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Chair for Computer Aided Medical Procedures & Augmented Reality
Lehrstuhl für Informatikanwendungen in der Medizin & Augmented Reality

This was a student praktikum in Winter 2000. Information is available in german only.

Paper

Praktikum Augmented Reality

"Erweiterte Realität" (Augmented Reality, AR) ist eine neue Technologie, mit der Benutzern Computerinformationen in einer halb-transparenten Datenbrille (HMD) drei-dimensional in ihr Sichtfeld eingeblendet werden, so daß der Eindruck entsteht, daß diese virtuellen Objekt innerhalb der realen Umwelt existieren. Wenn ein Benutzer sich in seiner Umwelt bewegt, bleiben die virtuellen Objekte an "ihrem Platz"; man kann sie sich also von allen Seiten ansehen und sie wie die realen Objekte manipulieren.

Eine typische Problemstellung bei der Wartung großer Industrieanlagen besteht darin, daß man sich mit möglichst großer Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit in neuen Umgebungen zurechtfinden muß und unter vielen sehr ähnlich aussehenden Maschinenteilen (z.B.: viele parallel verlegte Rohrinstallationen in einem Kraftwerk) ein bestimmtes zur Reparatur oder Inspektion aussuchen muß (das rte Rohr, das fte Fenster, die lte Leitersprosse, der bte Baustein, die ste Schraube). Die entsprechende Komponente kann lokal nicht eindeutig bestimmt werden sondern läßt sich nur im erweiterten Kontext der Umgebung, beispielsweise durch Abzählen aller ähnlichen Komponenten von einer bekannten Randposition aus, identifizieren.

Augmented Reality Konzepte können bei der Erstellung dieses Kontextwissens helfen. Ein Ansatz wäre es, ein AR-System zu entwickeln, das mit einer mitgeführten mobilen TV-Kamera die lokale Situation analysiert, erkennt, daß keine eindeutige Wahl getroffen werden kann, und dann anhand von Globalwissen über die Umgebung den Benutzer durch Pfeile anleitet, den Blick in eine bestimmte Richtung zu wenden, sodaß ein eindeutiges "Startkriterium" gefunden werden kann, von dem aus die gesuchte Komponente durch sequentielles Abzählen per Computer (bei entsprechend dirigierter Kopfbewegung des Benutzers) identifiziert werden kann. "Komfortablere" Lösungsansätze können eventuell zusätzlich vorhandenes Globalwissen aus der Umgebung ausnutzen, wie etwa Trackinginformationen von stationären Überwachungskameras, die den augenblicklichen Benutzerstandpunkt genauer festlegen, und somit die Arbeitsweise des Benutzers weniger stark belasten.

In diesem Praktikum werden Studenten verschiedene Lösungsansätze entwickeln und miteinander vergleichen.

Teilnehmerkreis:

Studenten im Hauptstudium (maximal 20)

Voraussetzungen:

Erfahrung in einer Programmiersprache (z.B. C++ oder Java), Grundkenntnisse in dreidimensionaler Geometrie. Idealerweise wurde schon die Vorlesung "Einführung in die erweiterte Realität" (SS 00) oder das Proseminar "Augmented Reality" (WS 98) besucht.

Empfehlenswert für:

Informatikstudenten/innen zu Beginn des Hauptstudiums.

Beispiel:

real-pp-sm.gif Real scene (powerplant mockup)
model-pp-sm.gif Reality model of the mockup
mixed-pp-sm.gif Model manually aligned with the real scene (Not yet perfect! It's one of the goals of this praktikum to achieve better alignment by automatic, computer vision-based routines)



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