01.DK-Prolog und Einführung...1. Prolog und Einführung Krömker - Mester SS 2004 20 Mixed Reality 1. Prolog und Einführung Krömker - Mester SS 2004 1ˇ 50er Jahre: 180 Grad Kinos,

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Prof. Dr. Detlef Krömker – Prof. Dr. Rudolf Mester

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Varrentrappstraße 40-42, 2. OG

Tel. .: 49 (0)69 97995 - 140Email: [email protected]

Web: www.gdv.cs.uni-frankfurt.de

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Sekr. )UDX�*RLQDU, Frau Quasten

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Robert-Mayer-Str. 2.4m 3. OG (rechts)

Tel. +49 (0)69.798-22387

Email: [email protected]

Web:

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� Montags, 10:15 – 11.45� Folien und Infos zur Vorlesung:

www.gdv.cs.uni-frankfurt.de

� Info-Ordner und Literatur im Sekretariat Zi. 208 bzw. in der Institutsbibliothek

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� Schein oder nicht Schein?� Mündliche Rücksprache� Vorbereitung eines Themas

� Hauptdiplom-PrüfungEinzubringen mit 3 Stunden, wird anteilig behandelt wie

alle anderen GDV Vorlesungen / Übungen


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� Schein oder nicht Schein?Wie bei Prof. Krömker:� Mündliche Rücksprache� Vorbereitung eines Themas

� Hauptdiplom-Prüfung in Physik (für Physiker)Wird geklärt, bitte Rücksprache

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� Vorlesung� Gibt eine Einführung, einen Überblick � Wählt Stoff aus, präsentiert ihn in fachlicher

Reihenfolge� Gibt geeigneten Rahmen vor

� ABER:� 2 h passives Zuhören pro Woche ist NICHT genug

(genauso hilfreich wie Handauflegen)� Studieren heißt lernen (= arbeiten), auseinandersetzen

(AKTIV!)


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� An Übungen aktiv teilnehmen!

� Auch: Literatur besorgen (auch suchen!!) und nacharbeiten

� Fragen zum Stoff formulieren und zur Vorlesung/Übung mitbringen – Vorlesung ist auch ein Ort, Fragen zu stellen!

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� http://www.Augmented-Reality.org

� http://www.mr-system.co.jp

� http://www.arvika.de

� http://www.cs.rit.edu/~jvr/research/ar

� http://www.cs.unc.edu/~azuma/

� http://www.sics.se/isl/iar/survey.html

� http://www.csl.sony.co.jp/projects/ar/ref.html


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� John Vince:Essential Virtual Reality Fast

� Behringer, Klinker, Mizell:Augmented Reality

� Mel Slater, Anthony Steed, Yiorgos Chrysanthou:Computer Graphics and Virtual Environments

� John Vince, Rae Earnshaw:Virtual Worlds on the Internet

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� Nicht zu vergessen: Konferenzbände, Tutorials(z.B. Siggraph Course Notes)

� Weitere Literaturhinweise direkt zu den einzelnen Themengebieten in der jeweiligen Vorlesung

� Bibliothek des Instituts für Informatik (insb. I.3 und H.5) – der Besuch lohnt sich!


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Die Vorlesung basiert u.a. auf Materialien von� R. Dörner� D. Jackèl� G. Welsh� M. Billinghurst, D. Schmalstieg et. al.� P. Fränti� P. Milgram� u.v.a.

Prof. Dr. Detlef Krömker – Prof. Dr. Rudolf Mester

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� Der Begriff „virtuell“

� Virtuelle Welt vs. Virtuelle Realität (VR)

� Virtuelle Realität vs. Realität

� Erzeugung einer virtuellen Welt� Per Zeichnung� Per Computer


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Reality VirtualityAugmentedReality (AR)

AugmentedVirtuality (AV)

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• Direct View (DV)• Stereo View (SV)

• Virtual Reality (VR)• Stereo Graphics (SG)

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� Erzeugung eines Bildes in zwei Schritten� Beschreibung der Zielvorstellung eines Autoren

-> Modell der Szene� Rendering der Modellbeschreibung

� 3D Rekonstruktion

� Image-based Rendering


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� 50er Jahre: 180 Grad Kinos, erste Flugsimulatoren

� 1965: Sutherland‘s erste 3D Präsentation unter Berücksichtigung der Körperstellung, erstes Head-Mounted Display (HMD)

� 70er Jahre: 3D Tracking (Militärisch motiviert)CGI - Sichtsimulation (Flugsimulation, …)

� Ende 70er Jahre: 3D Hardware, Visualisierung für medizinische Anwendungen

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� 1984: W. Gibson: „Neuromancer“, Roman prägt den Begriff „Cyberspace“

� Mitte 80er: VR Forschung bei der NASA, Ziel der Telepräsenz

� 1989: Data Glove ist marktreifBegriff „Virtual Reality“ von Jaron Lanier

� Anfang 90er: HMD ist marktreif

� Mitte 90er: Ein-und Ausgabegeräte, 3D Graphik, Weitung des Begriffs „VR“


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Unter dem Begriff der virtuellen Realität werden Techniken verstanden, die es erlauben, einen Menschen unmittelbar in eine Computer-generierte Welt zu integrieren. Als die Mensch-Maschine-Schnittstelle der Zukunft angesehen, sprechen Techniken der virtuellen Realität mehrere Sinne des Menschen zugleich an.

Astheimer et. al., 1994


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3D-Computergraphik= nichtimmersive VR

� Rein visuelle Präsentationauf Bildschirmen

� zeitunkritisch� Statische oder

vorberechnete Szenen� 2D Interaktion (Maus,

Tastatur)

VR= immersive VR

� Multimedial

� Echtzeit-Präsentation� Echtzeitinteraktion- und

Simulation� 3D Interaktion (z.B.

Körperbewegung)

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� Immersion: Eintauchen in die virtuelle Welt

� Präsenz: Gefühl der Anwesenheit in der virtuellen Welt

� Quantifizierung:� Subjektive Maße (z.B. Fragebögen)� Physiologische Maße (z.B. Pupillengröße)� Performanzmaße (z.B. Ausweichreaktion)


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1. Prolog und Einführung (DK + RM)

2. Übersicht: Probleme - Technologien – Anwendungen (DK)

3.- 5. Grundlagen Bildanalyse & Computer Vision (RM)6. Bildbasiertes Kamera-Tracking (RM)7. Spezielle Wahrnehmungsprobleme (DK)8.- 9. Spezielle Rendering-Aspekte (DK)10.-11. Spezielle Anzeige und Interaktionssysteme (DK)11.-12. Kamera-Kalibrierung und Tracking (RM)13. Spezielle Anwendungen (RM)

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� Aktuelle technologische Entwicklungen in der Computergraphik (Blick in die Zukunft)

� Interessante Teilgebiete� Computer Vision� User Interface Gestaltung (insbesondere multimodale

Interfaces)

� Anwendbarkeit


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�Wozu ist MR eigentlich gut?

�Wo wird MR eigentlich heute schon eingesetzt?

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� Virtuelle Inhalt in Live-Übertragungen von Sportereignissen� Virtuelle Werbebanner� Entfernung der Mauer beim Freistoß� Bahnen von Hockey-Pucks� Nationalflaggen in Schwimmbahnen (Olympia 2000)

� Entertainment – Edutainment� Special Effects in Film und Video


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� Hilfe bei der Erkennung („Extended Memory“)� Bibliotheken� Karten� Mechanische Teile� Service-Informationen / Wartung� Einblenden von Schaltplänen, Leitungsplänen,...� Erinnerungszettel� Navigationsinformationen

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� Instruktionen für Montage� Instruktionen für Wartung� Instruktionen für Reparatur� Bereiche:

� Luft- und Raumfahrt (insb. Boeing)� Drucker� Maschinen� Automobilindustrie


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� „Röntgen-Blick“ für Chirurgen

� Interaktive Planung von Operationen

� Unterstützende Visualisierung von 3D-Datensätzen aus CT und NMR

� Minimal-Invasive Operationen

� Training („virtuelle Operationen“)

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� Verfolgung von Raketen

� Einblendung von Zieleinrichtungen, Markierung

von Zielen

� Virtuelle Rollbahn-Markierungen

� Ausgleich von schlechten Sichtverhältnissen


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� Tourismus / Museen

� Architektur

� Archäologie

� Informationsvisualisierung

� Wissenschaftlich-technische Visualisierung

� Präsentationen / Marketing / Messen

� Training

Documents

01.DK-Prolog und Einführung...1. Prolog und Einführung Krömker - Mester SS 2004 20 Mixed Reality 1. Prolog und Einführung Krömker - Mester SS 2004 1ˇ 50er Jahre: 180 Grad Kinos,