Augmented Reality in der Praxis
NovaBot Training
Der NovaBot ist ein Greifarm, mit dem Objekte in ihre zugehörigen Container befördert werden. Über das User Interface der Anwendung kann der Nutzer den Greifarm steuern und die grundlegende Bedienung in einem Augmented Reality Training erlernen.
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Mehr InformationenWas ist Augmented Reality (AR)?
Unter dem Begriff der Augmented Reality werden Technologien zusammengefasst, bei denen die reale Welt durch computergestützte Verfahren um zusätzliche Informationen auf geeigneten Endgeräten erweitert wird. Die angezeigten Informationen können hierbei je nach Ausarbeitung in höchstem Maße kontextsensitiv und interaktiv sein und werden dort verfügbar gemacht, wo sie ihren größten Nutzen entfalten. Anders als bei der Virtual Reality, nehmen Nutzer die reale Umwelt weiterhin vollständig war und können mithilfe verschiedenster Werkzeuge und Funktionen damit interagieren.
Augmented Reality weist drei Schlüsseleigenschaften auf:
- Verschmelzen zweier Welten
Bei Augmented Reality steht das möglichst übergangslose Koexistieren von realen und virtuellen Objekten im Vordergrund einer Anwendung. Die virtuellen Objekte sollten idealerweise so in die Umwelt eingebunden werden, dass der Nutzer sie als Teil der Wirklichkeit wahrnimmt und somit als physisch existent betrachtet.
- Interaktivität
Die Interaktivität stellt eine weitere Kerneigenschaft von AR-Anwendungen dar, die maßgeblich für die positive Nutzererfahrung ist. Die Anwendungen verarbeiten Nutzereingaben wie Positionsänderungen und Eingaben über das User Interface in Echtzeit und passen die virtuellen Objekte im Raum daraufhin in ihren Eigenschaften an.
- Tracking
Um virtuelle Inhalte mit der Umgebung zu verknüpfen, nutzen AR-Anwendungen verschiedene Formen von Tracking-Verfahren, mit deren Hilfe die Position und Relation der Inhalte in der realen Welt bestimmt wird. Je nach Einsatzbereich der Anwendung kann dies über sogenannte Marker oder GPS-Daten erfolgen.
Wie funktioniert Augmented Reality?
Über AR-Anwendungen werden dem Nutzer virtuelle Inhalte auf dem Bildschirm eines Endgeräts (z. B. Smartphone, Tablets, Datenbrillen) angezeigt, die das von der integrierten Kamera aufgenommene Bild überlagern. Dadurch wird der Eindruck erweckt, die virtuellen Objekte befänden sich in der Umgebung selbst und schaffen so eine sich dynamisch verändernde Umgebung, die sich an die situativen Anforderungen des Nutzers anpasst. Typischerweise werden Bild- und Textinhalte über bestimmte Punkte gelegt, die für den Nutzer von Interesse sind (Points of Interest – PoT). Diese Inhalte werden computergestützt durch geeignete Software erstellt und physischen Strukturen zugeordnet, die vom Endgerät erkannt werden.
Augmented Reality-Anwendungen können abhängig von ihrer Funktionsweise grundsätzlich in markerbasierte und markerlose Verfahren unterteilt werden.
- Markerbasierte Verfahren
Sobald das Endgerät den Marker detektiert, wird das virtuelle Objekt erzeugt und daran ausgerichtet. Für die Detektion existieren verschiedene Algorithmen, die unterschiedliche Markereigenschaften bevorzugen. Mögliche Marker können wie in der folgenden Abbildung gezeigt QR-Codes, Logos oder auch ganze Bilder sein.
Das markerbasierte Verfahren funktioniert sehr präzise und stabil, solange sich der Marker im Sichtfeld der Kamera befindet und wenig durch äußere Einflüsse (insbesondere Lichteinfall) verfälscht wird. Es eignet sich unter anderem für Demozwecke, Planungssoftware oder im Bereich der Unterhaltungsmedien. Allerdings gibt es Anwendungsszenarien, bei denen ein solch auffälliger Marker unerwünscht oder nicht realisierbar ist.
- Markerlose Verfahren
Bei der markerlosen Positionserkennung wird kein zusätzlicher Marker benötigt. Stattdessen wird die Position anhand markanter Eigenschaften eines Objekts (beispielsweise Kanten oder Ecken) oder Positionsdaten ermittelt. Je nach Eigenschaft muss ein bestimmter Bilderkennungsalgorithmus implementiert werden.
Werden diese Eigenschaften im Bild detektiert (getrackt), so erzeugt das Endgerät das virtuelle Objekt an dieser Stelle. Der entsprechende Algorithmus erkennt, wenn die Kamera auf das reale Objekt zeigt und überlagert dieses Objekt dann mit den virtuellen Inhalten
Alternativ zur Erkennung markanter Eigenschaften eines Objekts können Positionsdaten per Global Position System (GPS) in Kombination mit den lokalen Bewegungssensoren der hardwareinternen Technik als Orientierung innerhalb eines Raumes eingesetzt werden. Dieses Verfahren wird bereits seit einiger Zeit für positionsbezogene Onlinespiele wie beispielsweise Pokémon Go oder Ingress verwendet. Die virtuellen Objekte werden hierbei anhand von GPS-Koordinaten mit dem realen Raum verknüpft.
Bei dieser Technik ist eine Objekterkennung durch die Kamera des Endgerätes nicht mehr notwendig und wird durch die sattelitengestützte Einordnung der Nutzer im Raum ersetzt. Diese Methode eignet sich in erster Linie für hochskalierte Anwendungen, bei denen ein millimetergenaues Tracking nicht notwendig ist, aber ein hohes Maß an Einbindung der Inhalte in die reale Umgebung gewünscht wird.
Was benötige ich für Augmented Reality?
Um Augmented Reality zu nutzen, wird ein Smartphone, Tablet oder eine Datenbrille benötigt. Je nach Anforderung, Qualität und Komplexität der Szene sind unterschiedliche Endgeräte möglich.
- Smartphone oder Tablet
Augmented Reality kann mit nahezu jedem gängigen Smartphone oder Tablet genutzt werden. Für den Großteil der Anwendungen sind mittelklassige Geräte bereits vollkommen ausreichend. Bei komplexen Inhalten und umfangreichen Geometrien der angezeigten Modelle steigt jedoch die benötigte Rechenleistung und somit auch der Anspruch an das Endgerät.
Die Interaktion mit der Anwendung erfolgt bei Smartphones und Tablets in der Regel klassisch über Bedienelemente auf der Benutzeroberfläche der Applikation.
- Datenbrille
Datenbrillen können im Vergleich zu konventionellen Endgeräten mit vielen Vorteilen aufwarten. Der Einsatz von Datenbrillen ermöglicht eine freihändige Interaktion mit den virtuellen Inhalten, wodurch Anwender ihre volle Konzentration auf die Umgebung lenken können. Viele Datenbrillen bieten die Möglichkeit, Anwendungen über Gesten intuitiv und ergonomisch zu bedienen.
Insbesondere im Arbeitsumfeld stellt der Einsatz von Datenbrillen das Mittel der Wahl dar, um effizienzsteigernde Anwendungen im Unternehmen zu integrieren.
Welche Anwendungsgebiete für Augmented Reality gibt es?
Die Einsatzmöglichkeiten für AR-Anwendungen sind vielfältig und mit einem hohen Grad an Neugier bei den Nutzern verbunden. Typische Anwendungsszenarien für solche Anwendungen liegen in folgenden Bereichen:
- Unterhaltungsindustrie
Durch den vergleichsweise einfachen Zugang zu dieser Technologie über Smartphones, eröffnet Augmented Reality der Unterhaltungs- und Marketingbranche eine große Spielwiese, um ihre Inhalte an den Nutzer weiterzugeben. Tiger an einer Bushaltestelle, interaktive Visitenkarten oder das Sammeln virtueller Monster sind nur einige Beispiele für kreative Anwendungsmöglichkeiten in diesem Bereich.
- Schulungen / Trainings / Weiterbildungen
Im Arbeitsumfeld können AR-Anwendungen die benötigten Informationen genau dort bereitstellen, wo sie benötigt werden. Dadurch lassen sich gezielt Prozesse unterstützen und Mitarbeiter effizienter schulen. Beim Einsatz von Augmented Reality in diesem Kontext werden höhere Anforderungen an die Bewegungsfreiheit der Nutzer gestellt, weshalb in der Regel Datenbrillen zum Einsatz kommen.
- Lehre
Die Akzeptanz der digitalen Wissensvermittlung steigt seit vielen Jahren kontinuierlich an. Augmented Reality stellt in diesem Bereich ein wirkungsvolles Werkzeug dar, mit dem Wissen auf spielerische Art und Weise aufgenommen wird.
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