DE102009040848B4 - Procedure for operating an augmented reality system - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Darstellung eines virtuellen Bildbestandteils (ARB, VIRT) auf einem transparenten Display (11), wobei ein optisch zeitvarianter ein Display zur variablen Darstellung von Informationen aufweisender Marker (20) in einer aufzunehmenden realen Umgebung platziert wird, eine mittels des Displays angezeigte Information verändert wird, wenn ein dem Marker (20) zugeordnetes Element der aufgenommenen Umgebung bewegt wird, wobei der optisch zeitvariante Marker (20) einen statischen Anteil (20.S) und einen dynamischen Anteil (20.D) umfasst, wobei der statische Anteil (20.S) des optisch zeitvarianten Markers (20) dem Umriss und der Position des optisch zeitvarianten Markers (20) in der realen Umgebung entspricht, wobei der dynamische Anteil (20.D) durch das Display des Markers (11) implementiert ist, wobei mittels einer Kamera ein reales Bild (RB) aufgenommen wird, das eine den optisch zeitvarianten Marker (20) umfassende Umgebung des Displays (11) abbildet, die ein Betrachter bei Durchsicht durch das Display sieht, wobei mittels eines Trackingsystems (12) aus dem statischen Anteil (20.S) die Position eines virtuellen Bildbestandteils (VIRT) zu dem mittels der Kamera aufgenommenen realen Bild (RB) und aus dem dynamischen Anteil (20.D) Informationen in Bezug auf die Bewegung in dem aufgenommenen realen Bild (RB) bestimmt werden, wobei das Trackingsystems (12) diese als entsprechendes Synchronisationssignal (MOV) an einen Szenengenerator übergibt, und wobei der virtuelle Bildbestandteil (VIRT) mittels des transparenten Displays (11) dargestellt wird.Method for representing a virtual image component (ARB, VIRT) on a transparent display (11), with an optically time-variant marker (20) having a display for the variable representation of information being placed in a real environment to be recorded, information displayed by means of the display being changed when an element of the recorded environment assigned to the marker (20) is moved, the optically time-variant marker (20) comprising a static component (20.S) and a dynamic component (20.D), the static component comprising (20.S) of the optically time-varying marker (20) corresponds to the outline and the position of the optically time-varying marker (20) in the real environment, the dynamic part (20.D) being implemented by the display of the marker (11), a real image (RB) being recorded by means of a camera, which depicts an environment of the display (11) encompassing the optically time-varying marker (20), which an observer sees when looking through the display, with a tracking system ( 12) from the static component (20.S) the position of a virtual image component (VIRT) to the real image (RB) recorded by the camera and from the dynamic component (20.D) information relating to the movement in the recorded real image (RB) are determined, with the tracking system (12) transferring this as a corresponding synchronization signal (MOV) to a scene generator, and the virtual image component (VIRT) being displayed using the transparent display (11).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Augmented-Reality-Bildes, ein Verfahren bzw. zur Darstellung eines virtuellen Bildbestandteils auf einem transparenten Display.The invention relates to a method for generating an augmented reality image, a method or for displaying a virtual image component on a transparent display.
Die
Die
Gemäß der
Die
Die
Der Artikel von Kishino, Yasue [et al.]: Realizing a visual marker using LEDs for wearable computing environment. In: 23rd International Conference on Distributed Computing Systems Workshops, 2003. Proceedings. IEEE, 2003. S. 314-319 geht davon aus, um die reale Welt über Computer mittels Kamerabildern in Augmented-Reality-Systemen nutzbar zu machen, dass die prägnanten Koordinateninformationen der Systeme ermittelt werden müssen. Bildbasierte Ansätze seien hierfür erfolgversprechend, da sie für virtuelle Objekte eine direkte Abbildung der Kamerabilder auf das Koordinatensystem ermöglichen und somit keine Kamerakalibrierung notwendig ist. Die herkömmlichen bildbasierten Markierungen seien jedoch typischerweise Aufkleber, und die Informationen, die sie liefern, seien begrenzt und anfällig für dynamische Änderungen. Im Gegensatz dazu offenbart dieser Artikel eine Standortmarkierungsmethode namens VCC (visuelle Computerkommunikation), die intelligentere Markierungen verwendet. Bei diesem Verfahren blinkt ein Marker, der aus 16 LEDs (Leuchtdioden) besteht, ständig, um sowohl Koordinateninformationen als auch angehängte Informationen wie eine Adresse oder eine URL bereitzustellen.The article by Kishino, Yasue [et al.]: Realizing a visual marker using LEDs for wearable computing environment. In: 23rd International Conference on Distributed Computing Systems Workshops, 2003. Proceedings. IEEE, 2003. P. 314-319 assumes that in order to make the real world usable via computer using camera images in augmented reality systems, the concise coordinate information of the systems must be determined. Image-based approaches are promising for this, as they enable direct mapping of the camera images to the coordinate system for virtual objects and therefore no camera calibration is necessary. However, traditional image-based markings are typically stickers and the information they provide is limited and prone to dynamic changes. In contrast, this article discloses a location tagging method called VCC (Visual Computer Communication) that uses smarter markers. In this method, a marker consisting of 16 LEDs (Light Emitting Diodes) flashes continuously to provide both coordinate information and attached information such as an address or a URL.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Augmented-Reality-System im Bezug auf bewegliche Bilder zu verbessern bzw. verbessert zu betreiben.It is the object of the invention to improve an augmented reality system with regard to moving images or to operate it in an improved manner.
Vorgenannte Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Erzeugen eines Augmented-Reality-Bildes gemäß Anspruch 1 gelöst. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass ein optisch zeitvarianter Marker in einer aufzunehmenden realen Umgebung platziert wird, wobei mittels einer Kamera ein reales Bild aufgenommen wird, das eine den optisch zeitvarianten Marker umfassende Umgebung des Displays abbildet, die ein Betrachter bei Durchsicht durch das Display sieht, wobei das die Position eines virtuellen Bildbestandteils zu dem mittels der Kamera aufgenommenen realen Bild bestimmt wird, und wobei der virtuelle Bildbestandteil mittels des transparenten Displays dargestellt wird.The aforementioned object is achieved by a method for generating an augmented reality image according to claim 1. It is provided in particular that an optically time-variant marker is placed in a real environment to be recorded, with a camera being used to record a real image that depicts the area around the display that includes the optically time-variant marker, which an observer sees when looking through the display, wherein the position of a virtual image component relative to the real image recorded by the camera is determined, and wherein the virtual image component is represented by means of the transparent display.
Ein optisch zeitvarianter Marker im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein Marker, dessen Aussehen sich (über die Zeit) verändert bzw. dessen Aussehen veränderbar ist. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass sich die Form, die Größe, die Helligkeit, die Farbe und/oder die Feinstruktur des Markers verändern. Es kann insbesondere auch vorgesehen sein, dass sich binär (Ein/Aus) veränderbare Elemente des Markers in ihrem binären Zustand ändern.An optically time-variant marker within the meaning of the invention is in particular a marker whose appearance changes (over time) or whose appearance can be changed. It can be provided in particular that the shape, the size, the brightness, the color and/or the fine structure of the marker change. In particular, it can also be provided that binary (on/off) changeable elements of the marker change their binary state.
Das Platzieren eines Markers im Sinne der Erfindung erfolgt insbesondere körperlich. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass ein Marker im Sinne der Erfindung unkörperlich, zum Beispiel durch Projektion, platziert wird.A marker within the meaning of the invention is placed in particular physically. However, it can also be provided that a marker within the meaning of the invention is placed immaterially, for example by projection.
Ein virtueller Bildbestandteil im Sinne der Erfindung(en) kann alphanumerische Zeichen umfassen oder aus solchen bestehen. Ein virtueller Bildbestandteil im Sinne der Erfindung(en) kann alphanumerische Zeichen sowie einen farblichen Hintergrund für diese Zeichen umfassen. Ein virtueller Bildbestandteil im Sinne der Erfindung(en) kann auf alphanumerische Zeichen in Verbindung mit einem farblichen Hintergrund für diese Zeichen bestehen.A virtual image component within the meaning of the invention(s) can include or consist of alphanumeric characters. A virtual image component within the meaning of the invention(s) can include alphanumeric characters and a colored background for these characters. A virtual image component within the meaning of the invention(s) can consist of alphanumeric characters in connection with a colored background for these characters.
Dabei weist der Marker ein Display zur variablen Darstellung von Informationen auf. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Display ein LCD-, LED- oder OLED-Display oder als LCD-, LED- oder OLED-Display ausgestaltet. Zudem wird eine mittels des Displays angezeigte Information verändert, wenn ein dem Marker zugeordnetes Element der aufgenommenen Umgebung bewegt wird, bzw. wenn sich ein dem Marker zugeordnetes Element der aufgenommenen Umgebung bewegt. Es kann vorgesehen sein, dass der optisch zeitvariante Marker mit dem beweglichen bzw. bewegenden Element verbunden ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der optische zeitvariante Marker statisch bzw. unabhängig von der Bewegung des Elementes angeordnet ist.The marker has a display for the variable representation of information. In a further advantageous embodiment of the invention, the display is an LCD, LED or OLED display or is designed as an LCD, LED or OLED display. In addition, information displayed by means of the display is changed when an element of the recorded environment that is associated with the marker moves, or when an element of the recorded environment that is associated with the marker moves. Provision can be made for the optically time-variant marker to be connected to the movable or moving element. However, it can also be provided that the optical time-variant marker is arranged statically or independently of the movement of the element.
Vorgenannte Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren gemäß Anspruch 3 gelöst, wobei unter anderem vorgesehen ist, dass ein zu montierendes Bauteil mittels des virtuellen Bildbestandteils dargestellt wird, und dass das zu montierende Bauteil in der technischen Komponente, in dem Kraftfahrzeug oder in der Kraftfahrzeugkomponente montiert wird.The aforementioned object is also achieved by a method according to
Vorgenannte Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren gemäß Anspruch 4 gelöst, wobei unter anderem vorgesehen ist, dass der Montageort eines zu montierenden Bauteils mittels des virtuellen Bildbestandteils markiert oder gekennzeichnet wird, und dass das zu montierende Bauteil in der technischen Komponente, in dem Kraftfahrzeug oder in der Kraftfahrzeugkomponente am Montageort montiert wird.The aforementioned object is also achieved by a method according to claim 4, whereby it is provided, among other things, that the assembly location of a component to be assembled is marked or identified by means of the virtual image component, and that the component to be assembled is in the technical component, in the motor vehicle or in of the motor vehicle component is assembled at the assembly site.
Vorgenannte Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren gemäß Anspruch 5 gelöst, wobei unter anderem vorgesehen ist, dass ein Montageablauf zum Montieren eines zu montierenden Bauteils mittels des virtuellen Bildbestandteils ermittelt oder verifiziert wird, und dass das zu montierende Bauteil in der technischen Komponente, in dem Kraftfahrzeug oder in der Kraftfahrzeugkomponente entsprechend dem Montageablauf montiert wird.The aforementioned object is also achieved by a method according to claim 5, whereby it is provided, inter alia, that an assembly process for the assembly of a component to be assembled is determined or verified by means of the virtual image component, and that the component to be assembled is in the technical component, in the motor vehicle or is mounted in the motor vehicle component according to the assembly process.
Kraftfahrzeug im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein individuell im Straßenverkehr benutzbares Landfahrzeug. Kraftfahrzeuge im Sinne der Erfindung sind insbesondere nicht auf Landfahrzeuge mit Verbrennungsmotor beschränkt.Motor vehicle within the meaning of the invention is in particular a land vehicle that can be used individually in road traffic. Motor vehicles within the meaning of the invention are in particular not limited to land vehicles with internal combustion engines.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen:
-
1 ein Ausführungsbeispiel eines Systems zur Darstellung eines Augmented-Reality-Bildes, -
2 ein Ausführungsbeispiel einer aufgenommenen bzw. aufzunehmenden realen Umgebung bzw. das entsprechend aufgenommene reale Bild, -
3 ein Ausführungsbeispiel für einen Informationsfluss innerhalb eines Augmented-Reality-Systems gemäß1 , -
4 ein Ausführungsbeispiel für einen Informationsfluss in einem gegenüber dem Augmented-Reality-System gemäß1 abgewandelten Augmented-Reality-System, -
5 ein Ausführungsbeispiel für einen Informationsfluss in einem weiteren gegenüber dem Augmented-Reality-System gemäß1 abgewandelten Augmented-Reality-System, -
6 ein Ausführungsbeispiel für einen Informationsfluss in einem weiteren gegenüber dem Augmented-Reality-System gemäß1 abgewandelten Augmented-Reality-System, -
7 Darstellungen eines optisch zeitvarianten Markers gemäß2 zu neun unterschiedlichen Zeitpunkten, -
8 Darstellungen eines optisch zeitvarianten Markers gemäß2 zu weiteren neun unterschiedlichen Zeitpunkten, -
9 Darstellungen eines optisch zeitvarianten Markers gemäß2 zu weiteren neun unterschiedlichen Zeitpunkten, -
10 Darstellungen eines optisch zeitvarianten Markers gemäß2 zu weiteren neun unterschiedlichen Zeitpunkten, -
11 Darstellungen eines alternativen Ausführungsbeispiels eines optisch zeitvarianten Markers zu neun verschiedenen Zeitpunkten, -
12 Darstellungen des alternativen Ausführungsbeispiels eines optisch zeitvarianten Markers gemäß11 zu weiteren neun verschiedenen Zeitpunkten, -
13 Darstellungen des alternativen Ausführungsbeispiels eines optisch zeitvarianten Markers gemäß11 zu weiteren neun verschiedenen Zeitpunkten und -
14 Darstellungen des alternativen Ausführungsbeispiels eines optisch zeitvarianten Markers gemäß11 zu weiteren neun verschiedenen Zeitpunkten.
-
1 an embodiment of a system for displaying an augmented reality image, -
2 an exemplary embodiment of a recorded or to be recorded real environment or the correspondingly recorded real image, -
3 according to an embodiment of an information flow within an augmented reality system1 , -
4 according to an embodiment of an information flow in a relation to the augmented reality system1 modified augmented reality system, -
5 according to an embodiment of an information flow in a further compared to the augmented reality system1 modified augmented reality system, -
6 according to an embodiment of an information flow in a further compared to the augmented reality system1 modified augmented reality system, -
7 Representations of an optically time-varying marker according to2 at nine different times, -
8th Representations of an optically time-varying marker according to2 at another nine different points in time, -
9 Representations of an optically time-varying marker according to2 at another nine different points in time, -
10 Representations of an optically time-varying marker according to2 at another nine different points in time, -
11 Representations of an alternative embodiment of an optically time-varying marker at nine different points in time, -
12 Representations of the alternative embodiment of an optically time-varying marker according to11 at another nine different times, -
13 Representations of the alternative embodiment of an optically time-varying marker according to11 at a further nine different times and -
14 Representations of the alternative embodiment of an optically time-varying marker according to11 at a further nine different times.
Das System zur Darstellung eines Augmented-Reality-Bildes ARB umfasst zudem eine Datenbasis 14 mit virtuellen Bildbestandteilen oder eine sonstige Quelle virtueller Bildbestandteile. Aus dieser Datenbasis 14 bzw. der sonstigen Quelle wird dem Szenengenerator 13 ein virtueller Bildbestandteil VIRT zugeführt. Der Szenengenerator 13 kombiniert diesen mit dem realen Bild RB zu einem Augmented-Reality-Bild ARB, das mittels des Displays 11 dargestellt wird. Es kann vorgesehen sein, dass das Display 11 als transparentes Display ausgestaltet ist. In diesem Falle ist das Augmented-Reality-Bild ARB keine Überlagerung des realen Bildes RB mit virtuellen Bildbestandteil VIRT, sondern der virtuelle Bildbestandteil VIRT, der an einer bestimmten Stelle positioniert wird, so dass er an dieser Stelle mittels des transparenten Displays anzeigbar ist. Die Überlagerung zwischen Realität und virtuellem Bildbestandteil erfolgt dabei im Auge des Benutzers 1.The system for displaying an augmented reality image ARB also includes a
Es ist vorgesehen, dass der optisch zeitvariante Marker 20, 20' ein LCD-Display aufweist, mittels dessen ein Muster, wie es beispielhaft in den
In einer Ausgestaltung, wie sie der in
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Benutzeruser
- 22
- Markermarker
- 1010
- HeadsetHeadset
- 1111
- Displayscreen
- 12, 12', 12'', 12''', 12.1', 12.2', 12.3', 12.n', 12.1'', 12.2'', 12.3'', 12.n''12, 12', 12'', 12''', 12.1', 12.2', 12.3', 12.n', 12.1'', 12.2'', 12.3'', 12.n''
- Trackingsystemtracking system
- 1313
- Erweiterter SzenengeneratorAdvanced scene generator
- 1414
- Datenbasisdatabase
- 20, 20'20, 20'
- Optisch zeitvarianter MarkerOptically time-varying marker
- 20. D20th D
- Dynamischer Anteildynamic portion
- 20.S20.p
- Statischer Anteilstatic part
- 2121
- Roboterarmrobotic arm
- 2222
- Werkstückworkpiece
- 25, 2625, 26
- Kanteedge
- ARBARB
- Augmented-Reality-BildAugmented reality image
- EXTEXT
- Signal zur Ansteuerung eines optisch zeitvarianten MarkersSignal for controlling an optically time-varying marker
- MOVMOV
- Synchronisationssignalsynchronization signal
- POSPOS
- Ausrichtung eines realen Bildes, PositionssignalAlignment of a real image, position signal
- RBRB
- Reales Bildreal picture
- VIRTVIRT
- Virtueller BildbestandteilVirtual Image Component
Claims (5)
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ID=43705344
Family Applications (1)
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