DE202006018390U1

DE202006018390U1 - System zur mobilen Präsentation von virtuellen 3D-Modellen

Info

Publication number: DE202006018390U1
Application number: DE200620018390
Authority: DE
Original assignee: INNOTEAMS GmbH
Current assignee: INNOTEAMS GmbH
Priority date: 2006-12-05
Filing date: 2006-12-05
Publication date: 2008-04-17
Anticipated expiration: 2016-12-06

Abstract

System zur mobilen Präsentation von virtuellen 3D-Modellen, eingebettet in die Videodarstellung der realen Umgebung der Benutzer, dadurch gekennzeichnet, dass die Präsentationsvorrichtung aus mehreren mobilen Rechnern mit stereoskopischer Bildbetrachtungseinheit (Head-Mounted-Display) und darin integrierter Kamera besteht, auf denen in Echtzeit die jeweils perspektivisch richtige dreidimensionale Darstellung eines virtuellen Objektes errechnet und ausgegeben wird.

Description

Die Erfindung betrifft allgemein Systeme zur Darstellung von virtuellen Objekten eingebettet in die reale Umgebung auf mobilen Bilddarstellungseinheiten, insbesondere ein System, bei dem mehrere Benutzer durch ihre Bewegung im Raum die jeweils betrachtete Szene verändern können.
Präsentationen von virtuellen Prototypen und Produkten erfordern in der Regel einen hohen technischen Aufwand, vor allem wenn sie mehreren Benutzern zeitgleich ohne Qualitätsverluste verfügbar gemacht werden sollen. So gibt es in Caves nur eine Masterbrille, nach deren Position die perspektivisch korrekte Darstellung der 3D-Modelle berechnet wird. Die übrigen Nutzer eines solchen Systems kommen deshalb nicht in den Genuß des vollwertigen 3D-Stereo-Eindrucks. Für viele Anwendungsszenarien ist aber gerade das zeitgleiche Betrachten und Kommentieren der 3D-Szene durch eine Benutzergruppe (z.B. Focus Group) erforderlich.
Um mehreren Benutzern gleichzeitig das Betrachten eines oder mehrerer 3D Modelle zu erlauben, bedient sich das beschriebene System mobiler Rechner kombiniert mit speziellen sog. Head-Mounted-Displays, die mit integrierten Kameras versehen sind. Die jeweilige subjektive Blickrichtung wird mit Hilfe optischer Tracking-Verfahren ermittelt und in Echtzeit in die Modellberechnung umgesetzt. Bei dieser Positionsbestimmung bedient sich das System des Videobildes der Kamera(s) das auch für die Darstellung des Hintergrundbildes in der virtuellen Szene verwendet wird.
Die Platzierung der virtuellen Objekte im realen Raum erfolgt zum Beispiel durch Anheften der 3D-Modelle an physische Marker, die entweder auf dem Boden liegen oder an Wänden bzw. Decke befestigt werden. Alternativ wird ein virtuelles Objekt auch mit mehreren Markern, deren Relativposition bekannt und fest ist, verknüpft, bzw. an einen Marker werden mehrere virtuelle Objekte angeheftet.
Zur Ansteuerung von Animationen bzw. Effekten, wie zum Beispiel Änderung der Farben oder anderer Designelemente der Objekte, dient ein spezielles Interface, das von einem der Präsentationsrechner aus, über eine Drahtlosverbindung zeitgleich auf allen anderen Präsentationsrechnern diesen Effekt auslöst.
Das Gestalten der dargestellten Szene wird somit auf zwei verschiedene Arten bewerkstelligt: Platzieren bzw. Verschieben einer oder mehrerer Marker und softwareseitige Änderung der Objektzuordnung bzw. Objekteigenschaften.
Die Marker sind als quadratische Platten, deren Kantenlänge 5cm bis 25cm beträgt, mit einem hintergrundbeleuchteten schwarz-weißen Muster ausgeführt. Alternativ werden kubische Marker gleicher Kantenlänge eingesetzt.
Die Ausstattung der Marker mit mehreren Photosensoren und die drahtlose Übertragung dieser Sensordaten an die Präsentationsrechner erlaubt einerseits die automatische Anpassung der Markerbeleuchtung an die Umgebungshelligkeit und andererseits die Berechnung der Positionen virtueller Lichtquellen, um die Beleuchtung der dargestellten 3D-Objekte der realen Lichtsituation im Präsentationsraum anzupassen.
In einer weiteren Variante der Vorrichtung werden die Marker als aktiver Bildschirm, zum Beispiel LCD, TFT, OLED, usw. ausgeführt, so dass verschiedene Muster dargestellt werden können.

Claims

System zur mobilen Präsentation von virtuellen 3D-Modellen, eingebettet in die Videodarstellung der realen Umgebung der Benutzer, dadurch gekennzeichnet, dass die Präsentationsvorrichtung aus mehreren mobilen Rechnern mit stereoskopischer Bildbetrachtungseinheit (Head-Mounted-Display) und darin integrierter Kamera besteht, auf denen in Echtzeit die jeweils perspektivisch richtige dreidimensionale Darstellung eines virtuellen Objektes errechnet und ausgegeben wird.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung von Animationen und anderen Effekten der Darstellung von einem der drahtlos vernetzten Präsentationssysteme aus erfolgt.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mobilen Rechner vom jeweiligen Benutzer am Körper getragen werden, wobei die jeweilige Bildbetrachtungseinheit (1) in Form einer Datenbrille (1) mit zwei Bildschirmen (2) für die stereoskopische Darstellung und im Gehäuse integrierter Kamera (3) ausgeführt ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Positionsbestimmung des Betrachters verwendeten Marker (6, 7) mit 1–5 Sensoren zur Erfassung der Umgebungshelligkeit ausgestattet sind und über eine Drahtlosverbindung zu den mobilen Rechnern verfügen.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Positionsbestimmung des Betrachters verwendeten Marker (6, 7) über eine variable Hintergrundbeleuchtung verfügen, die automatisch angepasst wird.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Positionsbestimmung des Betrachters verwendeten Marker (6, 7) als aktiver Flach-Bildschirm ausgeführt sind, der verschiedene Identifikationsmuster mit variabler Helligkeit darstellt.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Positionsbestimmung des Betrachters verwendeten Marker (6, 7) als quadratische Folie mit Kantenmassen von 2 cm bis 50 cm, versehen mit einer darunter liegenden Elektrolumineszenzfolie zur Beleuchtung, ausgeführt ist.