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A Study of the Human Comprehension of Building Categories Based on Different 3D Building Representations

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Virtual 3D cities are becoming increas- ingly important as a means of visually communicating diverse urban-related information. Since humans are the direct recipients of this information transfer, it is vital that the 3D city representations account for the humans' spatial cognition. Thus, our long-term goal is providing a model for the effective perception-aware visual communication of urban- or building-related semantic information via geometric 3D building representations which induce a maximum degree of perceptual insight in the user's mind. A first step towards this goal is to get a deeper understanding of a human's cognitive expe- rience of virtual 3D cities. In this context, the paper presents a user study on the human ability to perceive building categories, e.g.residential home, office building, building with shops etc., from geometric 3D building representations. The study reveals various dependencies between geometric properties of the 3D representations and the perceptibility of the building categories. Knowledge about which geometries are relevant, helpful or obstructive for perceiving a specific building category is derived. The importance and usability of such knowledge is demonstrated based on a perception-guided 3D building abstraction process.



Zusammenfassung: Eine Studieüber die menschliche Wahrnehmung von Gebäudekategorien auf Basis unterschiedlicher 3D-Gebäuderepräsentationen. Virtuelle 3D-Städte werden zunehmend wichtig, um unterschiedlichste stadtrelevante Informationen visuell zu vermitteln. Da Menschen die direkten Empfänger dieses Informationstransfers sind, ist es unerlässlich, dass 3D-Stadtreprä-sentationen die räumliche Wahrnehmung von uns Menschen berücksichtigen. Unser längerfristiges Ziel ist es daher, ein Modell zur wahrnehmungsbe- wussten visuellen Kommunikation von städteoder gebäud espezifischen semantischen Informationen zu entwickeln, welchesüber geometrische 3D-Gebäuderepräsentationen dem Nutzer ein Maximum an Erkenntnisgewinn ermöglicht. Ein erster Schritt dorthin ist, sich ein besseres Verständnis der menschlichen Wahrnehmung von virtuellen 3D-Städten zu verschaffen. In diesem Zusammenhang präsentiert der Beitrag einen Nutzertestüber die menschliche Fähigkeit, Gebäudekategorien (z. B. Wohngebäude, Büros, Gebäude mit Läden usw.) anhand geometrischer 3D-Gebäuderepräsentationen zu erkennen. Die Studie zeigt zahlreiche Abhängigkeiten zwischen geometrischen Eigenschaften der 3D-Repräsentationen und der Wahrnehmbarkeit der Gebäudekategorien auf. Wissen darüber, welche geometrischen Eigenschaften relevant, hilfreich oder hinderlich sind, um eine bestimmte Gebäudekategorie zu erkennen, wird aus den Ergebnissen der Studie abgeleitet. Die Wichtigkeit und der Nutzen dieser Erkenntnisse werden anhand einer wahrnehmungsgesteuerten Abstraktion von 3D-Gebäudemodellen aufgezeigt.
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Keywords: BUILDING CATEGORIES; HUMAN PERCEPTION; SCENE UNDERSTANDING; URBAN MODELING; USER STUDY

Document Type: Research Article

Publication date: 2016-12-01

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