Virtueller Erdglobus in Augmented Reality

Abbildung 1: Der reale Globus mit den, an ihm angebrachten Markern. Diese Marker werden verwendet, um die Position und die Orientierung des realen Globusses zu bestimmen. Bild vergrößern
Abbildung 2: Hier ist der reale Globus zu sehen, der mit dem virtuellen Globus überlagert wird. Bild vergrößern
Abbildung 3: Rechts auf dem Bild ist das dreidimensionale Menü zu sehen. Hierbei signalisieren die grüngefärbten Knöpfe die aktivierten Funktionen (hier sind es Strategie 1, Städte und Info). Bild vergrößern

Studienarbeit von Andreas Pfau

Motivation

Die rasante Entwicklung der Grafikhardware und die ständig verbesserte Grafiksoftware haben zur Entwicklung neuer Techniken in der Computergrafik geführt. Augmented Reality (zu Deutsch: erweiterte Realität) ist zum Beispiel eine solche Technik, mit der die reale Umgebung durch zusätzliche Information umfangreicher und auch interessanter für Menschen gestaltet wird. Augmented Reality funktioniert ähnlich wie die Technik der virtuellen Realität, aus der sie entstanden ist, mit einem entscheidenden Unterschied. Bei dieser Technik wird die reale Welt durch spezielle Wiedergabegeräte mit virtuellen Komponenten erweitert. Der Benutzer bekommt die Illusion sich in einer durch computergenerierte Objekte angereicherten realen Umgebung zu befinden.

Ziel der Arbeit

Ziel dieser Studienarbeit besteht darin, mit Hilfe von Augmented Reality Technik, einen realen Globus mit virtuellen Erdglobus zu überlagern. Damit soll die Funktionalität eines gewöhnlichen Globusses erweitert werden. Funktionen wie Zoomen, grafische Darstellung der Städte oder Lichteffekte mit Bumpmapping können auf diese Weise realisiert werden.

Realisierung

Für die Realisierung des Programms mussten mehrere verschieden Programmkomponenten zusammen geführt werden. So musste zum Beispiel das ARToolkit (zur Registrierung des realen Globusses) zusammen mit dem schon existierenden (in einer Diplomarbeit entwickelten) Programm zur Erzeugung der virtuellen Erdkugel in einer Anwendung funktionieren. Außerdem konnten nur Hardware-Komponente verwendet werden, die bestimmte Voraussetzungen erfüllen. Zum Beispiel darf die Grafikkarte nicht weniger als 64 MB Speicher besitzen.

Für die genauere Bestimmung der Position und der Orientierung des realen Globusses wurden mehrere Marker gleichzeitig benutzt (Multimarker-Erkennung). Diese Marker wurden nach einem bestimmten Schema auf dem Globus platziert. Da diese Anordnung der in dieser Studienarbeit entwickelten Anwendung bekannt ist, kann die tatsächliche Lage des realen Globusses ermittelt werden. Dazu implementiert die Anwendung mehrere Strategien, die diese Information über die Anordnung der Marker unterschiedlich nutzen.

Für die bessere und intuitive Bedingung dieser Anwendung wurde ein dreidimensionales Menü entwickelt. Dieses Menü enthält mehrere Knöpfe (Buttons), die verschiedene Optionen repräsentieren. Durch Anklicken dieser Knöpfe werden die entsprechenden Funktionen aktiviert und deaktiviert (siehe Bilder).

Für weitere Informationen bitte E-Mail an andypf@uni-paderborn.de.