) are very handy and powerful and they enable the next generation of assistance by using user related parameters, behavior and preferences. By using new interfaces and sensors, an additional and comprehensive understanding of the user's situation can be determined. This paper shows an improving approach of the generic architecture for mobile personal situation aware assistance and gives an outlook on upcoming challenges of research in activity and assistance models.

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Felke, Martin; Bieber, Gerald (Betreuer)

GeoShot - Mobiles Fotoaufnahmesystem unter Einbeziehung geografischer Informationen

2006

Rostock, Univ., Studienarbeit, 2006

Das in dieser Arbeit zu entwickelnde mobile Fotoassistenzsystem stellt eine bedeutende Erleichterung der digitalen Fotoverwaltung dar. Die automatisierte Erfassung von Positionsdaten, Geschwindigkeit, Bewegungsrichtung und Uhrzeit bietet die Grundlage zur Ergänzung der Bildinformationen mit wertvollen Informationen des Moments der Aufnahme. Eine aussagekräftige Visualisierung dieser gewonnenen Metadaten ermöglicht eine Verdeutlichung des zeitlichen und örtlichen Kontexts eines jeden Fotos. Verschiedene Fotos können bezüglich zeitlicher und örtlicher Gemeinsamkeiten und/oder Unterschiede in Relation gesetzt werden. Dies erlaubt dem Nutzer, auf gemeinsame oder auch auf interessante Inhalte zu schließen und so seine Fotos zu kategorisieren. Die Verwaltung großer Fotomengen wird dadurch vereinfacht, denn so lassen sich gesuchte Fotos besser finden. Eine manuelle Suche in Fotoordnern wird damit möglichst vermieden.

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Abd Al Rahman, Emad; Bieber, Gerald (Betreuer)

Klassifizierung und Ermittlung von Bewegungsformen

2006

Rostock, Univ., Master Thesis, 2006

The goal of the current work is it to recognize, using one 3-D acceleration sensor, the respective movement form of the user and determine the intensity of motion. It is necessary to classify the possible movement forms of a user and to determine their respective characteristics and recognition methodologies. Consequently, test samples are to be taken. Further algorithms and methods are to be selected or developed, which are able to determine the appropriate movement form. Finally the overall system is to be evaluated and tested.

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Rolle, Christian; Bieber, Gerald (Betreuer)

PIN - Identifikation durch optische Irisdetektion

2006

Wismar, Hochschule, Diplomarbeit, 2006

Mobiltelefone verfügen derzeit nur über geringe Zugriffsschutzmechanismen. Die Eingabe einer eindeutigen PIN dient dabei der Anmeldung und soll vor unbefugtem Zugang zum System schützen. Dieses Prinzip wird in vielen Bereichen verwendet, beispielsweise auch bei der Geheimzahleingabe am Geldautomaten der Bank. Insgesamt handelt es sich oftmals um eine Vielzahl von Codes für verschiedene Geräte, die in unterschiedlichen Abständen auch noch geändert werden müssen. Der Nutzer fühlt sich oft überlastet, sich eine Vielzahl von Codes merken zu müssen. Aus diesem Grund ist die Verwendung eines einzelnen Zugangscodes sinnvoll, der nicht erst erlernt werden muss, sondern stets beim Nutzer vorhanden ist. Darüber hinaus muss dieser Code die Eindeutigkeit garantieren. Aktuelle Mobiltelefone verfügen über eine serienmäßig integrierte Kamera, die eine Bildverarbeitung ermöglicht. Daher liegt es nahe, die Iris als eindeutiges biometrisches Merkmal zur Identifizierung des Nutzers heranzuziehen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden theoretische und praktische Rahmenbedingungen bestimmt, Methoden zur optischen Identifizierung des Nutzers mit dem Mobiltelefon anhand seiner Iris erarbeitet und eine Beispielanwendung implementiert. Die Implementierung ist auf einem Symbian Handy lauffähig, an dem die Ergebnisse evaluiert und bisherigen Identifikationstechnologien gegenübergestellt werden konnten.

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Bieber, Gerald; Berndt, Erhard; Kirchner, Bastian

Positionsbewusste Anwendungen - Unterstützung für Endanwender und Chancen für Unternehmen

2006

Verein der Geoinformationswirtschaft Mecklenburg-Vorpommern e.V. (GeoMV): GeoForum MV 2006, pp. 20-25

GeoForum MV <2, 2006, Warnemünde, Germany>

Satellitengestützte Anwendungen können durch die Einbeziehung bereits verfügbarer Technologien zu leistungsstarken Systemen mit wesentlich erweiterter Funktionalität ausgebaut werden. Dieser Beitrag liefert eine Betrachtung zum aktuellen Stand der Technik und zeigt an Forschungsarbeiten des Fraunhofer-IGD Rostock exemplarisch auf, wie diese Funktionalität den Endanwender unaufdringlich, d.h. ohne direkte Einbeziehung und Interaktion, unterstützen kann. Darüber hinaus wird dargestellt, dass Anwendungen im Rahmen von OpenSource-Lösungen auch beachtliche Chancen für Unternehmen bieten, die kurz und langfristig umgesetzt werden können.

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Bieber, Gerald; Kirchner, Bastian; Diener, Holger

StepMan - Matching Music to Your Moves

2006

MST News, (2006), 3, pp. 37-38

The use of mobile music players is very common. While sitting in a subway, at breakfast or even while practising sports people like to be entertained by listening to music. Music expresses our mood and let us move to its rhythm. In the field of sport, joggers do have the problem that rhythm of music often does not go with the speed and rhythm of their steps while running. The StepMan technology is a new kind of music interaction. Using multiple sensors to measure pace, pulse and other data, the music will be adapted in real time to fit the actual situation of the jogger. The speed of music will be varied without changing the pitch of the sound. In addition, StepMan can be used as a personal trainer which presents music with defined speed, calculated by bio parameters (pulse, calorie consumption, personal training condition, etc.) and the runner has to hold the given rhythm. The work described also shows how the StepMan interacts with the user in an ambient manner, using no direct user input but biometric sensor information and provides a multimodal output. In addition to sports application, research activities for StepMan are presented below.

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Freese, Jörg; Bieber, Gerald (Betreuer); Gabrecht, Sven (Betreuer)

Gestaltung von adaptiven Benutzungsoberflächen für mobile Geräte durch den Einsatz von Beschreibungssprachen

2005

Rostock, Univ., Diplomarbeit, 2005

Die Erstellung von Benutzungsoberflächen ist besonders bei Anwendungen für kleine mobile Geräte schwierig. Im Gegensatz zu Desktopsystemen unterscheiden sich mobile Geräte sehr im Bezug auf Darstellung und Interaktion mit der Benutzungsoberfläche. Die Anpassung der Benutzungsoberfläche an die Eigenschaften mobiler Geräte ist notwendig, um die Nutzbarkeit einer Anwendung für mobile Geräte zu verbessern. Aufgrund der Vielfalt mobiler Geräte ist auch Plattformunabhängigkeit notwendig, um eine Benutzungsoberfläche auf vielen verschiedenen Geräten zu nutzen. In dieser Arbeit werden dazu die Eigenschaften mobiler Geräte untersucht. Auf der Basis dieser Eigenschaften werden die Anpassungsmöglichkeiten der Benutzungsoberfläche an ein mobiles Gerät untersucht und entsprechend der Eigenschaften weiterentwickelt. Des Weiteren werden in dieser Arbeit Oberflächenbeschreibungssprachen hinsichtlich der Plattformunabhängigkeit und der Anpassung an mobile Geräte analysiert. Entsprechend dieser Analyse wird eine eigene Oberflächenbeschreibungssprache entwickelt, welche die Anpassung der Benutzungsoberfläche an die Geräteeigenschaften ermöglicht und die plattformunabhängig ist. Um sich nicht starr auf Beschreibungssprachen festzulegen, werden auch andere Wege zur Anpassung einer Oberfläche an mobile Geräte untersucht. Auch die Ergebnisse dieser Analyse fließen in die Entwicklung der eigenen Sprache mit ein. Den Abschluss in dieser Arbeit bildet eine prototypische Implementation der entwickelten Beschreibungssprache.

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Rusnak, Manuela; Bieber, Gerald (Betreuer)

Mobile Interaktion durch optische Bewegungsdetektion

2005

Rostock, Univ., Studienarbeit, 2005

Die intuitive Interaktion zwischen Mensch und Maschine stellt in der Informatik eine große Herausforderung dar. Die Bedeutung von mobilen Endgeräten hat in den letzten zehn Jahren stark zugenommen. In dieser Zeit haben Handys und PDAs mehr und mehr Aufgaben von Desktop PCs übernommen. Die Interaktion mit diesen Geräten gestaltet sich durch ihre unzureichende Bedienbarkeit zunehmend problematisch. Es ist also eine besondere Herausforderung, Lösungen für intuitive Eingabemöglichkeiten für mobile Endgeräte zu entwickeln. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, mit Hilfe einer optischen Bewegungsdetektion, einfache Interaktionen auf einem mobilen Endgerät zu unterstützen. Hierbei soll die Steuerung einer Handyfunktionen durch die Erkennung der Handbewegung des Nutzers realisiert werden.

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Lange, Matti; Bieber, Gerald (Betreuer)

Mobiles Videochatsystem

2005

Rostock, Univ., Studienarbeit, 2005

Es wird ein technischer Einstieg in das Thema der Videokommunikation über das Internet gegeben, dabei wurde die Videokonferenztechnologie und die Streaming Technologie näher beleuchtet. Bei der Gegenüberstellung der Videokonferenzstandards H.323 und SIP stellte sich heraus, dass die H.323-Empfehlungen zwar momentan stärker am Markt vertreten sind, die SIP -Technologie aber in Zukunft stärker vertreten sein wird, da sie sich bei der Sprachkommunikation über das Internet (Voice-over-IP) als Signalisierungsprotokoll durchsetzen konnte und eine stärkere Affinität zum Internet und eine flexiblere und einfachere Struktur als H.323 besitzt. In der State-of-the-art-Analyse wird gezeigt, dass diverse freie Web Conferencing Systeme für die Videokommunikation mit mehreren Benutzern über Web-Communities und anbietereigene, zentrale Konferenzserver auf dem Markt verfügbar sind. Freie Clients und Konferenzserver für den Aufbau von eigenen, unabhängigen Mehrpunktkonferenzen sind jedoch noch Mangelware, bzw. nur für den Freizeitbereich mit sehr wenigen Benutzern verfügbar. Bei den Streamingsystemen sticht besonders die Inkompatibilität der einzelnen Systeme zueinander ins Auge, positiv zu erwähnen ist, dass bei nahezu allen Anbietern freie Versionen und Softwareschnittstellen verfügbar sind, bzw. oft nur geringe Lizenzkosten anfallen. Entsprechend ihrem Einsatzgebiet werden die technischen Herausforderungen an die Videokommunikation betrachtet und noch einmal die unterschiedlich hohen Latenzzeiten von Videokonferenzsystemen und Streamingsystemen gegenübergestellt. Eine weitere Herausforderung ist die Videokommunikation über Wireless-LAN, die sich bei guten WLAN-Bedingungen mit wenig Netzlast, wenig Störungen und entsprechend gut komprimierten Audio- und Videodaten als tauglich einstufen lässt. Für einen zu entwickelnden Demonstrator wurden die Anforderungen im Rahmen des Onlinemaus-Projektes abgesteckt und anhand dieser wurden am Markt frei verfügbare Teilkomponenten für den Demonstrator ausgewählt, so dass sich eine leicht und schnell zu implementierende Architektur ergab. Es wurde als Resultat eine Demonstratorapplikation implementiert, die auf einem Laptop über Wireless-LAN Videokonferenzen in Echtzeit für bis zu vier Benutzer ermöglicht, eine n Textchat mit einem oder mehreren Teilnehmern beinhaltet und zusätzlich die Möglichkeit bereitstellt, asynchron Videobotschaften auf einem Streamingserver zu hinterlassen. Der Demonstrator kann somit im realen Szenario des Onlinemaus-Projektes eingesetzt werden.

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Bieber, Gerald; Diener, Holger

StepMan - A New Kind of Music Interaction

2005

HCI International 2005. [Proceedings CD-ROM]. Mahwah, New Jersey: Lawrence Erlbaum Associates, Inc., 2005

International Conference on Human-Computer Interaction (HCII) <11, 2005, Las Vegas, NV, USA>

The use of mobile music players is very common. While sitting in a subway, at breakfast or even at sporting time people like to be entertained by listening to music. Music expresses our mood and let us move to the rhythm. In the field of sport, joggers do have the problem that rhythm of music often does not fit to the speed and rhythm of their steps while running. This paper describes the StepMan technology which is a new kind of music interaction. Using multiple sensors to measure pace, pulse and other data, the music will be adapted in real time to fit the actual situation of the jogger. The speed of music will be varied without changing the pitch of the sound. In addition, StepMan can be used as a personal trainer which presents music with defined speed, calculated by bio parameters (pulse, calorie consumption, personal training condition etc.) and the runner has to hold the given rhythm. The described work also shows how the StepMan interacts with the user in an ambient manner, using no direct user input but biometrical sensor information and provides a multimodal output. In addition to sports application a further look to present research activities for StepMan are given.

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Bieber, Gerald

Visualization of Context on Small Screens

2005

TESI 2005 Conference Proceedings CD-ROM : Training, Education & Simulation International. [Maastricht], 2005, 8 p.

Training, Education & Simulation International (TESI) <2005, Maastricht, Netherlands>

The major aim of Mobile Computing is to provide computer support wherever and whenever the user needs. The ubiquitous access to intranet and internet leads to an unbelievable amount of available data. The access and interaction by computers with limited screen size can be very unhandy and confusing. Mobile command and control units, personal information manager or personal assistance systems help to organize, manage and optimize activity sequences and suggest optimal tasks for present situations. The mobile computer suffers on restricted screen size and improper interaction techniques. This requires the inclusion of situation awareness to provide the fittest information to the actual situation as well as smart interaction design to minimize input by the user. This paper shows an approach of the visualization of information under the inclusion of the status of current task sequences and context on small displays

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Gabrecht, Sven; Bieber, Gerald

Web Content on Small Displays

2005

Balfanz, Dirk (Ed.) et al.: MoWeIT 2005 Mobile Work Employs IT. Proceedings : Mobile Computing Meets Knowledge Management. Prag, 2005, p. 73-78

Mobile Work Employs IT (MoWeIT) <2005, Prag, Czech Republic>

Mobile computers suffer on small displays to visualize the content of normal web sites. Beside the reduction of information, a generation of special web sites for mobile computers is a possible solution. This paper compares and classifies existing adaptation methods of web presentation. Furthermore it describes a new approach of visualization and interaction technologies to improve the presentation of web pages on small displays. A concept is presented, which combines suitable methods under improvement of orientation and mobile interaction technologies.

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Janik, Hubert; Bieber, Gerald; Gabrecht, Sven; Urban, Bodo

Erfassung der muskuloskelettalen Belastung an Arbeitsplätzen mittels Mobile Computing

2004

Kirn, Stefan (Ed.) et al.: Mobiles Computing in der Medizin : Proceedings zum 4. Workshop der GDMS-Projektgruppe. Aachen: Shaker, 2004. (Berichte aus der Medizinischen Informatik und Bioinformatik), pp. 3-13

Workshop Mobiles Computing in der Medizin (MoCoMed) <4, 2004, Stuttgart, Germany>

Erkrankungen am Muskel-Skelett-System stellen ein großes Problem in den Industrienationen dar. Physische Überlastungen durch das Bewegen von Lastgewichten - aber auch ungünstige Körperhaltungen wurden von Ergonomen und Medizinern als mögliche Ursache identifiziert. Für die Erfassung, Bewertung und Analyse von Arbeitsplatzsituationen sind sowohl Beobachtungs- als auch instrumentelle Verfahren entwickelt worden. Beobachtungsverfahren, die meist in der Praxis als paper-pencil-Methode" angewandt werden, sind kostengünstiger als instrumentelle und deshalb weit verbreitet. Nach der aufwendigen Informationserfassung schließt sich jedoch eine zeitraubende Auswertung an. Zu diesem Zweck wurde das in wissenschaftlichen Studien erprobte Ovako Working Posture Analysis System (OWAS) auf einen PocketPC überführt. Der vorliegende Bericht beschreibt dessen Parametererhebung, Bewertung sowie Analyse der erfassten Körperhaltungen mit den Vorteilen des Mobile Computings. Durch Ausnutzung des ikonischen Gedächtnisses des Menschen wird die Eingabe der Information mittels Touchscreen erleichtert und verbessert. Die Analyseergebnisse tragen wesentlich zur Verbesserung der ergonomischen Arbeitsbedingungen bei.

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Bieber, Gerald; Kirchner, Bastian; Hein, Oliver

Evaluierung von Biosensorik zur Unterstützung multimodaler Interaktion für Agendamanagementsysteme

2004

Steffens, Christiane (Ed.) et al.: Entwerfen und Gestalten : 5. Berliner Werkstatt Mensch-Maschine-Systeme. Düsseldorf: VDI Verlag, 2004. (VDI Fortschritt-Berichte. Reihe 22: Mensch-Maschine-Systeme 16), pp. 353-363

Berliner Werkstatt Mensch-Maschine-Systeme <5, 2003, Berlin, Germany>

Durch die zunehmende Miniaturisierung von Computern ist eine permanente Unterstützung des Benutzers unter Verschmelzung der Grenzen zwischen Arbeits- und Privatleben möglich geworden. Mobile Computersysteme erfordern und erlauben neue Interaktionstechniken, die ein unaufdringliches, intuitives und situatives Bedienen ermöglichen. Neben der Situationserkennung und der damit verbundenen kontextspezifischen Bedienunterstützung existiert ein weiterer möglicher gangbarer Weg, den Zustand des Benutzers und somit seine Wünsche und Bedürfnisse bereits vor seiner direkten Aktion und Willensäußerung zu erfassen und zu verarbeiten, die Einbeziehung des biologischen Benutzerkontextes. Dieses würde zu einer Verbesserung der Güte von persönlicher Assistenz führen. Es sind verschiedene Testreihen durchgeführt worden, die die Güte von Hautwiderstandsänderungen von Benutzern interpretierten sowie die Qualität von Sensorinformationen ableiten konnten. Der Bericht gibt Rückschlüsse über die Möglichkeit, Benutzeraktivitäten zu erkennen und Biosensorik für ein dynamisches Aktivitätenmanagement nutzen zu können .

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Plantikow, Roland; Bieber, Gerald (Betreuer)

Geschäftsplan zur Vermarktung eines innovativen Produktes zur Sprach- und Musikwiedergabe: Dargestellt am "StepMan" des Fraunhofer Instituts

2004

Stralsund, FH, Diplomarbeit, 2004

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Glandien, Sebastian; Bieber, Gerald (Betreuer)

Konzeption einer webbasierten Datenbank zur Positionsbestimmung mobiler Endgeräte

2004

Wismar, Hochschule, Diplomarbeit, 2004

Das Ziel dieser Diplomarbeit, ist der Entwurf und der Aufbau einer Datenbank, um mobilen Endgeräten ihre entsprechende geographische Position zur Verfügung zu stellen. Es sollen dazu bestehende Anwendungen betrachtet und bewertet werden. Des weiteren werden die Entwicklungen der neuesten Mobilfunkgenerationen, GSM und UMTS, und WLAN betrachtet. Nach der Konzeption wird ein Prototyp entwickelt, der im Anschluss daran durch eine Evaluierungsumgebung in Bezug auf Funktionalität und Laufzeitverhalten getestet wird. Zum Ende dieser Arbeit erfolgt eine Bewertung des Prototypen und ein Ausblick auf zukünftige Entwicklungen.

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Timm, Henning; Bieber, Gerald (Betreuer)

Modellierung und Optimierung von Messerundgängen unter Berücksichtigung der Anforderung mobiler Computer

2004

Rostock, Univ., Diplomarbeit, 2004

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Bieber, Gerald

Situationserkennung bei mobilen Computern

2004

Cleve, Jürgen (Ed.) et al.: 4. Wismarer Wirtschaftsinformatiktage. Wismar, 2004, pp. 94-99

Wismarer Wirtschaftsinformatiktage (WIWITA) <4, 2004, Wismar, Germany>

Mobile Computer verfügen über die Rechenleistung, Connectivity und Speicherkapazität, um ihren Benutzer bei der Ausführung seiner Aufgaben entsprechend der vorliegenden Situation unterstützen zu können. Dieser Bericht beschreibt die aktuellen Forschungsarbeiten des Fraunhofer Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD Rostock im Bereich der Entwicklung geeigneter Situationserkennungsverfahren. Anhand der Situationserkennung wird die Verwaltung persönlicher Aufgaben unterstützt und die Grundlage zum Aufbau eines mobilen Assistenzsystems gegeben.

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Kirchner, Bastian; Bieber, Gerald (Betreuer)

Visualisierung von Aktivitäten

2004

Rostock, Univ., Diplomarbeit, 2004

In dieser Arbeit wurde ein Konzept zur Visualisierung von Aktivitäten entwickelt. Ziel war dabei, die Aussagekraft graphischer Darstellungen von u.a. Aufgabenplanungssoftware und Applikationen zum Terminmanagement zu erhöhen. Dazu wurde zunächst ein geeignetes Modell für eine einfache Beschreibung von Aktivitäten entworfen. Durch die Anwendung der Methoden der Informationsvisualisierung auf das Aktivitätenmodell konnte ein Visualisierungskonzept vorgestellt werden, das die Erzeugung einer adäquaten graphischen Abbildung ermöglicht. Das Konzept wurde prototypisch umgesetzt und es konnte aufgezeigt werden, dass Aktivitäten beschrieben und graphisch abgebildet werden können. Darüber hinaus wurde durch die Anwendung der Methoden eine bessere Interaktion, intuitive Darstellung sowie Unterstützung von Suchanfragen im Vergleich zu herkömmlichen Visualisierungen ermöglicht.

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Ulbricht, Matthias; Düsterhöft, Antje (Betreuer); Bieber, Gerald (Betreuer)

Abbildung von persönlichen Aufgaben auf mobilen Endgeräten zur Unterstützung eines Messebesuches

2003

Wismar, Hochschule, Diplomarbeit, 2003

Ziel dieser Arbeit ist die Erstellung einer persönlichen Tour, welche dem Benutzer bei einem Messebesuch unterstützen soll. Um dieses Ziel zu erreichen, werden Konkurrenz Produkte betrachtet, welche den State of the Art" darstellen. Des Weiteren werden Software Modelle betrachtet, mit welchen es möglicht ist, solche persönlichen Aufgaben zu modellieren. Nach der Realisierung eines Prototyps, wird eine Evaluierungsumgebung erzeugt, in der die Funktionalität des Programms überprüft wird. Zum Ende dieser Arbeit erfolgt eine Bewertung des Prototyps und es wird ein Ausblick für zukünftige Entwicklungen gegeben.

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Herrmann, Fabian; Bieber, Gerald; Düsterhöft, Antje

Egocentric Maps on Mobile Devices

2003

Bieber, Gerald (Ed.) et al.: IMC Workshop 2003. Proceedings : Assistance, Mobility, Applications. Stuttgart: Fraunhofer IRB Verlag, 2003, pp. 32-37

International Workshop on Mobile Computing (IMC) <4, 2003, Rostock>

The increasing resources and computing power of mobile computers leads to high performance user support in application fields like personal task management systems, navigation aids or interactive maps. The special needs of an user oriented visualisation tool for displaying maps and floor plans leads to innovative application and usable techniques for mobile devices. This report describes the idea, conception, and experimental evaluation of a user oriented, egocentric map on a mobile device that is orientated using the sun position or sensor information of an electronic compass.

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Anders, Martin; Düsterhöft, Antje (Betreuer); Bieber, Gerald (Betreuer)

Entwurf und Realisierung eines richtungsabhängigen Gelände-Übersichtsplanes auf Basis ultramobiler Computer (Hardwaretechnische Lösung mittels Kompass)

2003

Wismar, Hochschule, Studienarbeit, 2003

This student work supported egocentric maps on mobile devices by using an electronic compass. Basing on the JAVA platform, techniques were implemented to turn SVG graphics in real-time in the direction given by a compass. Practical trials on mobile devices could give some hints for further studies and research.

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Ulbricht, Matthias; Düsterhöft, Antje (Betreuer); Bieber, Gerald (Betreuer)

Entwurf und Realisierung eines richtungsabhängigen Gelände-Übersichtsplanes auf Basis ultramobiler Computer (Softwaretechnische Lösung)

2003

Wismar, Hochschule, Studienarbeit, 2003

For pedestrian navigation, a egocentric orientated map can be very useful. This work handles the software solution of turning bitmaps on mobile devices to provide an accurate orientated map to the user. Various algorithm to turn bitmaps where evaluated for an implementation on the PocketPC platform. For the first time the map orientation could retrieved without a compass but by the combination of sunlight and time. Field trials could evaluate the demonstrator in order to perform egocentric maps.

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Bieber, Gerald; Kirste, Thomas

IMC Workshop 2003. Proceedings: Assistance, Mobility, Applications

2003

Stuttgart : Fraunhofer IRB Verlag, 2003

International Workshop on Mobile Computing (IMC) <4, 2003, Rostock>

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Bieber, Gerald; Diener, Holger

StepMan, sensorgestützte und situationsabhängige Audiomanipulation für mobile Endgeräte

2003

Hambach, Sybille (Ed.) et al.: Multimedia & Bildung : Beiträge zu den 4. IuK-Tagen Mecklenburg-Vorpommern. Stuttgart: Fraunhofer IRB Verlag, 2003, pp. 243-249

IuK-Tage Mecklenburg-Vorpommern <4, 2003, Rostock>

Der vorliegende Bericht beschreibt die Nutzungsmöglichkeit von Sprach- oder Musikmanipulation unter Auswertung von Sensorik für mobile Endgeräte. Dabei können bei unveränderter Tonhöhe Audioinformationen in veränderlicher Geschwindigkeit wiedergegeben werden.

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Bieber, Gerald; Tominski, Christian

Visualization Techniques for Personal Tasks on Mobile Computers

2003

Jacko, Julie A. (Ed.) et al.: HCI International 2003. Proceedings of the 10th International Conference on Human-Computer Interaction. Volume 3 : Cognitive, Social and Ergonomic Aspects. Mahwah, New Jersey: Lawrence Erlbaum, 2003, pp. 659-663

International Conference on Human-Computer Interaction (HCII) <10, 2003, Crete, Greece>

Mobile computers support users to achieve their personal goals. An important task for digital assistance is to represent a user's personal agenda. This has to be done in an intuitive way. In this paper we describe how interactive visualization can be used to reach this goal. Therefore, we describe how spatial-temporal aspects of personal tasks can be represented visually considering the limitations of mobile devices. Furthermore, the personal task management and visualization system eGuide is introduced.

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Bieber, Gerald; Ide, Rüdiger

XyberScout: A Platform for the Efficient Construction of Mobile Location Aware Information Systems

2003

Sprague, Ralph H. (Ed.): 36th Annual Hawaii International Conference on System Sciences. Proceedings. Los Alamitos, Calif.: IEEE Computer Society Press, 2003, pp. 297-305

IEEE Annual Hawaii International Conference on System Sciences (HICCS) <36, 2003, Big Island, Hawaii>

For many years mobile visitor information systems for museums or exhibitions are a topic of research. Research prototypes aim to provide the user with powerful means for organizing his visit and for navigation within the event's surroundings. But today, in real-world applications, we mostly find rather simple tools - mobile guides for fairs, conferences and similar events. In the area of these electronic catalogs, the Fraunhofer IGD Rostock has developed quite successfully a line of such systems. Our experiences with these events have shown that the true challenge of mobile information systems for real-world use is not to provide a large set of features, but to provide an effective and efficient production environment and a suitable and configurable browser application on the mobile platform. We need the integration of the diverse technology fields involved in such applications into a manageable and convenient production tool. With the XyberScout platform, we try to develop such an integrated environment for the efficient creation of such mobile information systems. It aims to provide a suite of technologies for the efficient delivery of mobile information applications that support intelligent and context-aware assistance for real use. In this paper, we outline motivation and concepts of the components of the XyberScout platform and describe some of the new possibilities and advantages for both types of customers of such a system - the organizer and the visitor of an event. Beside the construction platform itself the focus is directed to the user interface concept on the mobile client side.

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Bieber, Gerald; Bliesze, Marcus; Kirste, Thomas; Oppermann, Reinhard

Aufgabenorientierte und situationsgesteuerte Computerunterstützung für mobile Anwendungen in Indoor-Umgebungen

2002

Oberquelle, Horst (Ed.) et al.: Mensch & Computer 2002 : 2. Fachübergreifende Konferenz. Stuttgart u.a.: B.G. Teubner, 2002. (Berichte des German Chapter of the ACM 56), pp. 265-274

mensch

Die heutige verfügbare mobile Computertechnologie und Umgebungsretorik ermöglicht neuartige Anwendungenen zur Unterstützung des Benutzers. Neben neuen Interaktionstechnologien spielt die Assistenzfunktionalität eine zunehmende Bedeutung in der Mensch-Maschinen-Schnittstelle. Die Erfassung unterschiedlicher Situationen und das Feststellen der eigenen Position durch ultramobile Endgeräte ermöglicht eine neue Art der Computerunterstützung. Dieser Bericht beschreibt die aktuellen Forschungsarbeiten der Fraunhofer Institute IAO, IGD, IIS, IPSI, IZM und FIT im Rahmen des Fusionsprojektes Situation Awareness in Motion (SAiMotion). Als Schwerpunkte werden neu entwickelte Technologien wie die Indoor Navigation in DECT-Netzwerken, innovative Environment- und Situationsmodelle sowie die Entwicklung eines persönlichen Taskmanagements betrachtet.

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Kirchner, Bastian; Urban, Bodo (Betreuer); Bieber, Gerald (Betreuer)

Evaluierung von Biosensoren zur Unterstützung des Schedulings persönlicher Aufgaben

2002

Rostock, Univ., Studienarbeit, 2002

Aufgabe der Studienarbeit war es, Biosensoren auf eine mögliche Verwendung in einem mobilen System zur persönlichen Assistenz zu untersuchen. Es sollte evaluiert werden, ob der Einsatz solcher Sensoren ein Scheduling persönlicher Aufgaben praktisch ohne aktive Benutzerinteraktion erlaubt. Dabei sollten exemplarische praktische Untersuchungen mit einem Hautwiderstandsensor durchgeführt werden. Es wurden eine Vielzahl von Biosensoren sowie der Stand der Forschung auf dem Gebiet der Chronobiologie untersucht. Dabei wurde eine prinzipielle Messbarkeit von Zuständen des Menschen mittels geeigneter Sensoren festgestellt. Eine Eignung für eine Verwendung zum Schedulen von persönlichen Aufgaben muss durch praktische Versuche evaluiert werden, der Forschungsstand der Chronobiologie erwies sich als nicht ausreichend. Die durchgeführten praktischen Untersuchungen mit einem Hautwiderstandssensor haben gezeigt, dass gewisse Situationen einen Einfluss auf den Hautwiderstand eines Menschen haben. Jedoch lässt sich keine eineindeutige Zuordnung jeder Situation zu einem bestimmten Hautwiderstandswert oder dessen Änderung feststellen. Es wird empfohlen, weitere Sensoren praktisch zu untersuchen sowie zu überprüfen, ob eine Sensorfusion verschiedener Biosensoren in der Lage ist, die Situation eines Menschen eindeutig festzustellen und somit ein Scheduling seiner persönlichen Aufgaben zu unterstützen.

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Bieber, Gerald

Intelligente, persönliche Aufgabenverwaltung für mobile Computer

2002

Cleve, Jürgen (Ed.) et al.: 3. Wismarer Wirtschaftsinformatiktage. Proceedings 2002. Wismar, 2002, pp. 226-231

Wismarer Wirtschaftsinformatiktage (WIWITA) <3, 2002, Wismar, Germany>

Die Baugröße heutiger mobiler Taschencomputer ist mit den Ausmaßen von traditionellen Notizblöcken oder Adressbüchern vergleichbar. Dennoch verfügen die mobilen Taschencomputer über eine hohe Rechenleistung und ermöglichen eine permanente persönliche Assistenz. Dieser Bericht beschreibt die aktuellen Forschungsarbeiten des Fraunhofer Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD Rostock im Bereich der Entwicklung eines Persönlichen Taskmanagements auf Basis mobiler Computer. Der Schwerpunkt der Untersuchung setzt sich aus der Entwicklung eines geeigneten Aufgabenmodells sowie der Entwicklung geeigneter Scheduling-Algorithmen (Regeln, Strategien und Optimierungskriterien) zum Aufbau eines mobilen Assistenzsystems zusammen.

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Bieber, Gerald; Ide, Rüdiger

MOBIS - Mobiles Besucher Informationssystem

2002

Stanke, Gerd (Ed.) et al.: EVA 2002. Proceedings : Elektronische Bildverarbeitung & Kunst, Kultur, Historie 2002. Berlin: Gesellschaft zur Förderung angewandter Informatik e.V., 2002, pp. 18-23

Electronic Imaging & the Visual Arts (EVA) <9, 2002, Berlin, Deutschland>

Am Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung in Rostock wurde mit MOBIS auf Basis ultramobiler Computer ein umgebungsgesteuerter Assistent entwickelt, der den Besucher entsprechend der vorliegenden Situation aktiv mit Informationen, Ratschlägen und Hinweisen auf seinem Weg durch ein Museum oder Ausstellung begleitet. Die Situationserfassung wird mit speziell entwickelten Infrarot Baken erreicht, die durch jedes IrDA kompatible Endgerät ausgelesen werden können. Kernstück der Technologie ist ein Situation Analyzer, der Umgebungsinformationen entsprechend den aktuellen Aktivitäten des Benutzers auswertet, eine Handlungsunterstützung anbietet und eine graphischen Visualisierung von Informationen entsprechend der aktuellen persönliches Aktivität ermöglicht. Das System MOBIS wurde u.a. im Deutschen Museum zur 50 Jahre Fraunhofer Ausstellung sowie auf dem Promotionsschiff des Landes Mecklenburg-Vorpommern eingesetzt.

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Bieber, Gerald

The Approach of a Personal Task Model for Mobile Computing

2002

Information Society Technologies (IST): Technology for Mobile Society : MOST International Conference. Proceedings. Warsaw: Evan, 2002, pp. 57-62

MOST International Conference <1, 2002, Warsaw, Poland>

The optimization of production, processes automation and information transport are a complex field and is described by operation research or workflow management. By the upcoming technology of mobile computers, a scheduling of personal and individual tasks becomes available but does not only depend on the activities to be scheduled but also on the availability of required resources and the present situation. We present a sketch of a personal task management that focuses on scheduling personal tasks in a dynamically changing environment.

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Bieber, Gerald

A New Generation of Personal Navigation System for Fairs and Exhibitions

2001

International NAISO Congress on Information Science Innovations 2001. Proceedings. Zürich u.a.: ICSC Academic Press, 2001

The International NAISO Congress on Information Science Innovations (ISI) <2001, Dubai, Vereinigte Arabische Emirate>

For the CeBIT 2000, the Fraunhofer IGD Rostock developed the official electronic exhibition guide (eGuide) for palmsized computers and is thereby founding a new generation of personal assistant for fairs and exhibitions. This report describes the concepts and experiences with the application which has already been used by more than 40.000 user.

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Bieber, Gerald

Non-Deterministic Location Model on PDA's for Fairs, Exhibitions and Congresses

2001

Beigl, MIchael (Ed.) et al.: Workshop on Location Modeling for Ubiquitous Computing. Proceedings 2001 : Participant Edition. Atlanta, 2001, pp. 124-131

International Conference on Ubiquitous Computing Ubicomp <2001, Atlanta, GA, USA>

The launch of the first official electronic exhibition guide (eGuide) for palmsized computers at the CeBIT established a new generation of personal assistants for fairs and exhibitions. Meanwhile the electronic guides have been used on world biggest trade-fairs as well as house-shows and congresses. Mobile information systems require an useful guiding functionality with maximal personal freedom. Some in-door location sensors are based on cellular infrastructure and are not precisely enough to determine the exact position of the user. The distraction by the flood of information should be minimized. These requirements have to be fulfilled with resource restricted handheld computers. To solve these problems a novel non-deterministic location model will be introduced. This report describes the concept of the new model and the techniques of representing huge areas of up to one million square meters on ultra mobile devices such as PalmPilots or pocketPCs.

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Bieber, Gerald; Giersich, Martin; Kirste, Thomas

Personal Mobile Navigation Systems - Architecture Cosiderations and Experiences

2001

Heuer, Andreas (Ed.) et al.: IMC 2000. Intelligent Interactive Assistance & Mobile Multimedia Computing. Proceedings. Rostock: Neuer Hochschulschriftenverlag, 2001, pp. 25-31

International Workshop on Interactive Applications of Mobile Computing (IMC) <3, 2000, Rostock>

For the CeBIT 2000, the Fraunhofer IGD Rostock developed the official electronic exhibition guide (eGuide) for palmsized computers and is thereby founding a new generation of personal assistant for fairs and exhibitions. This report describes the concepts and experiences with the application which has already been used by more than 40.000 user.

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Bieber, Gerald; Giersich, Martin

Personal mobile navigation systems - design considerations and experiences

2001

Computers & Graphics, Vol.25 (2001), 4, pp. 563-570

For the CeBIT2000, the Fraunhofer IGD Rostock developed the official electronic exhibition guide (eGuide) for palmsized computers and is thereby founding a new generation of personal assistant for fairs and exhibitions. This report describes the concepts and experiences with the application that has already been used by more than 40,000 users

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Bieber, Gerald; Korten, Malte

User Tracking by Sensorfusion for Situation Aware Systems

2001

22nd Asian Conference on Remote Sensing. Proceedings 2001 : Singapore International Conference and Exhibition Centre, Vol. 2. Singapore: CRISP, 2001, pp. 1258-1263

Asian Conference on Remote Sensing (ACRS) <22, 2001, Singapore>

Context-aware applications for mobile computers (PDA´s) need a high quality of globally sensor input. Multimodal sensor systems as well as tracking of location, userprofile and environment changes are trying to achieve new and better possibilities for the interpretation of the user´s interaction with the environment. Some relevant solutions of high accuracy tracking systems do already exist. The task of a functioning indoor navigation has been solved by a complex and high-end realization. This report describes an approach of a low budget but efficient user-tracking-system. An accurate location system can be build by the inclusion of human biometrics and very cheap standard components. The acceleration of the user´s foot can be used to calculate an individual step length for each step, stairs can be identified and no calibration is needed. The used algorithm provides linear errors and a reset of critical data. This offers new possibilities in indoor navigation and real life applications. The basic concepts of a location dependent situation aware system with PDA´s became basically visible by the eGuide, the official electronic congress guide for the Palm Europe Developer Conference (manufacturer of the Palm Computers) in Amsterdam 2001.

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Kirste, Thomas; Chavez, Esteban; Ide, Rüdiger; Bieber, Gerald

Jenseits des Desktop: Mobile Computer und persönliche Assistenten

1999

IM - Die Fachzeitschrift für Information Management & Consulting, Vol.14 (1999), 3, pp.37-42

Mobile Computer ermöglichen die EDV-Unterstützung in bisher weitgehend rechnerfreien Umgebungen und erlauben die Computerbenutzung in einer völlig anderen Qualität. Sie gestatten erstmals eine wirkliche physische und kognitive Integration von Rechnerunterstützung in das Tagesgeschäft. In diesem Bericht wird ein weiterer Schritt zur Realisierung eines einfach zu benutzenden, persönlichen, digitalen Assistentensystems beschrieben, das auf dem Prinzip der Situationswahrnehmung basiert. Mit Hilfe der Kenntnis von Aufgabenstrukturen, Situationszusammenhängen und Aufgabenkontext, erlaubt dieses Konzept einem mobilen Assistenten, automatisch die richtige Information zur richtigen Zeit und am richtigen Ort zur Verfügung zu stellen, ohne den Benutzer von seiner eigentlichen Hauptaufgabe abzulenken : der Interaktion mit der realen Welt.