Allgemeine Informationen zur Lehrveranstaltung "Mixed Reality" (5800V und 5800UE)

Vorlesungstyp: Pflichtveranstaltung
Abhaltung im Wintersemester
Veranstaltungsnummer: Vorlesung: 5800V und Übung: 5800UE
Wochenstunden: 3 (2 SWS Vorlesung, 1 SWS Übung, 0 Praktikum)
ECTS-Credits: 5,0
Vorlesung: Fr., 8:00 - 10:00, (ITZ) SR 001
Übung Do., 12:00 - 14:00, (IM) SR 007 (14-tägig)
Erwartete Teilnehmerzahl: ca. 40
Beginn der Vorlesung: 16.10.2015
Beginn der Übung: 22.10.2015

Angaben zur Abhaltung

Inhalt:
  • Grundlagen und Geschichte der Mixed Reality. Mixed Reality Kontinuum. Unterschiede zwischen Augmented Reality und Virtual Reality. Augmented Reality Kernmodule. Augmented Reality Plattformen.
  • Registrierungs- und Tracking Grundlagen. Unterschiede zwischen räumlicher und visueller Registrierung. Unterschiede zwischen Registrierung und Tracking. Mixed Reality Anforderungen and Trackingsysteme. Taxonomie von Trackingsystemen. Überblick über ausgewählte Trackingsysteme.
  • Kamerakalibrierung. Bedeutung der Kamerakalibrierung für Mixed Reality Systeme. Lochkameramodell. Extrinsische und Intrinsiche Kameraparameter. Verzeichnung. Algorithmen zur Kamerakalibrierung.
  • Grundlagen des Markertracking. Markertracking Pipeline.
  • Natural Feature Tracking. Grundlagen. Was sind gute Features? Merkmalsdetektion, -beschreibung, und –matching. Ausgwählte Merkmalsdetektoren und – deskriptoren. Template-basiertes Tracking. Erweiterte Trackingverfahren (Deformierbare Oberflächen, SLAM).
  • Szenengraphen. Unterschiede low-level APIs (OpenGL) und Szenegraphen. 3D Engines. Knoten. Modelieren von Szenen mittels Knotenhierarchien. Graphentraversierung. Intersection und Picking.
  • Grundlagen des Mixed Reality Renderings. Erstellung von Video-See-Through Augmented Reality Szenen mittels Szenengraphen.
  • Displaysysteme. Displayeigenschaften. Mensch-zentrierte Displaytaxonomie. Head-Mounted Displays. Optische vs. Video-See-Through Displays. Immersive VR Displays. Handheld Displays. Projektive Displays. Formveränderbare Displays. Multi-Display Umgebungen.
  • Optische See-Through Kalibrierung. Unterschiede und Gemeinsamkeiten zur Kamerakalibrierung. Datensamlungsmethoden.Bestätigungsmethoden. Evaluierungsmethoden. Rekalibrierung. (Semi-) automatische Kalibrierung.
  • Erweitertes Mixed Reality Rendering. User Perspective vs. Device Perspective Rendering. Simulieren von Kameraartefakten. Schätzung der Umgebungsbeleuchtung.
  • Augmented Reality Visualisierungstechniken. X-Ray. Ghosting. Cut Aways. Explosionsdiagramme. Labeling. Cluttermanagement. Informationsfilterung.
  • Mixed Reality Interaktionstechniken. Interaktionsaufgaben. Interaktionsgeräte. Touchbasierte Interaktion. Räumliche Interaktion. Multimodale Interaktion.
Inhaltliche Voraussetzungen (erwartete Kenntnisse): keine
Empfohlene Voraussetzungen (erwartete Kenntnisse): Systementwicklungsprojekt (SEP) oder MES Praktikum. Programmierung in Java oder Programmierung 1 und Programmierung 2, Grundlagen der Mensch-Maschine-Interaktion, Bildverarbeitung.
Lernorganisation: Die theoretischen Inhalte und Konzepte werden im Rahmen der 2-stündigen Vorlesung vermittelt. Die Übung dient der Vertiefung der Inhalte der Vorlesung sowie der praktischen Einübung mittels Präsenz-Übungsaufgaben sowie Programmierbeispielen. Die Inhalte der Vorlesung und Übung sind im Selbststudium zusätzlich zu vertiefen. Die nachfolgenden Zeitangaben beziehen sich durchschnittlich gute Studierende (Studierende mit Nachholbedarf müssten also Mehraufwand investieren).
 
  • 45 Stunden Präsenz (=Vorlesungsbesuch)
  • 105 Stunden Vor- und Nachbearbeitung sowie Teilnahme an der Übung (=Übungsbesuch + Bearbeitung)
Ziel (erwartete Lernergebnisse und erworbene Kompetenzen): Nach der Teilnahme an den Modul-Veranstaltungen ist der Studierende in der Lage:
  • Kenntnisse: Die Studierenden kennen Grundlagen und Anwendungen von Mixed Reality Systemen. Insbesondere sind die Studierenden befähigt Unterschiede und Gemeinsamkeiten von Augmented Reality und Virtual Reality Systemen, sowie artverwandten Techniken zu erklären. Weiterhin können Registrierungs- und Trackingverfahren, Displaysysteme, Renderingalgorithmen und Interaktionsmethoden charakterisiert werden. Besonderheiten der mobilen Augmented Reality und immersiver Virtual Reality erklärt werden.
  • Fähigkeiten: Die Studierenden beherrschen theoretische und praktische Fragestellungen von Mixed Reality Systemen. Insbesondere sind sie befähigt ein rudimentäres Augmented Reality Systeme bestehend aus Tracking-, Rendering-, und Interaktionskomponenten programmiertechnisch umzusetzen. Dazu benötigte grundlegende Algorithmen können sie erklären und ggf. mit alternativen Algorithmen vergleichen (z.B. Einsatz von verschiedenen Merkmalsdeskriptoren). Sie sind weiterhin befähigt relevante Aspekte der Mensch-Maschine-Interaktion in Mixed Reality Umgebungen anzuwenden (z.b. Objektselektierungsverfahren).
  • Kompetenzen: Die Teilnehmer erlernen theoretische und praktische Kompetenzen in der Konzeption, Umsetzung und Evaluierung von Mixed Reality Systemen. Insbesondere werden Kompetenzen zum modulbasierten Erstellen einer komplexen Augmented Reality Software erlernt. Weiterhin sind die Studierenden befähigt einzelne Module auch auf andere Problemstellungen anzuwenden (z.B. Objekterkennung).
Unterrichts-/Lehrsprachen: Deutsch
Abhaltungstermine: siehe StudIP
Teilnahmekriterien & Anmeldung: Bitte beachten Sie die Ankündungen zur Prüfungsanmeldung. Diese werden i.d.R. 4-6 Wochen nach Semesterbeginn veröffentlich. Bei Fragen zu allen Themen um die Prüfungsanmeldung wenden Sie sich bitte ausschließlich an das Studiensekretariat.

Angaben zur Prüfung

Beurteilungsschema (Bewertungsmethode, Prüfungsmodus): 90-minütige Klausur oder mündliche Prüfung (ca. 20 Minuten) oder Portfolio-Prüfung;
  Mögliche Portfoliobestandteile sind:
  • Schriftliche Teilprüfung
  • Technischer Bericht
  • Dokumentierter und funktionsfähiger Quelltext für einzelne Module
  • Live Systemdemonstration
  • Erstellung von Videodemonstrationen
  • Präsentation der erstellten Materialien unter Einsatz geeigneter Präsentationstechniken, z.B. PowerPoint
  • Teilpräsentationen zu Einzelleistungen
  • Laufende, fortzuschreibende technische Teilberichte zur Zusammenfassung zu einem Gesamtdokument
  • Abschlusspräsentation
   
  Die Bearbeitung der Portfolio-Leistungen erfolgt begleitend zur Lehrveranstaltung. Die Bearbeitungszeit der einzelnen Bestandteile der Portfolioprüfung darf dabei 4 Wochen nicht übersteigen. Die letzte Leistung ist bis spätestens 4 Wochen nach Ende der Vorlesungszeit zu erbringen.
  Der Umfang eines einzelnen technischen Berichtes soll dabei 10 Seiten nicht übersteigen. Der Umfang eines Teilberichts soll dabei 5 Seiten betragen.
  Der Umfang einer Teilpräsentation soll dabei 10 Minuten umfassen und durch geeignete Medien und Präsentationsformen unterstützt werden.
  Der Umfang der Abschlusspräsentation soll dabei 15 Minuten umfassen und durch geeignete Medien und Präsentationsformen unterstützt werden.
  Die genauen Anforderungen werden vom Dozierenden zu Beginn der Veranstaltung bekanntgegeben.
  Die Modulnote entspricht der Note der Prüfung.
   
Prüfungstermine & Anmeldung: wird bekanntgegeben.
Anzahl der Prüfungstermine im Semester: 1

Weitere Informationen

StudIP: https://studip.uni-passau.de/studip/dispatch.php/course/details/?cid=a3ee6a93ba93847535e098495f48ff23
Wiki: -
Moodle: -
Primärliteratur: -
Ergänzende Literatur: -