Augmented reality

Unter Augmented Reality (erweiterte Realität, augmentierte Realität, kurz AR) versteht man die (meist visuelle) Überlagerung (=Erweiterung) von virtueller Information mit der Realität in Echtzeit. Dabei soll die Information möglichst am richtigen geometrischen Ort dargestellt werden.

AR gehört zu den Mixed-Reality- und auch zu den Virtual-Reality-Anwendungen.

Unter einem AR-System (kurz ARS) versteht man das System der technischen Bestandteile die nötig sind um eine AR-Anwendung aufzubauen: Kamera, Trackinggeräte, usw.

Die Literatur verwendet meist die Definition der erweiterten Realität von Azuma (Azuma, 1997):

• Die virtuelle Realität und die Realität sind miteinander kombiniert (teilweise überlagert).
• Interaktivität in Echtzeit
• Das virtuelle Modell der Welt ist dreidimensional.

Diese Definition beschränkt sich jedoch nur auf einen Teilaspekt den AR abdeckt. Andere Arbeiten definieren AR als eine Ausweitung der Sinneswahrnehmung des Menschen durch Sensoren von Umgebungseigenschaften, die der Mensch selbst nicht wahrnehmen kann: Radar, Infrarot, Distanzbilder, usw.

Anwendungen

Ein Beispiel für eine AR-Anwendung sind die in Echtzeit eingeblendeten virtuellen Marken bei Sportübertragungen: Verschiedene Entfernungen der Konkurrenten beim Ski-Springen, Weitwurf, usw. (Man beachte, dass dieses Beispiel oft keine Augmented-Reality-Anwendung nach der obigen Definition ist, da manchmal das interaktive Element fehlt.)

• Militär, Katastrophenmanagement, Hydrologie, Ökologie, Geologie (Darstellung und interaktive Analyse von Karten und Geländemerkmalen, z.B. zur Ausbeutung von Bodenschätzen)
• Darstellung nicht sichtbarer Elemente (z.B. werden einem Arzt Organe im "Inneren" des Patienten eingeblendet).
• Hilfestellung bei "komplexen" Aufgaben (z.B. werden für einen Mechaniker die Teile eines Gerätes "beschriftet", und er bekommt Arbeitsanweisungen)
• Konferenzen mit realen und virtuellen Teilnehmern
• Spiele
• Wartung, Instandhaltung und Reparaturen

Probleme

• Performanz: Nachführung der Bilder bei Bewegungen
• Energieversorgung: Die momentan verfügbaren Akkus reichen noch nicht aus um ARS längere Zeit zu versorgen.
• Sensor: Rauschen bei Bewegung, Drift, Abschattung des Trackingsystems (z.B. bei GPS, INS)
• Daten: Verfügbarkeit und hohe Komplexität der Daten
• Visualisierung: Um die Einbettung der virtuellen Szene in die reale Szene möglichst überzeugend zu leisten, sind Daten notwendig, die die Umgebung auch in ihrer Geometrie beschreiben. Darauf aufbauend können dann virtuelle Schnitte durch reale Objekte gezeichnet werden und die Verdeckung der virtuellen Objekte durch die realen Objekte berechnet werden. Diese Geometriedaten sind jedoch nicht immer verfügbar oder aktuell.
• Benutzerschnittstelle: Insbesondere bei mobilen Anwendungen, zum Beispiel für Außenanwendungen, ist die Eingabe von Information durch Tastatur und Menüsteuerung durch Maus umständlich.
• Ergonomie: Die bisherigen Systeme sind noch relativ schwer.

Siehe auch: Photogrammetrie

Weblinks

• IPF: Augmented Reality für Katastrophenmanagement an der Universität Karlsruhe(TH)
• DWARF: Augmented Reality an der TU München
• Studierstube: Augmented Reality an der TU Wien
• STARMATE: Augmented Reality für Maintenance und Wartung, ZGDV, Darmstadt
• Medarpa: Augmented Reality in der Medizin, ZGDV, Darmstadt
• ARCHEOGUIDE: Augmented Reality für Cultural Heritage, ZGDV, Darmstadt
• ARVIKA: Augmented Reality für Entwicklung, Produktion und Service, BMBF-Projekt

Referenzen

• Azuma, Ronald T. A Survey of Augmented Reality. Presence: Teleoperators and Virtual Environments 6, 4 (August 1997), 355-385