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Augmented Reality Gesamtsystem

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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
  
IT-Systeme in der Medizin: IT-Entscheidungshilfe für den Medizinbereich - Konzepte, Standards und optimierte Prozesse: IT-Entscheidungshilfen für den ... Standards und optimierte Prozesse
von Hartmut Bärwolff
Siehe auch:
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