Techniken zur Realisierung von Augmented Reality    Seite 1 von 11 Techniken zur Realisierung von Augmented Reality Bernhard Kröpfl Universität Karlsruhe 76128 Karlsruhe Proseminar: Informatik in der Medizin Dieser Bericht bietet eine Übersicht über Augmented Reality Systeme. Hier finden Sie den Aufbau, die Funktion und die Anforderungen. Folgende Techniken werden speziell besprochen, Head-mounted-Displays, Monitore mit 3D,     Image     Overlay,     Hologramme     und     Direkt     Projektionen     (VRD).     Abschließend     werden     auch Anwendungsgebiete von Augmented Reality abgehandelt. 1 AR-Systeme 1.1 Einführung Augmented  Reality  (dt.:  vergrößerte  Realität)  bietet  die  Möglichkeit,  zu  den  Realen  Bildern  zusätzliche Informationen hinzu zufügen und so eine Erweiterung sowohl der virtuellen als auch der realen Umwelt darstellt. Augmented Reality (AR) ist die Verbindung von Virtual Reality und Realer Welt. Man  mischt  die  beiden  von  einander  getrennten  Welten  und  erreicht  so  den  Aufbau  eines  Kontinuums  von Realität  über  AR  zu  Virtualität  (siehe  Abb.1).  Dadurch  kann  man  für  jede  Aufgabe  die  richtige  Lösung  der Darstellung finden. (siehe Kap. 4) Abbildung 1: Realität-Virtualität-Kontinuum (Milgram 1994) In  der  Virtual  Reality  wird  der  Benutzer  komplett  in  eine  vom  Computer  generierte  Umgebung  eingetaucht. Dabei   sind   folgende   drei   Punkte   wichtig   und   zu   beachten.   Erstens   um   die   neue   Umgebung   in   einer angemessenen Weise an die Realität anzupassen ist eine sehr hohe grafische Rechenleistung nötig. Zweitens der Benutzer soll sich in normaler Zeit in der Umgebung  bewegen und agieren können, das heißt das System muß seine Sequenzen in Echtzeit dem Benutzer vorlegen. Drittens der User ist völlig in das System integriert. Seine kompletten Wahrnehmungen werden durch den Computer gesteuert und es kommt zu einer Trennung von der Realität. Um das zu erreichen muß das System alle Bewegungen und Aktionen des Benutzers erfassen und die dazu gehörenden Reaktionen dem Benutzer grafisch, akustisch usw. mitteilen. In diesen Punkten kann man schon die Parallelen und die Unterschiede zwischen VR und AR erkennen. Leicht zu sehen ist, das man in AR nicht nur komplett vom Computer mit Informationen versorgt wird. Hier verliert man nicht den Kontakt zur realen Welt, sondern verbindet diese mit virtuellen Daten. Das heißt man muß einen Weg finden wie man die Daten aus dem Computer und die reale Szene zusammenfügt und darstellt. In Kapitel 3 werden Techniken dafür angeführt und beschreiben. Die im Computer erzeugten Informationen sollten richtig mit den realen Bildern verknüpft werden. Der Benutzer sieht  somit  nur  die  vereinten  Bilder.  Er  sollte  nicht  den  unterschied  zwischen  virtuellen  und  realen  Daten merken. Da für den Menschen optische Informationen andere abweichende Wahrnehmungen überdecken, sind Fehler  in  der  Darstellung  durch  Probleme  mit  der  Vereinigung  von  Daten  viel  gravierender.  z.B.  Wenn  ein Träger eines Head Mounted Displays seine Hand in den Blickbereich hält, und über die Hand ein virtuelles Bild gelegt wird, sind schon kleinste Unterschiede in der Vereinigung der beiden Bilder leicht zuerkennen. Um diese Fehler auch bei Bewegungen des Users zu verhindern wird in ein AR-System eine Rückkopplung vom Benutzer zum System benötigt. Diese Aufgabe übernehmen Tracking-Systeme die im Kapitel 2 kurz erklärt werden.