Forschungspraktikum Augmented Reality Framework

Prof. Dr. Stefan Müller, Anna Katharina Hebborn

Motivation - Zielsetzung - Organisatorisches - Zeitlicher Ablauf Anmeldung - Seminarphase - Scheinvergabe - Quellen

 

Motivation und Zielsetzung

Der Grundgedanke bei Augmented Reality Anwendungen ist virtuelle Informationen mit dem realen Sichtfeld des Betrachters oder einer Kamera zu überlagern. Die visuelle Einblendung unterstützt den Betrachter in der Interaktion mit der realen Umgebung oder mit realen Objekten. Im Idealfall verschmelzen reale und künstliche Welt zu einer Einheit. Ein Kernproblem bei der Realisierung von Augmented Reality-Systemen stellt das sogenannte Tracking dar. Es stellt sich immer wieder die Herausforderung, die Position und Orientierung von Objekten im Raum zu bestimmen. Dies bildet die Grundvoraussetzung, um virtuelle Komponenten mit der realen Umgebung in Einklang zu bringen. Nur durch die exakte Bestimmung der Pose der Kamera kann eindeutig bestimmt werden, wann, wo und in welcher Perspektive virtuelle Objekte eingeblendet werden sollen.

Jedoch sollen virtuelle Objekte nicht nur lagegerecht in der realen Welt dargestellt werden, sondern mit der realen Welt in Interaktion treten. Virtuelle Objekte sollen als Bestandteil der realen Umgebung wahrgenommen werden. Dabei sind beispielsweise folgende Fragestellungen von Bedeutung: "Wie ist die reale Beleuchtungssituation?" oder "Wie kann die Kollision zwischen virtuellen und realen Objekten realisiert werden?

 

Ziel dieses Praktikums ist die Konzeption und Umsetzung eines AR-Frameworks. Ein simples AR-Framework besteht aus zwei Komponenten, Tracking und Rendering, die sich weiter untergliedern und vielfältig umsetzen lassen. Es soll ein Bibliothek entstehen, die über eine hohe Flexibilität verfügt und dem Benutzer eine einfache Handhabung ermöglicht. Einzelne Komponenten sollen leicht hinzugefügbar und austauschbar sein.

Folgende Komponenten sind für das AR-Framework denkbar:

  • Markertracker (ID, Template)
  • Model-based Tracking
  • SLAM-Verfahren (z.B. Aufnahme einer Punktwolke und Integration von virtuellen Komponenten)
  • Kamerakalibrierung
  • Schätzung der Beleuchtung
  • Realisierung von Verdeckungen (z.B. mittels Tiefenbild)
  • und natürlich viele weitere Ideen Ihrerseits ...

Hierzu soll das CG-Framework Verwendung finden, das auf OpenGL 3.3 basiert. Die Integration von weiteren Bibliotheken, wie OpenCV, könnte darüber hinaus die Realisierung von derzeitigen Algorithmen erleichtern.

Organisatorisches

  • Maximale Teilnehmerzahl: 10

  • Zählt als Forschungspraktikum (INJE12) für Master-Studierende. Bachelor-Studierende und Diplom-Studierende können ebenfalls aufgenommen werden, sofern Plätze frei bleiben.

  • Vorausgesetzte Programmiersprachen: C++, GLSL

  • Wöchentliche Treffen des gesamten Praktikums

Zeitlicher Ablauf

Nicht aufgeführte Termine werden noch bekanntgegeben.

Auftaktaktveranstaltung

09.02.2015, 12:00 Uhr, Raum B017
Die Folien der Vorbesprechung finden sich hier.

Seminarphase 09.02. - 03.04.2015
Vorträge der Seminarphase Woche vor Vorlesungsbeginn

Workshops
(Ende der Seminarphase)

29.04.2015 12:00-18:00 Uhr, Raum E016
(cmake, OpenCV, ...)

Vorstellung des Konzepts
(Ende der Konzeptphase)

13.05.2015

Teamtreffen
(wöchentlich)

Mittwochs ab 12:00 Uhr

Kolloquium
(Abschlusspräsentation des Pratikums)


Anmeldung

  • hier können Sie sich für das Forschungspraktikum anmelden

  • bei der Auftaktveranstaltung wird bei zu großer Interessentenanzahl (max. 10 Teilnehmer) eine Losung durchgeführt, bei der Studierende höherer Semester bevorzugt werden

Seminarphase

Die genauen Seminar-/Workshopthemen werden in der Auftaktveranstaltung bekannt gegeben und verteilt.

Seminarthemen

Thema
AR-Frameworks
Markertracking
Modellbasiertes Tracking
Beleuchtung
Verdeckungen
Kamerakalibrierung
Kollision
Benutzerinteraktion
3D Point Cloud Tracking
Generierung von Oberflächenmodellen    
aus Tiefendaten

 

    Scheinvergabe

    Um den Schein (9 ECTS-Punkte) zu diesem Praktikum zu erwerben, sind folgende Voraussetzungen erforderlich:

    • Halten eines Kurzvortrags in der vorbereitenden Seminarphase

    • Aktive und kontinuirliche Mitarbeit in allen Phasen des Projektes

    • Ein funktionsfähiges und gut dokumentiertes Projektergebnis

    • Jeder Teilnehmer erhält eine individuelle Note