Augmented Reality (eBook)

Vorwort 6
Inhaltsverzeichnis 8
1 Einführung in die Augmented Reality 12
1.1 Paradigmen der Augmented Reality 12
1.2 Geschichte 14
1.3 Komponenten von AR-Systemen 15
1.4 Empfohlene Voraussetzungen 17
2 Darstellung virtueller Objekte 18
2.1 3-D-Rendering 19
2.1.1 Virtuelle Kamera 19
2.1.2 Räumliche Transformationen 24
2.1.3 Hierarchien und Szenengraphen 30
2.2 Displays 32
2.2.1 Head-Mounted Displays 34
2.2.2 Raum- und umgebungsfixierte Displays 36
2.2.3 Bewegliche Displays 39
2.2.4 Handheld Displays 39
2.3 Übung - Video-See-Through auf normalen TFT-Displays 42
2.4 Andere Arten der Darstellung 47
3 Tracking 53
3.1 Technologien und Prinzipien 54
3.1.1 Optisches Tracking 54
3.1.2 Inertialtracking 62
3.1.3 Magnetisches Tracking 63
3.1.4 Laufzeitbasiertes Tracking 64
3.1.5 Mechanisches Tracking 68
3.1.6 Prinzipien des Trackings 68
3.2 Kalibrierung und Registrierung 70
3.2.1 Korrektur der Linsenverzerrung 70
3.2.2 Spitzenkalibrierung 73
3.2.3 Absolute Orientierung 76
3.2.4 Hand-Auge-Kalibrierung 80
3.2.5 Displaykalibrierung 81
3.2.6 Sensorfusion 90
3.3 Visuelle Störeffekte und andere Probleme 92
3.3.1 Schwimmeffekte 93
3.3.2 Verdeckung 94
3.3.3 Jitter 97
3.3.4 Fehlerfortpflanzung 99
3.4 Übung - AR Toolkit 100
4 Eingabe und Interaktion 105
4.1 Eingabe 106
4.1.1 Marker-Basierte Eingaben 106
4.1.2 Tangible User Interfaces 108
4.1.3 Motion-Capturing 110
4.1.4 Eingaben mit dem Blick 114
4.1.5 Spracheingabe 115
4.2 Interaktion 116
4.2.1 Selektion 118
4.2.2 Manipulation 121
4.2.3 Bewegung 123
4.2.4 Signaletik 125
4.2.5 Systemeinstellungen 128
4.2.6 Symbolische Eingaben 130
4.3 Übung - Kontrolle und Steuerung von Objekten mit Markern 133
5 Anwendungen und Erfahrungen 137
5.1 Industrie 137
5.2 Medizin 142
5.2.1 Überlagerung des Körpers mit klinischen Daten 143
5.2.2 Zielführung bei minimalinvasiver Chirurgie 146
5.2.3 Virtual-Mirror 147
5.3 Automotive AR 150
5.3.1 Nightvision und Großdistanz HUDs 151
5.3.2 Kontaktanaloge Navigationssysteme 154
5.3.3 Anzeige eines Bremsbalkens 155
5.4 Forschung und Entwicklung 158
5.4.1 Darstellung des Sichtfeldes 158
5.4.2 Visualisierung von Sensordaten 159
5.4.3 Multimodale AR 162
5.5 Edutainment 163
5.5.1 Museumsführer 164
5.5.2 Interaktive Pflanzenklassifikation 166
5.6 Spiele 168
5.6.1 AR-Quake 168
5.6.2 Eye of Judgement 169
6 Ausblicke 171
6.1 Ubiquitous Augmented Reality 172
6.2 Zukunftstrends 175
7 Fazit 182
Lösungen 184
Literaturverzeichnis 189
Sachverzeichnis 198