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4.2
Tracking
Nachdem die Marker nun registriert wurden ist es notwendig, dass sie ständig verfolgt werden, damit jede
Positionsveränderung bemerkt werden kann. Handelt es sich um ein HMD muss zusätzlich genauso jede Bewegung des
Benutzers nachvollzogen werden. Um später eine exakte Überlagerung zwischen der Realität und den virtuellen
Objekten zu erreichen, ist beim Tracking absolute Präzision in kürzester Zeit gefragt. Wie man dies genau erreicht, wird
ebenfalls in der Ausarbeitung AR-Navigation beschrieben. Auch hier gibt es weit mehr als einen Lösungsansatz um
dieser technischen Herausforderung zu begegnen.
4.3
Kalibrierung der optischen Parameter
Einer korrekten Wiedergabe der Erweiterten Realität steht nach der Registrierung und neben dem korrekten Tracking
die Bestimmung aller optischen Parameter sowohl des Betrachters als auch der verwendeten Technik im Wege. Dieses
Verfahren nennt man Kalibrierung. Vor der Benutzung eines HMD-Systems ist es jedes Mal aufs Neue erforderlich, zu
ermitteln wie die reale Welt durch die Brille gesehen wird.
4.3.1 Notwendigkeit der Kalibrierung
Dies liegt zum einen daran, dass sich alle Menschen von den anderen in ihren körperlichen Attributen unterscheiden.
Aus diesem Grunde muss das HMD auf jeden Benutzer eingestellt werden, um ihm die für ihn optimale Darstellung zu
bieten. Zu den relevanten Merkmalen, die Einfluss auf die Darstellung haben gehören u.a. der Abstand der beiden
Pupillen zueinander. Dies hat Einfluss auf die Parallaxe des Benutzers, welche somit für eine korrekte stereoskopische
Sicht ermittelt werden muss. Vor allem bei Durchsicht-HMDs ist die Bestimmung der optischen Parameter des
Menschen notwendig, da das zu erzeugende und überblendende Computerbild darauf angepasst werden muss. Dies ist
im Gegensatz dazu bei den Videosicht-Systemen vernachlässigbarer, da der Betrachter hier im Prinzip lediglich auf
zwei Monitore schaut. Die Parallaxe ergibt sich aus dem Abstand der beiden Kameras zueinander. Das wichtigste bei
diesen AR-Systemen ist deswegen eine korrekte Kalibrierung der technischen Komponenten, wie der Kameras
beispielsweise. Dies ist notwendig, da es sich bei Kameras um ein Linsensystem handelt, das dreidimensionale
Koordinaten von Punkten in der echten Umgebung auf eine zweidimensionale Fläche projiziert, wobei jede Linse
Verzerrungen verursacht.
4.3.2 Kalibrierungsverfahren
Bei der Kalibrierung der monoskopischen Parameter, also der Daten, die für die Darstellung auf ein Auge
verantwortlich sind, kann man auf altbewährte Kalibrierungsverfahren für Kameras zurückgreifen. So kann man eine
Kalibrierung verwenden, wie sie beispielsweise auf R. Tsai zurückgeht, um zu ermitteln, wie ein einzelnes Auge die
realen Bildpunkte wahrnimmt [Tsai].
Zur Bestimmung der stereoskopischen Parameter wird bei Durchsichtbrillen ein aufwendigeres Verfahren eingesetzt:
Es muss ein bekannter Punkt (z.B. Spitze des Pointers) in der Realität durch die Brille anvisiert werden. Dazu wird ein
Kreuz auf eine bestimmte Stelle des Glases projiziert, mit dem man ihn überdecken muss. Durch Verschiebung des
Kreuzes werden verschiedene Blickwinkel auf den gleichen Punkt geschaffen und somit verschiedene Bildpunkt-
Standpunkt-Tupel erzeugt, aus denen man anschließend die verschiedenen Kalibrierungsparameter errechnen kann.
Diese Prozedur muss für jedes Auge einzeln durchgeführt werden [Genc02b].
5
Probleme der AR-Technik
(und eventuelle Lösungen)
Wie bereits erwähnt, befindet sich die Erweiterte Realität noch in einer frühen Entwicklungsphase. Daher ist es
wenig überraschend, dass längst nicht alle Probleme, die bei ihrer Realisierung auftreten, zufriedenstellend gelöst
wurden. Dabei gibt es typische Probleme, die AR mit sich bringt und mit denen alle Systeme zu kämpfen haben und es
gibt spezifische Probleme die sich aus dem jeweiligen AR-System ergeben. Zunächst werden die gemeinsamen
Schwierigkeiten vorgestellt und abschließend wird gesondert auf die Probleme der Durchsicht-Systeme sowie der
Videosicht-Systeme eingegangen. Sofern es Lösungsansätze gibt, sollen diese auch kurz vorgestellt werden.
5.1
Gemeinsame AR-Probleme
5.1.1 Verzögerungen (Lags)
Eines der größten Probleme in der Erweiterten Realität stellt ihre verzögerte Wiedergabe dar. Das liegt daran, dass
das System seine Informationen zu einem späteren Zeitpunkt fertig verarbeitet hat, als es sie erhalten hat. So kann es
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