@@ -15,8 +15,8 @@ Die Immersion beschreibt, wie stark ein Nutzer in eine virtuelle Welt eintaucht.
Immersion wird laut Heim durch ein Gerät, das alle Sinne ausreichend abschirmt, erreicht, sodass die Person sich fühlt, als wäre sie an einen andern Ort transportiert worden.
Interaktion beschreibt nach Heim die Fähigkeit eines Computers, die Perspektive der Szene so schnell anzupassen wie ein Nutzer seine physikalische Position und Perspektive anpassen kann.
Interaktion ist darüber hinaus die Fähigkeit, Nutzereingaben zu erkennen und die virtuelle Welt entsprechend in Echtzeit zu ändern \cite{nalbantinteraction}.
Die Informationsintensität ist der Begriff, dass eine Virtuelle Welt spezielle Qualitäten, wie Telepräsenz und künstliche Intelligenz, mit sich bringen kann.
Durch konstantes Updaten der Informationen unterstützen die Immersion und Interaktion des Systems \cite{heim2000virtual}.
Die Informationsintensität ist der Begriff, dass eine virtuelle Welt spezielle Qualitäten, wie Telepräsenz und künstliche Intelligenz, mit sich bringen kann.
Durch konstantes Updaten der Informationen unterstützen die Immersion und Interaktion des Systems \cite{heim2000virtual}.%@@@ Der Satz ist sprachlich unvollständig
VR ermöglicht es, Inhalte in 3D darzustellen. Dies kann zu einem besseren Verständnis der Daten durch Wahrnehmungsphänomene wie Kopfbewegungsparallaxe, kinetische Tiefenwirkung und Stereopsis führen \cite{Mine95virtualenvironment}.
So kann ein VR-System zum Beispiel zum Training von Personen, die Blick-Inspektionen an Flugzeugen durchführen sollen, genutzt werden. Durch die VR-Umgebung kann auf ein echtes Flugzeug verzichtet werden. Dieses System wurde von Vora et al. untersucht \cite{VORA2002559}.
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@@ -26,7 +26,7 @@ Hierbei werden Prototypen in VR visualisiert und müssen nicht mehr gefertigt we
Als Schlüsseltechnologien für VR nennt Brooks \cite{799723} optische, akustische und haptische Displays, die den Nutzer in die virtuelle Welt eintauchen lassen und die echte Welt ausblenden.
Hierfür wird ein grafisches Rendering System benötigt und ein Tracking-System, das die aktuelle Position und Orientierung des Kopfes und der Extremitäten des Nutzers bestimmt.
Zusätzlich wird ein System benötigt, das die virtuelle Welt aufbaut und simuliert.
Brooks nennt zwei Display Technologien, die sich für die Darstellung von virtuellen Welten eignen.
Brooks nennt zwei Displaytechnologien, die sich für die Darstellung von virtuellen Welten eignen.
Head Mounted Displays (HMD) sind Systeme, bei denen sich Bildschirme zur Darstellung der VR-Welt direkt vor den Augen des Betrachters befinden und auf dem Kopf getragen werden.
CAVE-artige Systeme haben Projektionsflächen um den Nutzer herum, auf denen die virtuelle Welt dargestellt wird.
Bei aktuellen kommerziellen VR-Systemen werden fast ausschließlich HMDs verwendet. Diese sind mobiler und günstiger.
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@@ -39,8 +39,8 @@ Durch Sensoren in den Smartphones kann die Kopfbewegung des Nutzers registriert
Interaktionsmöglichkeiten sind der längere Blickkontakt auf ein Objekt oder extra dafür vorgesehene Knöpfe an den Halterungen.
Bei Samsung Gear VR kann zusätzlich ein Controller benutzt werden.
Die zweite Gruppe der HMDs sind leistungsstarke Systeme. Hierbei ist das Display fest in dem Headset montiert.
Durch besserer Trackingsysteme wird meist zusätzlich ermöglicht, das sich die Nutzer nicht nur umschauen kann, sonder auch das die Position des Kopfes getrackt wird.
Damit steht der Benutzer nicht mehr fest an einem Punkt sondern kann sich frei im Raum bewegen und diese Bewegung wird in die virtuelle Welt übertragen.
Durch bessere Trackingsysteme wird meist zusätzlich ermöglicht, dass sich der Nutzer nicht nur umschauen kann, sondern auch dass die Position des Kopfes getrackt wird.
Damit steht der Benutzer nicht mehr fest an einem Punkt, sondern kann sich frei im Raum bewegen und diese Bewegung wird in die virtuelle Welt übertragen.
Das Simulieren der Welt übernimmt hierbei ein stationärer, leistungsstarker Computer oder eine Konsole, die per Kabel mit dem HMD verbunden sind.
Die Oculus Rift \cite{occulus} und die Playstation VR \cite{Playst} nutzen für das Tracking ein Kamerasystem.
Hierzu werden mindesten zwei Kameras genutzt, um optische Marker an den HMDS zu registrieren.
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@@ -55,7 +55,7 @@ Ein generelles Problem mit VR-Technologien ist die Motion Sickness.
Die Symptome ähneln einer Seekrankheit, wie Schwindel und Übelkeit.
Effektstärke und Auftreten sind hierbei stark von dem jeweiligen Nutzer und der VR-Welt abhängig.
Deshalb sollten einige Richtlinien beim Entwickeln eines VR-Systems eingehalten werden \cite{vrBest}.
Richtlinien sind zum Beispiel das Aufrechterhalten einer hohen Framerate (min. 60 FPS), keine Kameras die vom virtuellen Körper losgelöst werden und keine unnatürlichen Kamerabewegungen wie ein Schütteln der Kamera bei Explosionen oder beim jedem Schritt des virtuellen Laufens.
Richtlinien sind zum Beispiel das Aufrechterhalten einer hohen Framerate (min. 60 FPS), keine Kameras die vom virtuellen Körper losgelöst werden und keine unnatürlichen Kamerabewegungen, wie ein Schütteln der Kamera bei Explosionen oder beim jedem Schritt des virtuellen Laufens.
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@@ -80,9 +80,9 @@ In einer Mixed Reality sind sowohl echte als auch virtuelle Objekte auf einem ge
Augmented Reality ist die Integration von digitalen Informationen in die Umgebung des Nutzers in Echtzeit \cite{augmentedR}.
Displays für Augmented Reality lassen sich in zwei Kategorien unterteilen.
See-Trough-AR-Displays kann der Betrachter durch den Bildschirm hindurchschauen und damit wird die best mögliche Visualisierung der Echtwelt erreicht.
Bei See-Trough-AR-Displays kann der Betrachter durch den Bildschirm hindurchschauen und damit wird die bestmögliche Visualisierung der Echtwelt erreicht.
Mit den Bildschirmen lässt sich diese Realität erweitern.
Dieses Prinzip verwendet die Microsoft Hololens. Der Nutzer trägt ein HMD, durch das er hindurchsehen kann und das die Welt durch Hologramme erweitert.
Dieses Prinzip verwendet die Microsoft HoloLens. Der Nutzer trägt ein HMD, durch das er hindurchsehen kann und das die Welt durch Hologramme erweitert.
Monitorbasierte AR-Bildschirme basieren auf dem ``Fenster zu der Welt'' Prinzip. Hierbei werden computergenerierte Bilder in einen Videostream integriert und so die Realität erweitert.
Diese Technologie wird zum Beispiel bei dem Spiel Pok\'{e}mon GO verwendet \cite{PokemonGO}.
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@@ -93,31 +93,31 @@ Die App nimmt mit der Frontkamera eine Smartphones die Umgebung auf und projizie
Aus einem Tiefeinbild wie das der Kinect können Punktwolken aus einer Perspektive berechnet werden.
Für größere Aufnahmen werden aber häufig mehrere Punktwolken aufgenommen die anschließend vereint werden müssen.
Für größere Aufnahmen werden aber häufig mehrere Punktwolken aufgenommen, die anschließend vereint werden müssen.
Diesen Vorgang nennt man Registration.
Hierbei muss für die verschiedenen Ansichten der getrennt aufgenommenen Punktwolken eine relative Position und Orientierung gefunden werden sodass überlappende Teile perfekt übereinanderliegen.
Einer der der beliebtesten Algorithmen für die Registration ist Iterative Closest Point (ICP) \cite{121791}
Einer der beliebtesten Algorithmen für die Registration ist Iterative Closest Point (ICP) \cite{121791}
Bei IPC versucht die optimale Transformation zwischen zwei Datensätzen zu finden indem eine Fehlermetrik zwischen den Punktwolken minimiert wird.
Hierbei wird versucht für jeden Punkt aus der einen Punktwolke der jeweils nächste Punkt aus der andern Punktwolke bestimmt.
Dabei wird die Annahme getroffen das jeder Punkt ein zugehörigen Punkt in der andern Punktwolke hat.
Da Punktwolken sich häufig nur teilweise überlappen wurden viele Versuche unternommen den Bereich einzuschränken.
Eine Möglichkeit ist die Feature Erkennung \cite{982886}\cite{4650967} bei denen zuerst ein Bereich ausgewählt wird der in beiden Punktwolken Identisch ist.
Eine Alternative ist das einbeziehen weiterer Informationen zur Regression. So können Farben \cite{603871} und Normalen \cite{normal} das Ergebniss verbessern.
Jedoch sind diese Prozesse Zeit und Rechenaufwändig.
Für die Kinect gibt es kostenlose Tools die Versuchen mit verscheidenen Methoden einen 3D-Scan anzufertigen.
Das Programm 3D-Scan der Microsoft Korporation \cite{3DScan} funktioniert in dem man die Kinect lagsam um das Objekt herum bewegt.
Dabei wird die Annahme getroffen, dass jeder Punkt einen zugehörigen Punkt in der andern Punktwolke hat.
Da Punktwolken sich häufig nur teilweise überlappen, wurden viele Versuche unternommen den Bereich einzuschränken.
Eine Möglichkeit ist die Feature Erkennung \cite{982886}\cite{4650967}, bei der zuerst ein Bereich ausgewählt wird, der in beiden Punktwolken identisch ist.
Eine Alternative ist das Einbeziehen weiterer Informationen zur Regression. So können Farben \cite{603871} und Normalen \cite{normal} das Ergebnis verbessern.
Jedoch sind diese Prozesse Zeit- und Rechenaufwändig.
Für die Kinect gibt es kostenlose Tools, die versuchen mit verschiedenen Methoden einen 3D-Scan anzufertigen.
Das Programm 3D-Scan der Microsoft Corporation \cite{3DScan} funktioniert, in dem man die Kinect langsam um das Objekt herum bewegt.
Es wird dabei versucht die Kamerabewegung zu errechnen und nach abgeschlossener Aufnahme wird das 3D-Modell berechnet.
Bewegt man sich zu schnell so bricht der Scan ab und man kann erneut beginnen.
Bewegt man sich zu schnell so bricht der Scan ab und man muss erneut beginnen.
%http://www.kscan3d.com/ -> nicht merh supported :(
%http://www.kscan3d.com/ -> nicht mehr supported :(
\section{AR-Fernunterstützung}
In der Literatur gibt es Ansätze wie eine lokaler Nutzer, auch Techniker gennannt, von einem einem entfernten Experten (Subject Matter Expert, SME) unterstützt werden kann.
Ein Ansatz hierbei ist das der Lokale Nutzer einen Videostream aufnimmt.Dieser wird dann vom Experten live editiert und wieder beim lokalen Nutzer angezeigt \cite{Kuzuoka:1992:SWC:142750.142980}.
In der Literatur gibt es Ansätze, wie eine lokaler Nutzer, auch Techniker genannt, von einem entfernten Experten (Subject Matter Expert, SME) unterstützt werden kann.
Ein Ansatz hierbei ist, dass der lokale Nutzer einen Videostream aufnimmt. Dieser wird dann vom Experten live editiert und wieder beim lokalen Nutzer angezeigt \cite{Kuzuoka:1992:SWC:142750.142980}.
Eine Erweiterung dieses Prinzips ist von Bauer et al. \cite{806696} vorgestellt worden.
Hierbei wird in einem AR-HMD des lokalen Nutzers der 2D-Mauszeiger des Experten eingeblendet.
Die Position des Mauszeigers ist aber schnell veraltet wenn sich der lokale Nutzer bewegt.
Jedoch sieht der Experte hierbei nur ein 2D-Abbild der Realität das für komplexere 3D-Aufgaben nicht immer ausreicht.
Die Position des Mauszeigers ist aber schnell veraltet, wenn sich der lokale Nutzer bewegt.
Der Experte sieht hierbei nur ein 2D-Abbild der Realität, das für komplexere 3D-Aufgaben nicht immer ausreicht.
Christine et al. \cite{Chastine:2008} ermöglichen es dem Experten einen 3 dimensionalen Pfeil in der lokalen Ansicht zu manipulieren.
Jedoch ist das Ausrichten des Pfeil schwierig und zeitintensiv.
Botteccia et al. \cite{Bottecchia:2010} erlauben dem Experten vorgefertigte 3D-Animationen im Sichtfeld des Lokalen Nutzers zu platzieren.
