Tracking – Augmented Reality

Das Wort “Tracking” stammt aus dem englischen Sprachgebrauch und heißt übersetzt “verfolgen”. Doch was versteht man im Bereich Augmented Reality unter “Tracking”? Dies wollen wir an dieser Stelle kurz erläutern und einige Beispiele geben.

Im allgemeinen ist “Tracking” die Nachverfolgung der sogenannten Marker in Relation zum User bzw dem Anzeigegerät. Dies ist in der Regel ein mobiles Endgerät. Ein Handy, ein Tablet oder eine AR-Brille. Dabei gibt es unterschiedliche Methoden um die Marker zu verfolgen.

Visuelles Tracking

Wenn jemand einfach nur von “Tracking” im AR-Bereich redet, dann meint er für gewöhnlich ein visuelles Tracking. Unter diese Methode fallen alle Methoden, die mit visuellen Markern arbeiten. Bei dieser Methode wird die Umgebung über eine Kamera nach visuellen Markern abgesucht. Wurde ein solcher Marker mit genügend hoher Sicherheit identifiziert, wird die dazugehörige virtuelle Information eingeblendet. Handelt es sich bei dieser Information um eine 3D-Information, wird die Lage im Raum von der Position des Markers abgeleitet.

Bei dieser Methode wird für gewöhnlich nicht auf die Bewegungssensoren des mobilen Anzeigegerätes zurückgegriffen. Stattdessen wird die Position der Markers in bestimmten Zeitabständen jedes mal aufs neue bestimmt.  Der Marker muss bei dieser Methode standardmäßig vollständig im Bild enthalten sein. Dieser Fakt änderte sich erst mit dem “Extended Tracking”.

Erweitertes Tracking

Das erweiterte oder “extended” Tracking gehört ebenfalls zu den visuellen Tracking Methoden. Allerdings kombiniert es die visuellen Informationen mit den Bewegungssensoren des Anzeigegerätes und moderner Algorithmik. Grob vereinfacht kann man, nachdem ein Marker erkannt und die virtuelle Information angezeigt wurde, die Kamera zu den Seiten bewegen. Dabei darf man den eigentlich Marker teilweise aus dem Kamerabild herausschieben. Beim extended Tracking werden dann die Bewegungssensoren und Informationen über die vorangegangenen Positionen benutzt, um die Position des Markers zu “schätzen”, auch wenn er nicht mehr vollständig im Bild ist. Die virtuelle Information bleibt dann solange erhalten, bis der geschätzter Fehlerwert einen gewissen Maximalwert überschreitet. Erst dann wird die virtuelle Information wieder ausgeblendet.

Für diese Trackingart  hat jedes AR-Framework seine eigenen kleinen Geheimnisse und Stabilität und der Effektivität unterscheiden sich zwischen den einzelnen Frameworks mittlerweile enorm.

GPS Tracking

GPS Tracking wird häufig synonym mit dem Wort GPS Marker gebraucht. Bei dieser Methode ist die GPS Koordinate des Anzeigegerätes ausschlaggebend. Man kann mit dieser Methode Objekte anzeigen, indem man ihnen eine eigene GPS Koordinate zuweist und dann die Relation zur GPS Koordinate des Anzeigegerätes berechnet. Oder man kann Daten wie die Geschwindigkeit ermitteln, indem man die GPS Koordinate des Anzeigegerätes in einem Zeitintervall beobachtet.

Markerless Tracking

Es gibt einige Diskussionen darüber, was man wirklich unter “markerless Tracking” versteht. Da sich niemand wirklich diesen Begriff “gesichert” hat, definieren sich die meisten markerless Tracking, nach Ihren eigenen Vorstellungen.  AnyMotion ordnet den Begriff einer Technik zu, die  vor allem von der Hololens oder dem Framework Kudan bekannt sein dürfte. Man positioniert zunächst zur Laufzeit ein Objekt per Hand im Raum. Danach scheint es an dieser Stelle zu “kleben”. Jedoch verlässt sich das System hier nicht alleine auf die Bewegungssensoren des Anzeigegeräts. Obwohl es hier enorme Fortschritte in Sachen Genauigkeit gab, ist die fehleranfällig immer noch zu hoch , um das Objekt genau an dem platzierten Ort zu halten . Vermutlich kommt hier eine Kombination aus Sensorik und die Lösung des SLAM (simultaneous localization and mapping) Problems zum Einsatz. Bei der Platzierung wird vermutlich die Umgebung hinter und um das Objekt analysiert und die  natural features werden zur Laufzeit extrahiert.

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