Seminarvortrag zum Seminar Allgemeine Informatik Studiengang Informatik an der FH Gießen-Friedberg

1. Seminarvortrag zum Seminar Allgemeine Informatik Studiengang Informatik an der FH Gießen-Friedberg Thema: Augmented Reality Eric Lüer

2. Inhalt • 1. Einleitung • 1.1 Was ist augmented reality? • 1.2 Anforderung an ein AR - System • 1.3 Augmented Reality vs. Virtual Reality • Technik • 2.1. Brillenbasierende Systeme • 2.1.1. Optical-see-through (OST) • 2.1.2. Video-see-through (VST) • 2.1.3. Virtual Retinal Display • 2.2. Projektorbasierende (Image-overlay) Systeme • 2.3. Monitorbasierende Systeme • 3. Anwendungsgebiete • 3.1. Medizin • 3.2. US Army • 3.3. Architektur • 3.4. Industrielle Fertigung • 3.5. Computerspiele • 4. Fazit

3. 1. Einleitung Werden Augmented-Reality -Systeme unser heutiges Leben weiter bereichern?

4. 1.1. Was ist augmented reality? Augmented reality = erweiterte Realität Eine gemischte Realität, mit realen und virtuellen Bestandteilen.

5. 1.1. Was ist augmented reality? Milgram’s Realität-Virtualität-Kontinuum

6. 1.2. Anforderung an ein AR - System • virtuelle Objekte müssen an dem Platz in der realen Welt erscheinen wo wir sie erwarten • Bewegungsfreiheit des Benutzers in der realen Welt • Benutzer sollte reale und virtuelle Objekte nicht mehr voneinander unterscheiden können (Idealfall)

7. 1.3. Augmented Reality vs. Virtual Reality In der Augmented Reality werden virtuelle Bilder (Objekte) mit der realen Sicht vermischt, um eine erweiterte Realität zu erhalten. In der Virtual Reality werden nur virtuelle Bilder, Objekte bzw. ganze Welten verarbeitet. Es fließen keine realen Ob- jekte mit ein.

8. 2. Technik Bei der technischen Lösung von Problemen mittels Augmented Reality ist man im Laufe der Zeit unter- schiedliche Wege gegangen: - Brillenbasierende Systeme - Projektorbasierende Systeme - Monitorbasierende Systeme

9. 2.1. Brillenbasierende Systeme VST-HMD: 5DT HMD 800 OST-HMD: ProView XL40/50STm Kaiser Electro-Optics Inc. VRD: Nomad Personal Display (MICROVISION)

10. 2.1.1. Optical-see-through (OST) Der Benutzer nimmt seine reale Umgebung normal wahr, indem er durch einen bzw. zwei halbdurchlässige Spiegel sieht. Auf die Spiegel werden von oben die computergenerierten 3D-Objekte projiziert.

11. 2.1.2. Video-see-through (VST) Nachdem die Kamera ( meistens zwei für Stereobilder ) die reale Umgebung aufgenommen hat, werden im Mischer die realen Bilder und die virtuellen Bilder verbunden und zum Monitor (Monitoren) vor den Augen gesendet.

12. 2.1.3. Virtual Retinal Display Das Bild wird mittels eines Niederenergielasers(Nanowatt- bereich) direkt auf die Netzhaut (Retina) des Benutzers pro- jiziert. Das System ist noch nicht marktreif, wird aber wohl das System der Zukunft sein ( starke finanzielle Unterstütz- ung durch die US Army).

13. 2.2. Projektorbasierende (Image-overlay) Systeme Die virtuellen Informationen werden mittels Beamer bzw. Diaprojektor auf dem Zielobjekt abgebildet. Man braucht keine Leinwand, denn die Informationen werden z.B. direkt auf einem Patienten abgebildet, nachdem sein Köper mittels Laser abgetastet wurde und dadurch vermessen wurde.

14. 2.2. Monitorbasierende Systeme Eine Kamera zeichnet Bilder der realen Welt auf, die danach im Mischer mit den virtuellen Informationen verbunden und auf einem Monitor ausgegeben werden. Oder die virtuellen Informationen werden auf einem halbtrans- parenten Monitor abgebildet.

15. 3. Anwendungsgebiete Schon heute gibt es viele Anwendungsgebiete für AR- Systeme, und die Zahl der Bereiche, in denen man sie ein- setzen kann, wird noch stark zunehmen. Einige Beispiel für zukünftige Einsatzgebiete von augmented Reality – Systemen: - Automobilebranche - Entertainment-Bereiche - Navigationssysteme - und viele andere Bereiche.

16. 3.1. Medizin Gerade in der Medizin haben AR – System heute schon einen hohen Stellenwert, der aber in den nächsten Jahren noch zunehmen wird. Beispiel für den Einsatz von AR – Systemen in der Medizin, von Heute und Morgen: - Untersuchungen - Operationen - Ausbildung neuer Mediziner

17. 3.2. US Army Zur Zeit ist gerade die US Army die treibende Kraft in Amerika, die die Weiterentwicklung von AR – Systemen voran treibt ( meist finanziell ). Es gibt viele Einsatzgebiete für AR – Systeme in der Army.

18. 3.3. Architektur Auch im Bereich der Architektur gibt es viele Einsatzgebiete für AR – Systeme: - für die Planung - für nachträgliche Änderungen - Rekonstruktion von historischen Gebäuden

19. 3.4. Industrielle Fertigung Einige Beispiele für Einsatzgebiete von AR-Systeme in der Industrie: - Entwicklung - Planung - Herstellung - Wartung

20. 3.5. Videospiele An der University of South Australia wird gerade eine neue Art von Videospiel entwickelt. Es werden virtuelle Gegner mittels AR – System mit der realen Welt verbunden.

21. 4. Fazit AR – Systeme kommen in Zukunft auf uns alle zu, ob wir nun wollen oder nicht. Es ist eine Technik, die sich nicht ohne Grund durchsetzen wird.