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Konzeption und Evaluation eines augmentierten Team-Raums zur Digitalisierung analoger Zeichenaktivitäten

Kleffmann, Markus

Die gemeinschaftliche Erstellung von informellen Freihandskizzen hat einen hohen Stellenwert im Software Engineering und in vielen anderen Design- und Ingenieursdisziplinen. Häufig werden hierfür traditionelle analoge Werkzeuge wie Whiteboards und Flip-Charts verwendet, die aufgrund ihres informellen Charakters und ihrer intuitiven Zugänglichkeit geschätzt werden. Die Verwendung rein analoger Zeichenwerkzeuge bringt jedoch auch zahlreiche Einschränkungen und Nachteile mit sich. In dieser Arbeit wird deshalb ein Konzept für einen technisch augmentierten Team-Raum vorgestellt, der diese Probleme durch den Einsatz elektronischer Whiteboards und mobiler Endgeräte beseitigt. Damit diese von Stakeholdern akzeptiert und intuitiv genutzt werden können, wurden spezielle Lösungen für verschiedene nicht-triviale Herausforderungen entwickelt: Gezeichnete Linienzüge werden von einem Machine-Learning-System als Texte oder Formen klassifiziert und automatisch nach logischer Zusammengehörigkeit gruppiert, damit sie sinnvoll interpretiert und weiterverarbeitet werden können. Durch Anwendung heuristischer Tokenisierungsregeln werden die erkannten Texte in Worttupel zerlegt. Falls nötig werden diese Tupel geeignet aufbereitet, um potentiellen Handschrifterkennungsfehlern entgegenzuwirken. Darüber hinaus kommt ein retrospektiver Traceability-Algorithmus zum Einsatz, der zusammenhängende Inhalte miteinander verknüpft und Stakeholdern eine intuitive Navigation zwischen diesen ermöglicht. Die erstellten Freihandskizzen werden in einem Graphen verwaltet, der eine hierarchische Strukturierung sowie die gleichzeitige Darstellung mehrerer Abstraktionsebenen auf einem einzelnen elektronischen Whiteboard erlaubt. Basierend hierauf werden weitere Konzepte präsentiert, die Stakeholdern bei der Aufdeckung potentieller Inkonsistenzen, Widersprüche und Projektrisiken helfen können. Der vorgestellte Ansatz wurde prototypisch implementiert und wird abschließend durch vier umfangreiche Experimente evaluiert.

The collaborative creation of informal freehand sketches is very important in software engineering and many other design and engineering disciplines. It often uses traditional analog tools such as whiteboards and flipcharts, which are prized for their informal nature and intuitive accessibility. However, the use of purely analog drawing tools also brings numerous limitations and disadvantages. Therefore, this work presents a concept for a technically augmented team room, which eliminates these issues by using electronic whiteboards and mobile devices. In order to be accepted by stakeholders and used intuitively, special solutions had to be developed for various non-trivial challenges: A machine-learning system classifies drawn strokes as texts or shapes and automatically groups them according to their logical affiliation so that they can be interpreted and processed properly. Recognized texts are split into word tuples by applying several heuristic tokenization rules. If necessary, these tuples are modified to counter potential handwriting recognition errors. In addition, a retrospective traceability algorithm is used to recover usable relationships between related content. The created freehand sketches are stored in a graph that allows hierarchical structuring and the simultaneous display of multiple abstraction levels on a single electronic whiteboard. Based on this, further concepts are developed that can help stakeholders to uncover potential inconsistencies, contradictions and project risks. The presented approach was implemented prototypically and is finally evaluated by four extensive experiments.

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Kleffmann, Markus: Konzeption und Evaluation eines augmentierten Team-Raums zur Digitalisierung analoger Zeichenaktivitäten. 2018.

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