| 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.
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| 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). |
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- 45 Stunden Präsenz (=Vorlesungsbesuch)
- 105 Stunden Vor- und Nachbearbeitung sowie Teilnahme an der Übung (=Übungsbesuch + Bearbeitung)
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| 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).
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| 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. |
