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Masterarbeit von Oliver Schwede 2018

Kooperatives Arbeiten in Augmented Reality

Abbildung 1: Übersicht der Dienste, ihrer Komponenten und ihrer Netzwerkverbindungen
Annildung 2: Benutzer mit Avatar (Hut) und Telepointer (Pfeil)
Abbildung 3: Visuelle Darstellung von Zugriffsrechten (hier: Sperrung durch anderen Benutzer wird durch einen roten Rahmen um das Objekt dargestellt)
Abbildung 4: Benutzeroberfläche (Kreismenu) (hier: Erzeugen eines neuen Objekts durch drag & drop aus einem Kreismenu)

Diplomarbeit von Robert Hinn

Motivation

Die Augmented Reality Technologie ermöglicht die Verschmelzung von virtueller und realer Umgebung. Dies geschieht durch die Überlagerung der wahrgenommenen Realität (beispielsweise über ein Kamerabild) mit zusätzlichen virtuellen Informationen (oftmals dreidimensionale Objekte). Diese Informationen sind an bestimmte Raummerkmale gebunden (z.B. visuelle Markierungen), also eindeutig Punkten im realen Raum zugeordnet.

Über entsprechende haptische Werkzeuge (z.B. Kärtchen mit visuellen Markierungen) kann eine intuitive und oftmals unmittelbare Interaktion mit dem der realen Umgebung überlagerten virtuellen Raum erreicht werden.

Dies eröffnet neue Möglichkeiten für Applikationen zum kooperativen Arbeiten. Die Kooperation mit lokalen Benutzern kann mithilfe dieser Technik unmittelbarer erfolgen, die Benutzer können am gemeinsamen virtuellen Arbeitsplatz zusammenarbeiten als wäre er im realen Raum präsent.

Aufgabenstellung

Es soll eine kooperative Arbeitsumgebung entwickelt werden, in der dreidimensionale Objekte gemeinsam wahrgenommen und bearbeitet werden können. Hierbei soll der virtuelle gemeinsame Arbeitsbereich durch Verwendung der Augmented Reality Technologie in die reale Arbeitsumgebung des Benutzers eingebettet werden.

Ziel der Arbeit

Ziel der Realisierung ist die Entwicklung einer kooperativen Arbeitsumgebung unter Verwendung der Augmented Reality Technologie. Es soll die Zusammenarbeit lokaler wie auch räumlich getrennter Benutzer ermöglicht werden. Um Benutzern einen Überblick über die Arbeit anderer zu ermöglichen sollen Arbeitsschritte protokolliert werden. Haptische Eingabewerkzeuge sollen eine intuitive Interaktion mit dem System möglich machen.

Um die Darstellung hochkomplexer 3D-Szenen unabhängig von der Client-Hardware zu ermöglichen soll die Berechnung der Darstellung (das Rendern) serverseitig erfolgen und per Videostrom zum Client übertragen werden.

Realisierung

Die Applikation wird über vier einzelne Dienste realisiert:

  • ein SceneServer zur Verwaltung der zentralen 3D-Szene

  • ein UserManager zur Verwaltung der Benutzer und zum Filtern von Aktionen anhand von Benutzerrechten

  • ein SceneRenderer zur Berechnung der individuellen Sicht eines Clients auf die gemeinsame Szene (jedem SceneRenderer ist ein Client zugeordnet, dem er per Videostrom die berechnete Darstellung übermittelt)

  • ein Client zur Darstellung der realen Umgebung aus einem Kamerabild und Überlagerung mit der individuellen Darstellung des gemeinsamen virtuellen Arbeitsplatzes

Die einzelnen Dienste kommunizieren über Netzwerk und können beliebig auf verschiedene Rechner verteilt werden. Die nachfolgende Abbildung stellt die Komponenten der einzelnen Dienste und der zum jeweiligen Zweck verwendeten Softwarebibliotheken dar. Des Weiteren zeigt sie die Verbindung der einzelnen Dienste, wobei Wert auf die Vermeidung hoher Netzwerklast an einzelnen Diensten gelegt wurde.

Für weitere Informationen bitte E-Mail an robert.hinn(at)web(dot)de.

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