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Integration virtueller und realer Objekte Proseminar: Anwendungen für Augmented Reality
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Integration virtueller und realer Objekte
Proseminar: Anwendungen für Augmented Reality
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Überblick
• Einleitung• Grasp 1.2 Augmented Vision System• Darstellung der Realität• Verdeckung• Erkennen von Kollisionen• Gravitation• Menge virtueller Information• Zusammenfassung
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Motivation
• Erweiterung der Realität mit virtueller Information in Echtzeit• Überzeugende Gestaltung der AR• Intuitive Benutzung des AR Systems• Verwirrung vermeiden
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Voraussetzungen
• Natürliche Einbeziehung virtueller Elemente in die Realität• Geometrisch korrekte Anordnung• Implementierung von Wechselwirkungen
• Visuelle Effekte• Physikalische Effekte
• Menge virtueller Information
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Überblick
• Einleitung• Grasp 1.2 Augmented Vision System• Darstellung der Realität• Verdeckung• Erkennen von Kollisionen• Gravitation• Menge virtueller Information• Zusammenfassung
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Grasp 1.2 Augmented Vision System
• User Interaction and Visualisation (UI&V) Group der European Computer-Industry Research Centre GmbH (ECRC) • Einfaches Basissystem zur Erforschung grundlegender Technologien
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Grasp 1.2 SystemHardware-Struktur
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Grasp 1.2 SystemLuminance Keying
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Überblick
• Einleitung• Grasp 1.2 Augmented Vision System• Darstellung der Realität• Verdeckung• Erkennen von Kollisionen• Gravitation• Menge virtueller Information• Zusammenfassung
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Darstellung der Realität
• Modellbasierter Ansatz• Tiefenbasierter Ansatz
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Modellbasierter Ansatz
• Darstellung des realen Objekts durch virtuelles Modell• Deckungsgleiche Anordnung in der VR anhand der Koordinaten des realen Objekts• Modell übernimmt Eigenschaften des realen Objekts in der VR
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Modellbasierter Ansatz (Grasp 1.2 System)
• Manuelle Festlegung von Punkten mit bekannten Koordinaten im Kamerabild• Errechnung der Transformation vom lokalen Koordinatensystem des Objekts und dem Koordinatensystem der Kamera• Alternativ: Festlegung der Koordinaten über 6D Pointing Device
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Modellbasierter Ansatz (Grasp 1.2 System)
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Tiefenbasierter Ansatz
• Erstellen einer Depth Map• Enthält für jeden Bildpunkt die Distanz zu Kamera• Computer Vision Algorithmen (shape from X)
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Tiefenbasierter Ansatz (Grasp 1.2 System)
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Überblick
• Einleitung• Grasp 1.2 Augmented Vision System• Darstellung der Realität• Verdeckung• Erkennen von Kollisionen• Gravitation• Menge virtueller Information• Zusammenfassung
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Verdeckung
• Abhängig von AR System → Grasp 1.2 System• Abhängig von der Darstellung der Realität
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Virtuelles verdeckt Realität
• Luminance Keying
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Virtuelles verdeckt durch Realität
Modellbasiert:
• Deckungsgleiche Anordnung des Modells• Rendern in Schwarz• Luminance Keying
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Virtuelles verdeckt durch Realität
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Virtuelles verdeckt durch Realität
Tiefenbasiert:
• Berechnung eines Polygons aus Depth Map• Rendern in Schwarz• Luminance Keying
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Virtuelles verdeckt durch Realität
Tiefenbasiert:
• Werte aus Depth Map in Z-Buffer der Grafik-Hardware• Beschränkung auf Darstellung betragsmäßig größerer Z-Werte• Schwarzer Hintergrund• Luminance Keying
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Virtuelles verdeckt durch Realität
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Modellbasiert vs. Tiefenbasiert
Modellbasiert:
+ Leichte Assimilation bei Änderung der Kameraperspektive bzw. der Umgebung– Zunahme der Rechenzeit proportional zur Anzahl und Komplexität der Objekte (Polygone)
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Modellbasiert vs. Tiefenbasiert
Tiefenbasiert:
+ Berechnungszeit unabhängig von Komplexität– Neuberechnung der Depth Map bei Änderung der Kameraperspektive bzw. der Umgebung
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Überblick
• Einleitung• Grasp 1.2 Augmented Vision System• Darstellung der Realität• Verdeckung• Erkennen von Kollisionen• Gravitation• Menge virtueller Information• Zusammenfassung
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Erkennen von Kollisionen
Modellbasiert:
• Verwendung der konventionellen Verfahren aus der Computeranimation und der VR
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Erkennen von Kollisionen
Tiefenbasiert:
• Abgleich der Z-Werte des Objekts mit den entsprechenden Werten im Z-Buffer• Kollision bei bei größerem Wert im Buffer• Performanz: Einschränkung auf bounding box
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Erkennen von Kollisionen
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Überblick
• Einleitung• Grasp 1.2 Augmented Vision System• Darstellung der Realität• Verdeckung• Erkennen von Kollisionen• Gravitation• Menge virtueller Information• Zusammenfassung
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Gravitation
• Bewegung in y-Richtung• Prüfen auf Kollision• Drehen in stabile Lage
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Überblick
• Einleitung• Grasp 1.2 Augmented Vision System• Darstellung der Realität• Verdeckung• Erkennen von Kollisionen• Gravitation• Menge virtueller Information• Zusammenfassung
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Menge virtueller Information
• Verwirrung vermeiden• Bezug zur Realität erhalten• Anhaltspunkte zum Verständnis der Geometrie
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Virtuelles Röntgenbild
• Erweitern Realität durch eine geometrisch adäquate, virtuelle Realität• Interactive Tools for Virtual X-Ray Vision in Mobile Augmented Reality Ryne Bane, Tobias Höllerer
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Virtual X-Ray Vision
• Tunnel Tool• Room Selector Tool• Room in Miniature Tool• Room Slicer Tool
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Tunnel Tool
• Begrenzung des virtuellen Bereichs durch Kegelstumpf
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Tunnel Tool
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Room Selector Tool
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Room in Miniature Tool
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Room Slicer Tool
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Zusammenfassung