Informatik. Oliver Ebert

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1 Informatik Oliver Ebert Personalisiertes Dialogmarketing per Augmented-Reality-App. Entwicklung eines Prototyps für Smartphones und Tablets mit Natural-Feature-Tracking-Toolkits Diplomarbeit

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3 Fakultät Informatik/Mathematik Diplomarbeit im Studiengang Medieninformatik Thema: Entwicklung einer prototypischen Augmented-Reality- Applikation für Smartphones und Tablet-Computer auf Basis aktueller Natural-Feature-Tracking-Toolkits für den Einsatz von personalisiertem Dialogmarketing eingereicht von: Oliver Ebert eingereicht am:

4 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis... III Glossar... V Abbildungsverzeichnis... IX Tabellenverzeichnis... XI Listingverzeichnis... XII 1 Einleitung Grundlagen Vision-basierte Augmented Reality Definition Geschichte Handheld Augmented Reality Anwendungsgebiete für Handheld-Geräte Visuelles Tracking Augmented Reality Toolkits und Browser Überblick Augmented Reality Toolkits Augmented Reality Browser AR Browser versus NFT-Toolkits Unity Personalisiertes Dialogmarketing Konzept und Technische Realisierung des Prototyps Konzept der AR-Anwendung Anforderungen Evaluierung von Vuforia Möglichkeiten der Entwicklung Grundlagen der Vuforia-Unity Entwicklung Lizenzbestimmungen Markertypen Target Design Richtlinien Virtual Buttons Target Management System Cloud Recognition Implementierung Entwicklungsumgebung Vuforia Architektur Grundbestandteile der Vuforia-Unity-Extension Vorbereitung der Unity-Umgebung User Interface NGUI Erstellung eines UI mit NGUI Aufbau des Prototyps Touch-Events View-Handling Splash Screen Hauptmenü (MainMenu) Kamera-Ansicht (ARCamera) QR-Code-Scanner I

5 Inhaltsverzeichnis Antares QR Code ZXing Video-Texture Lösungen Vuforia-Videoplayback Mobile Movie Texture Entwicklung mit Mobile Movie Texture gewinnt Spiel Finale Erstellung Ergebnis der Implementierung Zusammenfassung Ausblick Literaturverzeichnis Anlagenverzeichnis II

6 Abkürzungsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis AAC... Advanced Audio Coding ADT... Android Development Tools AGAST... Adaptive and Generic Accelerated Segment Test AOT... Ahead-of-time API... Application Programming Interface APK... Android Package AR... Augmented Reality ARM... Advanced RISC Machines AV... Augmented Virtuality B.V.... Besloten Vennootschap BITKOM... Bundesverband Informationswirtschaft, Telekommunikation und Medien ES... Embedded Systems FAST... Features from Accelerated Segment Test FPU... Floating Point Unit GL... Graphics Library GPS... Global Positioning System GSM... Global System for Mobile Communications GUI... Graphical User Interface hdpi... high dots per inch HMD... Head-Mounted-Display HP... Hewlett-Packard IDC... International Data Corporation IDE... Integrated Development Environment JDK... Java Development Kit JIT... Just-in-time JSON... JavaScript Object Notation ldpi... low dots per inch mdpi... medium dots per inch MR... Mixed Reality MSDN... Microsoft Developer Network NDK... Native Development Kit NFT... Natural-Feature-Tracking NGUI... Next-Generation User Interface PDA... Personal Digital Assistant PNG... Portable Network Graphics POI... Point of Interest POS... Point of Sale Pty Ltd... Propriety Limited QC... Qualcomm QR... Quick Response RIM... Research In Motion RV... Reality-Virtuality SDK... Software Development Kit S-W... Schwarz-Weiß TMS... Target-Management-System UCS... Unified Coordinate System III

7 Abkürzungsverzeichnis UCSB... University of California, Santa Barbara UI... User Interface VR... Virtual Reality VWS... Vuforia Web Services WDG... Watson Design Group WP7... Windows Phone 7 WP8... Windows Phone 8 WWDC... Worldwide Developers Conference WYSIWYG... What-You-See-Is-What-You-Get IV

8 Glossar Glossar Alpha-Beta-Suche: Die Alpha-Beta-Suche ist eine optimierte Variante des Minimax-Algorithmus. Android Package (APK): Das Android Package ist ein Paket, das für die Verteilung und Installation von Android-Anwendungen genutzt wird. Android-Activity: Eine Activity unter Android repräsentiert genau ein Benutzerinterface. Eine Android-Anwendung kann mehrere Activitys besitzen, zwischen denen hin und her gewechselt werden kann. AOT-Compiler: Ein AOT-Compiler übersetzt Programmcode vor der Ausführung einer Anwendung in native Maschinensprache. Augmented Virtuality: Als Augmented Virtuality bezeichnet man die Integration realer Objekte in eine virtuelle Welt Binarizer: Ein Binarizer ist ein Instrument zum Umwandeln unterschiedlicher Daten in binäre Daten. Branding: Branding ist die Bezeichnung dafür, das ein Produkt mit eine Marke versehen ist. Coroutines: Coroutines sind Programmkomponenten die ihren Ablauf unterbrechen und später wieder aufnehmen können. DepthMask: Die DepthMask ist ein Shader, der ermöglicht, dass Objekte die von ihm verdeckt werden, nicht gezeichnet werden. Diminished Reality: Bei Diminished Reality werden reale Objekte in Echtzeit entfernt und die realen Objekte können durch virtuelle Objekte ersetzt werden. Face-Tracking: Unter Face-Tracking versteht man eine Computertechnologie, die Gesichtserkennung mithilfe bestimmter Merkmale möglich macht. Game-Engine: Eine Game-Engine ist eine Entwicklungsumgebung für Software-Spiele. V

9 Glossar Head-Mounted-Display: Ein Head-Mounted-Display ist ein auf dem Kopf montiertes Ausgabegerät, welches computergenerierte Bilder auf einem augennahen Bildschirm darstellen kann oder sie direkt auf die Netzhaut projiziert. Immersion: Die Immersion ist eine Angabe dafür, wie gut sich ein Nutzer in eine virtuelle Welt hineinversetzen kann, also diese im besten Fall als real wahrnimmt. JIT-Kompilierung:. JIT-Kompilierung ist ein Verfahren, das genutzt wird, um Programmcode zur Laufzeit in Maschinencode zu übersetzen. Es kommt bei Virtuellen Maschinen zum Einsatz, bei denen plattformunabhängiger Bytecode ausgeführt werden soll. Keystore: Ein Keystore ist ein Archiv von Sicherheitszertifikaten. Landscape-Modus: Als Landscape-Modus wird die waagerechte Ausrichtung eines Handheld-Gerätes bezeichnet. Mailing: Mailing bezeichnet im Dialogmarketing die Werbeform der Massenbriefsendung. Marker: Ein Marker ist ein 2D- oder 3D-Objekt, was durch eine Kamera erfasst werden kann. Mesh-Rendering: Mesh-Rendering ist ein Verfahren, welches das Netz eines 3D-Objekts rendert. Minimax-Algorithmus: Der Minimax-Algorithmus ist ein Algorithmus der zur Ermittlung der optimalen Spielstrategie für endliche Zwei-Personen-Spiele geeignet ist. Die gesamte Historie der Partie beider Spieler ist dabei bekannt. Multitouch-Bedienoberfläche: Eine Multitouch-Bedienoberfläche ist ein Display mit dem mehrere Berührungen erkannt werden und somit Gesten mit mehr als einem Finger möglich sind. Natural-Feature-Tracking: Natural-Feature-Tracking ist eine Unterkategorie von Vision-basiertem Tracking und nutzt natürliche Merkmale zum Verfolgen eines Objektes. OpenGL: OpenGL ist eine Programmierschnittstelle für die Entwicklung von 2D- und 3D- Computergrafiken. Optical-See-Through: Optical-See-Through beschreibt die Einblendung virtueller Objekte durch ein halbtransparentes Display, während die reale Welt sichtbar bleibt. VI

10 Glossar Out-of-Home Werbung: Unter Out-of-Home Werbung versteht man Außenwerbung, wie z.b. Filmplakate. PDA: Ein PDA ist ein technisches Gerät, das durch einen Touchscreen gesteuert wird, meistens eine abgespeckte Version eines PC-Betriebssystems besitzt und oft im Office-Bereich genutzt wird. Prefabs: Als Prefabs werden in Unity wiederverwendbare GameObjects bezeichnet. Shader: Als Shader werden in Unity die Module bezeichnet, die Bildsynthese-Effekte implementieren können. Splash Screen: Splash Screen wird der Startbildschirm beziehungsweise Ladebildschirm bei Apps genannt. Tablet-Computer: Der Tablet-Computer ist ein Computer, der ein Touchscreen besitzt, meistens eine Größe zwischen 7 und 11 Zoll hat und sich ähnlich handhaben lässt wie ein Smartphone. Texture Atlas: Ein Texture Atlas ist ein großes Bild, das aus einer Sammlung von mehreren Teilbildern besteht. Jedes dieser Teilbilder kann eine Texture für ein visuelles Objekt sein. Toolkit: Ein Toolkit ist eine Sammlung von Bibliotheken, Klassen und Schnittstellen, die als Hilfestellung zur Software-Programmierung dienen. Tracking: Unter Tracking versteht man die Verfolgung von Objekten der realen Welt. Unity Asset Store: Der Unity Asset Store ist ein Marktplatz für freie und kommerzielle Assets, wie z.b. Texturen, 3D-Modelle, Animationen und Skripte von Unity Technologies oder Drittanbietern. Unity Packages: Unity Packages sind Container mit denen z.b. Skripte, GameObjects oder ganze Projekte verteilt werden können. Video-See-Through: Video-See-Through beschreibt die Überlagerung von virtuellen Daten und realen Daten durch einen Videostream in Echtzeit. VII