Augmented Reality Software

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1 Augmented Reality Software Proseminar Augmented Reality in der Anwendung Institut für Computervisualistik, Universität Koblenz Prof. Dr. Stefan Müller Dipl.-Inform Martin Schumann Dipl.-Inform Dominik Grüntjens Martin Rünz 6. Juni

2 1 Einleitung Augmented Reality (Erweiterte Realität) bezeichnet die computergestützte Erweiterung der Realität. Typischerweise versteht man darunter, dass die Realität mit virtuellen 3D-Objekten kombiniert wird. Da es verschiedene Ansätze zum Erstellen erweiterter Realitäten gibt, müssen Software-Entwickler verfügbare Techniken kennen und mit den jeweiligen Einsatzmöglichkeiten vertraut sein, bevor eine AR-Anwendung erstellt werden kann. Der Einsatz von Augmented Reality Software, welche abstrahierte Schnittstellen anbietet, ermöglicht die schnelle Umsetzung eigener Projekte. Diese Ausarbeitung bietet einen Überblick über bestehende Augmented Reality Systeme. Sie werden in Kategorien eingeteilt und miteinander verglichen, um Entwicklern die Suche nach AR-Software zu erleichtern. Software, die nicht (mehr) verfügbar ist, wird nicht aufgeführt. 2 Verwandte Arbeiten In [Azu97] beschreibt Ronald Azuma was Augmented Reality ist und für welche Einsatzgebiete sich AR-Anwendungen eignen hat die Technische Universität München den Report Study on Software Architectures for Augmented Reality Systems [PBB02] angefertigt. Darin werden sowohl Systeme für Entwickler als auch Systeme für Endbenutzer vorgestellt. 3 Kategorisierung Für die meisten Augmented Reality Anwendungen ist es notwendig, die Kameraposition, also die Position des Benutzers, zu bestimmen - dieser Vorgang nennt sich Tracking. Da Tracking fehleranfällig ist, wurden verschiedene Verfahren entwickelt, welche sich stark in ihrer Funktionsweise unterscheiden. Dadurch entstehen für unterschiedliche Tracking-Verfahren unterschiedliche Einsatzgebiete. Infolgedessen beruht die folgende Kategorisierung auf dem zu Grunde liegenden Tracking. Alle aufgenommenen Systeme erlauben das Bestimmen der Position und der Orientierung des Anwenders (6 degrees of freedom). Die Positions- und Orientierungsbestimmung ist notwendig, um virtuelle Objekte korrekt platzieren, ausrichten und anschließend rendern zu können. Eine beliebte Darstellungsweise erweiterter Realitäten ist die sogenannte Magic Lens. Dabei wird ein tragbares Gerät, ausgestattet mit einer Kamera und Tracking-Mechanismen, als AR-Ausgabemedium eingesetzt. Somit entsteht der Eindruck, dass durch die Linse der Kamera virtuelle Objekte betrachtet werden können. Moderne Mobiltelefone eignen sich für diese Darstellungsart. Abschnitt 3.4 stellt modulare Software vor, welche unterschiedliche Tracking- Verfahren nutzen kann. Solche Systeme können daher die Funktionalität der übrigen Kategorien beinhalten. 2

3 3.1 Tracking basierend auf Markierungen Weil auf Markierungen (fiducial marks) basiertes Tracking effizient implementiert werden kann und relativ genaue Informationen liefert, handelt es sich hierbei um ein verbreitetes Verfahren. Auf Markierungen basiertes Tracking geschieht optisch. Das Verfahren arbeitet also auf Bild- und Videodaten, wobei das Bild, beziehungsweise jedes Bild eines Videos, auf das Vorkommen von Markierungen untersucht wird. Im Verhältnis zu gefunden Markierungen können anschließend virtuelle Objekte platziert und gerendert werden. Es gibt verschiedene Arten von Markierungen, deren Eigenschaften in [TK09] und [Fä05] verglichen werden. Da mittlerweile viele Mobiltelefone, Laptops und Bildschirme mit einer Kamera oder Webcam ausgestattet sind, ist Marker-Tracking auf zahlreichen Plattformen einsetzbar. Es kann genutzt werden, um Produkte 3-dimensional zu präsentieren, um Hilfestellungen bei Wartungsarbeiten einzublenden und um 3D-Benutzeroberflächen oder Computerspiele zu realisieren ARToolKit ARToolKit (siehe [Web11b]) ist das bekannteste Framework zur Erstellung von AR-Anwendungen. Es wurde 1999 von Hirokazu Kato entwickelt, welcher die Funktionsweise der Markierungserkennung in [HK99] erklärt. ARToolKit kann auf den Plattformen SGI IRIX, Linux, MacOS und Windows eingesetzt werden. Die Programmierung geschieht in C oder C++. Die Software steht unter der GNU General Public License. Für die kommerzielle Nutzung bietet ARTool- Works eine erweiterte Version von ARToolKit, ARToolKitPro (siehe [Web11e]), an. Die letzte Aktualisierung des Frameworks wurde am 6. Februar 2007 durchgeführt. Markierungen, die von ARToolKit erkannt werden sollen, müssen folgende Eigenschaften erfüllen: 1. Das Seitenverhältnis ist quadratisch. 2. Eine durchgehende Umrandung schließt den Marker ab. 3. Der Hintergrund steht im Kontrast zu der Farbe der Umrandung und umschließt die Markierung. 4. Der Inhalt der Umrandung (= Bildinhalt) darf nicht rotationssymmetrisch sein. ARToolKit geht davon aus, dass Markierungen zu 50% aus Bildinhalt bestehen, durch welchen sie voneinander unterschieden werden. Es wird immer nach konkreten Markierungen gesucht. Es gibt also keinen Markierungstyp, der immer erkannt wird. ARToolKit wird mit einem Werkzeug zum Erstellen neuer Markierungen ausgeliefert - eine Onlinevariante kann hier gefunden werden: [Web11c]. Eine Vielzahl von Systemen basiert auf ARToolKit. Sie ergänzen die ursprüngliche Funktionalität oder erlauben den Einsatz auf weiteren Plattformen. 3

4 Abbildung 1: Beziehungen zwischen Augmented Reality Software, ausgehend von ARToolKit 4

5 Abbildung 1 stellt die Beziehung von ARToolKit zu Portierungen, Frameworks, Autorensoftware und weiteren Systemen dar. Die blau hervorgehobenen Portierungen ermöglichen den Einsatz unter Android, AS3 (Flash), C#, ios, Java, Lua und Silverlight. Mit Autorensoftware lassen sich AR-Anwendungen schnell erstellen, oftmals ohne Programmierkenntnisse vorauszusetzen. Sie ist rot gekennzeichnet und wird in Kapitel 3.5 behandelt. Systeme, die das ARToolKit erweitern oder darauf zurückgreifen, aber keine Portierung sind, sind gelb unterlegt. ARToolKit hat den Ausgangspunkt für ARTag gebildet, ein System, welches in die Entwicklung von ARToolKit Plus eingeflossen ist. osgart, eine Entwicklung des HITLabNZ (siehe [Url11p]), vereinfacht den Einsatz von OpenSceneGraph (siehe [Url11r]) in Augmented Reality Anwendungen. Während osgart zunächst nur ARToolKit unterstützte, kann es nun auch in Kombination mit ARToolKitPlus, SSTT, BazAR und StudierStube ES genutzt werden ARTag Dr. Mark Fiala hat 2004 das System ARTag (siehe [Fia04] und [DMF08]) entwickelt. Das ARTag Software SDK lässt sich in C++ und C# nutzen. Wegen Lizenzkonflikten stand die kostenlose Variante des SDKs nur noch bis zum 21. Dezember 2010 zum Download bereit (siehe [Fia11]). Laut [Url11d] ist der Ausgang des Konflikts und damit die Zukunft von ARTag noch unklar. Versionen existieren für die Plattformen Windows und Linux. Eine Mac OS X Version war geplant. ARTag legt eine Anzahl von 2002 möglichen Markierungen fest. Dadurch muss nicht vorgegeben werden, nach welchem Muster Bilddaten durchsucht werden, da automatisch nach allen möglichen Markierungen gesucht wird. Abhängig von gefundenen Markern können 3D-Szenen gerendert werden. Wenn ARToolKit nach wenigen potenziellen Markierungen sucht, ist dessen Bildanalyse schneller als diejenige, die ARTag verwendet. Bei einer großen Anzahl potenzieller Marker arbeitet ARTag schneller. ARTag liefert bessere Ergebnisse, da Markierungen, besonders bei schwierigen Lichtverhältnissen, zuverlässiger erkannt werden. Der Anteil fälschlicher Befunde (false positive error rate) beträgt unter %. Abbildung 2 vergleicht die Erkennungsrate von Markierungen, welche einen Helligkeitsverlauf aufweisen. Abbildung 2: Vergleich zwischen ARTag (r.) und ARToolKit (l., m.) Quelle: [Url11e] 5

6 3.1.3 ALVAR ALVAR (A Library for Virtual and Augmented Reality, siehe [Url11a]) ist eine C++ AR-Bibliothek, die von dem VTT Technical Research Centre of Finland betrieben wird. Die Bibliothek kann kostenlos von der Hersteller-Website heruntergeladen werden. Für den kommerziellen Gebrauch steht eine kostenpflichtige Variante von ALVAR mit zusätzlichen Funktionen zur Verfügung. Der Quelltext wird nicht bereitgestellt. ALVAR ist aus dem ARToolKit Projekt hervorgegangen, wobei das VTT angibt, dass die gesamte Funktionalität neu implementiert wurde. Zur Bildverarbeitung setzt es OpenCV ein. Die aktuelle Version ist am 4. Januar 2011 erschienen Goblin XNA Die von der Columbia University entwickelte C# Plattform Goblin XNA (siehe [Web11n]) setzt optional ARTag oder ALVAR zur Markererkennung ein. Da Goblin auf Microsoft XNA Game Studio 3.1 (siehe [Url11z]) basiert, kann es für die Umsetzung von XBox-Projekten genutzt werden. Version 4, welche XNA 4.0 einsetzen wird, ist für Ende 2011 angekündigt. Mit diesem Upgrade wird die Entwicklung von Windows Phone 7 Applikationen möglich sein. Goblin XNA kann auf Windows PCs eingesetzt werden. Die aktuelle Version ist am 4. Januar 2011 erschienen ArUco ArUco (siehe [Web11f]) ist eine minimale C++ Bibliothek, welche AR-Funktionalitäten auf Basis von OpenCV anbietet. Sie ist quelloffen und steht unter der BSD Lizenz. ArUco kann auf den gleichen Plattformen wie OpenCV betrieben werden, Linux und Windows. Ein Mac OS X Paket wird von MacPorts bereitgestellt, siehe: [Web11t]. Am 28. Februar 2011 wurde ArUco das letzte mal aktualisiert. Bei der Erstellung von Markern setzt ArUco eine Variante der Hamming- Kodierung ein, ein Verfahren zur Fehlerkorrektur bei Nachrichtenübertragungen, weshalb 1024 verschiedene Markierungen möglich sind. In der gleichen Weise wie ARTag sucht ArUco nach allen vorkommenden Markern. Eine Besonderheit der Bibliothek ist, dass sogenannte AR-Boards definiert werden können. Dabei werden mehrere Marker, die sich in einer Ebene befinden, zu einer Markierung zusammengefasst, wodurch Genauigkeit und Zuverlässigkeit zunehmen flare*tracker Der Flash-basierte flare*tracker (siehe [Web11j]) wird von der Imagination Computer Services GesmbH entwickelt. Er beherrscht mehrere Markierungstypen, unter anderem frame markers, deren Informationen an der Umrandung platziert werden. Dadurch kann in der Mitte des Markers ein beliebiger Inhalt, beispielsweise ein Bild, platziert werden. Eine Testversion kann heruntergeladen werden, 6

7 eine Lizenz erhält man ausschließlich auf Anfrage. Der Quelltext ist nicht offen. Die Imagination Computer Services GesmbH gibt an, dass flare*tracker der schnellste Markierungs-Tracker ist, welcher in Webseiten eingebettet werden kann und damit, dass er schneller als FLARToolKit und SLARToolKit arbeitet. 3.2 Tracking basierend auf GPS Markierungen können nur bis zu einem gewissen Abstand zum Tracking verwendet werden und setzen eine bestimmte Blickrichtung der Kamera voraus. Damit es möglich wird, eine großflächige erweiterte Realität zu erschaffen, ist es notwendig, die globale Position des Anwenders zu bestimmen. Dies geschieht in der Regel per GPS (Global Positioning System). Weil GPS-Daten nur auf einige Meter genau sind und keinen Aufschluss über die Blickrichtung der Kamera liefern, nutzen AR-Systeme deren Tracking auf GPS basiert, typischerweise weitere Sensoren. Dieses sogenannte hybride Tracking ermöglicht eine akzeptable Positions- und Orientierungsbestimmung. Dadurch, dass AR-Applikationen, die GPS verwenden, weltweit Informationen bereitstellen können, arbeiten diese häufig auf großen, sich regelmäßig ändernden Datenbeständen. Deshalb ist es sinnvoll, virtuelle Inhalte asynchron über das Internet abzufragen. Dieses Konzept realisieren AR-Browser, welche in Abschnitt vorgestellt werden DroidAR Das auf Android laufende Java-Framework DroidAR (siehe [Web11h]) ist quelloffen und steht unter der GNU GPL v3 Lizenz. DroidAR befindet sich noch in der Entwicklung: Die erste Version wurde im März 2011 veröffentlicht. Die letzte Aktualisierung des Framework wurde am 26. Mai 2011 durchgeführt. DroidAR unterscheidet zwischen geografischen Objekten (Klasse: GeoObj ) und visuellen Komponenten (Klasse: Component). Eine GeoObj -Instanz repräsentiert eine GPS-Koordinate, welche absolut oder relativ zum Benutzer gesetzt wird. Über die Methode setcomp(component comp) kann dem Objekt anschließend ein 3D-Modell zugewiesen werden AR-Browser Augmented Reality Browser, welche hier beschrieben werden: [Web11g], sind Applikationen für Smartphones, in denen eine virtuelle Realität (auch Kanal oder Ebene genannt) ausgewählt und per Magic Lens dargestellt werden kann. Dazu muss das Gerät mit dem Internet verbunden sein, um Daten der virtuellen Realität zu laden. Befindet sich der Anwender in der Nähe von virtuellen Objekte (POI = point of interest), so werden entsprechende Inhalte asynchron heruntergeladen. Die bekanntesten AR-Browser sind Layar (siehe [Web11q]), Wikitude (siehe [Web11z]) und Junaio (siehe [Web11p]). Weitere Systeme sind Mixare (siehe 7

8 [Web11u]), LibreGeoSocial (siehe [Web11s]), Argon (siehe [Web11a]) und Geo- Vector (siehe [Web11m]). In der Regel bieten AR-Browser eine Programmierschnittstelle, die es Entwicklern ermöglicht, eigene Ebenen zu kreieren. Diese Schnittstellen unterscheiden sich sowohl im Funktionsumfang als auch in der Zielgruppe. Layar steht auf den Plattformen Android, iphone und SymbianOS zur Verfügung. Eine Demo für Windows Phone 7 existiert zwar, offizielle Pläne Layar auf Windows Phone 7 zu portieren gibt es aber nicht (siehe [Web11r]). Eine Besonderheit von Layar ist, dass Ereignisse (autotriggers) zum Umsetzen von Spielelementen genutzt werden können. Die Entwicklung eigener Ebenen ist kostenlos und wird durch Drittanbieter-Werkzeuge unterstützt. Sobald Nutzer für Ebenen bezahlen, behält die Layar B.V. 40% des Umsatzes ein[web11o]. Die Mobilizy GmbH hat kurz nach dem Erscheinen des Android Betriebssystem 2008 den Wikitude World Browser veröffentlicht. Der Wikitude World Browser kann auf iphone, Symbian und Android Systemen genutzt werden. Die Nutzung der API ist für den nichtkommerziellen Betrieb kostenfrei. Unter dem Einsatz von ARML (Augmented Reality Markup Language), einer Teilmenge von Googles KML (Keyhole Markup Language), können POIs definiert werden (siehe [Lec10]). Interessant sind die quelloffenen Ansätze von Mixare und LibreGeoSocial. Mixare steht unter der GNU GPL v3 Lizenz. Die Applikation lädt standardmäßig POIs von GeoNames (siehe [Web11l]), kann aber parametrisiert aufgerufen werden, um eine andere Datenquelle auszuwählen. Dies stellt Abbildung 3 dar. Alternativ ist es möglich, auf Basis des Quelltextes eine komplett eigenständige AR-Applikation zu schreiben. Mixare funktioniert unter Android und Apple ios (ab IPhone 3GS). LibreGeoSocial ähnelt Mixare, wobei der AR- Viewer ausschließlich auf Android-Systemen arbeitet. Der Quelltext steht unter der Apache-Lizenz Version 2.0. LibreGeoSocial beabsichtigt, eine soziale Komponente in AR-Browser zu etablieren. Deshalb besteht neben dem Empfang von POIs die Möglichkeit, eigene Einträge mit Hilfe des ARViewers zu erstellen. Abbildung 3: Beispielhafte Funktionsweise von Mixare. Quelle: [Url11q] 3.3 Tracking basierend auf markanten Merkmalen Das Erkennen markanter Merkmale von Bilddaten kann zum Tracking eingesetzt werden. Darauf basieren sowohl NFTs (Natural Feature Tracker), die sich 8

9 ähnlich verhalten wie Marker-Tracker, als auch auch Systeme, die in Echtzeit eine Punktewolke der Umgebung generieren. NFTs, auch Image Tracker genannt, durchsuchen ein Bild nicht nach Markern, sondern nach einer Anordnung markanter Merkmale. Die gesuchte Anordnung muss zuvor aus einem Eingabebild berechnet werden. NFTs suchen also nicht nach Markierungen, sondern nach Bildern flare*nft flare*nft ist eine Bibliothek, die Funktionen zum Tracken von Bildern in Flash bereitstellt. Wie flare*tracker ist auch flare*nft nicht quelloffen. Der Hersteller gibt an, dass flare*nft der schnellste Image Tracker ist, der innerhalb einer Webseite ausgeführt werden kann (siehe [Web11i]). Er ist robust gegen Unschärfe-, Reflexions- und Verdeckungseffekte. Auch hier kann eine Testversion heruntergeladen werden und eine Lizenz ist ausschließlich auf Anfrage erhältlich BazAR Das Computer Vision Laboratory der École polytechnique fédérale de Lausanne hat die quelloffene Bibliothek BazAR (siehe [Url11i]) entwickelt. BazAR ist ein C++ Image-Tracker, der auf OpenCV aufbaut und unter der GNU General Public License steht. Er läuft sowohl auf Unix, als auch auf Windows Systemen. Letzte Änderungen wurden am 20. Oktober 2006 vorgenommen PTAM(M) (Parallel Tracking and Mapping) Das PTAM (siehe [Web11w] und [Web11x]) System bietet die außergewöhnliche Möglichkeit des Trackings ohne Eingabedaten und Markierungen an. Das Verfahren wurde 2007 auf dem ISMAR vorgestellt und hat dort den Preis für das beste Paper (siehe [GK07]) gewonnen. PTAM ist ein SLAM (simultaneous localization and mapping) System, welches gleichzeitig eine 3D-Karte der Umgebung und die Position der Kamera berechnet. Die Umgebung wird in Form einer Punktewolke, ausgehend von der Bewegung gefundener Merkmale, konstruiert. Robert Castle hat das System zu PTAMM (Parallel Tracking and Multiple Mapping, siehe [Url11s]) erweitert. In dieser Erweiterung ist es möglich, Karten abzuspeichern und automatisch gespeicherte Karten zu erkennen. Außerdem hat sich der Fokus auf das Erstellen von Computerspielen verlagert. Die C++ Systeme können unter Linux, Mac OS X und Windows ausgeführt werden, sind quelloffen und dürfen für die nichtkommerzielle Nutzung verwendet werden. Eine kommerzielle Lizenz, auch für die Ausführung auf ios, steht zur Verfügung. PTAM(M) richtet sich an erfahrene Software Entwickler, die letzte Version ist am 4. November 2010 erschienen. 3.4 Tracking basierend auf Komponenten Einige Augmented Reality Frameworks bieten mehrere Tracking-Komponenten an, um eine größere Zielgruppe zu erreichen oder die Vorteile der Verfahren zu 9

10 kombinieren Unifeye SDK Das proprietäre Unifeye SDK (siehe [Web11y]) ist das Augmented Reality Paket des Marktführers (laut [TK10]) Metaio. Es wird als ActiveX / COM Komponente ausgeliefert, wodurch es in einer Vielzahl von Programmiersprachen, beispielsweise C++ / C#, einsetzbar ist. Es bietet unter anderem Marker-, Natural Feature-, Markerloses 3D-, 3D extensible- und Face-Tracking an. Weitere Verfahren, wie Infrarot-Tracking, werden hier nicht behandelt. Unter Markerlosem 3D-Tracking versteht Metaio, dass die Umgebung anhand von markanten Merkmalen analysiert wird und dadurch bestimmt, wo sich die Kamera befindet. Dafür muss zuvor eine Punktewolke der Umgebung generiert werden. Das 3D extensible-tracking ähnelt dem Verfahren des PTAM(M) Systems. Allerdings benötigt Unifeye eine initiale Markierung, von welcher ausgehend die 3D-Karte erstellt wird. Mit dem Unifeye SDK entwickelte Programme laufen ausschließlich unter Windows, wobei mit der Variante Unifeye SDK Mobile für Android und Apple ios entwickelt werden kann QCAR Qualcomm s QCar SDK hat am 27. April 2011 den Beta-Status verlassen und erlaubt die Umsetzung von AR-Programmen für Android Systeme. Es bietet einen Tracker für Markierungen, Bilder und Multi Targets an. Ein Multi Target ist dabei eine Zusammenstellung von Bildern, ähnlich den AR-Boards von ArUco aus Abschnitt 3.1.5, die allerdings in beliebigen Abständen und Rotationen zueinander angeordnet sein dürfen. QCar besitzt eine Repräsentation für virtuelle Schaltflächen, welche Bestandteil von Bild-Markern sind. Verdeckt der Anwender eine Schaltfläche, so wird ein Ereignis erzeugt, auf das Programmierer reagieren können. Neben der autarken Version steht QCar als Unity3D- Erweiterung (siehe [Url11w]) zur Verfügung. Das SDK steht für Windows, Mac OS X und Linux bereit und darf kostenlos, auch für kommerzielle Projekte, genutzt werden. Die Programmierung geschieht in Java oder C SSTT Bei dem Simplified Spatial Target Tracker (siehe [Url11t]) handelt es sich um einen Image- und Maker-Tracker, der auf den Plattformen Windows, Mac OS X, Linux, Android, ios 4 und Windows Mobile 5/6 betrieben werden kann. Seine Schnittstelle kann über C und C++ angesprochen werden. Eine Besonderheit des SSTTs ist, dass er weder beim Marker, noch beim Image-Tracking auf eine Umrandung des Ziels angewiesen ist. Er wurde von Dr. Hartmut Seichter entwickelt, welcher bis 2010 für das HIT Lab NZ (siehe [Url11p]) und seitdem an der TU Graz arbeitet. Lizenzinformationen werden auf Nachfrage erteilt. 10

11 3.4.4 Studierstube Das quelloffene (GNU General Public License) C++ Augmented Reality Framework Studierstube 4.0 (siehe [Url11u] und [BK06]) der TU Graz bietet einen generischen Ansatz für verschiedene AR-Aufgaben, wie in [DS02] beschrieben. Eine kommerzielle Lizenz kann auf Anfrage erhalten werden, die Variante Studierstube ES für mobile Geräte ist ausschließlich mit einer kommerziellen Lizenz erhältlich. Studierstube verwendet XML-Dateien, um Tracking-Szenarien zu beschreiben. In diesen Szenarien müssen eingehende und ausgehende Daten definiert werden, wobei unterschiedliche Tracking-Verfahren gleichzeitig eingesetzt werden können. Das Tracking findet über zusätzliche Komponenten, wie beispielsweise ARToolKit Plus statt. Das Framework kann unter Linux und Windows Systemen genutzt werden. Einen vergleichbaren Ansatz verfolgt die Software DWARF[MB01]. 3.5 Autorensoftware Unter Autorensoftware versteht man Programme, welche die Realisierung von Augmented Reality Anwendungen vereinfachen. Entweder unterstützen sie den Entwickler in der Form einer integrierten Programmierumgebung, oder ermöglichen die Gestaltung von AR-Applikationen ohne Programmierkenntnisse vorauszusetzen. Bei allen Lösungen basiert das Tracking auf Markern oder Bildern AMIRE AMIRE (Authoring Mixed Reality) war ein EU-finanziertes Projekt, an welchem 9 europäische Partner teilnahmen. Zielsetzung war die Entwicklung ei- nes ARAutorensystems, welches auch ungeübten Benutzern ohne Kenntnisse in Programmiersprachen das Erstellen und Editieren von AR-Anwendungen ermöglichen sollte. Über eine Laufzeit von 27 Monaten ( ) wurde ein umfassendes Autorensystem entwickelt. [Anh07] AMIRE (siehe [Url11b]) kann unentgeltlich unter Windows eingesetzt werden. Es setzt ARToolKit ein, wodurch auf Markern basierte AR-Programme konzipiert werden können. Mit Hilfe der Logic-Einheit können Kausale Zusammenhänge formuliert werden, wodurch es beispielsweise möglich ist, dass zwei Markierungen nur simultan erkannt werden. AMIRE wurde am 30. November 2004 zum letzten Mal aktualisiert ATOMIC (Web) ATOMIC (siehe [Url11g]) ist ein quelloffenes Autorenwerkzeug, welches innerhalb der Sologico Libre Initiative unter der GPL Lizenz entwickelt wird. Die Software kann unter Linux, Mac und Windows betrieben werden, wendet sich nicht an Programmierer und besitzt lediglich die Fähigkeit, eine Markierung mit einem 3D-Objekt und den Parametern Skalierung und Rotationsgeschwindigkeit zu verbinden. Wird die Schaltfläche Ausführen betätigt, so wird ARToolKit ausgeführt und die entsprechende erweiterte Realität dargestellt. Statt ARToolKit 11

12 ruft ATOMIC Web (siehe [Url11h]) FLARToolkit auf und erlaubt somit, dass die AR-Umsetzung in eine Website eingebunden werden kann Build AR (Pro 2) Die Windows-Software BuildAR (siehe [Url11j]) wurde von dem Human Interface Technology Laboratory New Zealand (HIT Lab NZ, siehe [Url11p]), welches auch an Aktualisierungen von ARToolKit beteiligt ist, entwickelt. In der kostenlosen Ausführung können 3D-Objekte geladen und an Marker angeheftet werden. Erst die kostenpflichtige Variante Build AR Pro 2 ermöglicht das Laden und Abspeichern einer AR-Szene, unterstützt zusätzliche 3D-Formate und ermöglicht Bild-Tracking. Die Bedienung ist zwar intuitiv, aber der Funktionsumfang der freien Software AMIRE übertrifft jenen, den Build AR bietet. Hinweis: Den Namen buildar trägt eine weitere AR-Software (siehe [Url11k]), die zum erstellen und verwalten von POIs eingesetzt werden kann und von dem australischen Unternehmen MOB betrieben wird D Fusion Studio Mit dem D Fusion Studio (siehe [Url11l]) von Total Immersion können AR- Anwendungen für die D Fusion Plattform, das heißt für D Fusion Pro, D Fusion@Online und D Fusion Mobile, erstellt werden. Anwendungen sind somit portierbar auf Kiosk- und Desktopsysteme, sowie auf Webseiten und mobile Geräte. D Fusion Studio ist kompatibel zu Windows Betriebssystemen. Es verfügt über eine Lua- Schnittstelle und beinhaltet ein Export Plug-In für Maya und 3ds Max. Die Kameraposition ermittelt D Fusion über einen NF-Tracker. Weitere Informationen und Lizenzangaben sind auf Anfrage erhältlich. Für eine Runtime des D Fusion SDK verlangt Total Immersion Euro, im Partnerprogramm Euro DART Das kostenfreie Designers Augmented Reality Toolkit, vorgestellt in [BM04], ist eine Zusammenstellung von Werkzeugen, die auf Macromedia Director aufbauen. Es ist speziell für die schnelle Entwicklung von Prototypen konzipiert. Als Tracking System wird ARToolKit eingesetzt. Die aktuelle Version wurde am 19. Juli 2006 veröffentlicht und kann unter Windows und Mac betrieben werden Unifeye Design Metaios Autorensoftware, Unifeye Design (siehe [Url11v]), kann auf Windows Systemen dazu genutzt werden, AR-Anwendungen zu erstellen, deren Tracker mit Markierungen oder Bildern (NFT) arbeitet. Individuelle AR-Szenarien können mithilfe der Workflow-Oberfläche umgesetzt werden. Dabei wird ein Graphen- Editor verwendet, in welchem Actions verknüpfte werden können. Diese Actions können unter der Verwendung von C# Operationen ausführen. Weil Unifeye Design Daten in VRML[Url11x] repräsentiert, kann weitere Logik über das VRML-Ereignissystem verarbeitet werden. Die Software kostet 1500 Euro. 12

13 Literatur [Anh07] [Azu97] [BK06] Jens Anhenn. Schnelle Prototypenentwicklung für Augmented Reality. Technical report, Universität Koblenz-Landau, Feb Studienarbeit. 11 R. Azuma. A Survey of Augmented Reality. PRESENCE - Tfeleoperators and Virtual Environments, 6(4), M. Streit B. Kainz. How to write an application with Studierstube 4.0, [BM04] S. Dow J. D. Bolter B. MacIntyre, M. Gandy. DART: A Toolkit for Rapid Design Exploration of Augmented Reality Experiences. In UIST 04 Proceedings Record, [DMF08] [DS02] [Fä05] [Fia04] S. Cawood Dr. M. Fiala. ARTag, An Improved Marker System Based on ARToolkit. Pragmatic Programmers, Jan G. Hesina Zs. Szalavari L. M. Encarnação M. Gervautz W. Purgathofer D. Schmalstieg, A. Fuhrmann. The Studierstube Augmented Reality Project. PRESENCE - Teleoperators and Virtual Environments, 11(1), M. Färber. Markerbasiertes Tracking für Augmented Reality Applikationen. Technical report, ETH Zurich, Dr. M. Fiala. ARTag, An Improved Marker System Based on AR- Toolkit. Technical report, NRC Institute for Information Technology; National Research Council Canada, Jul [Fia11] Dr. M. Fiala. ARTag, May [GK07] D. Murray G. Klein. Parallel Tracking and Mapping for Small AR Workspaces. In ISMAR 07 Proceedings Record, [HK99] M. Billinghurst H. Kato. Marker Tracking and HMD Calibration for a Video-based Augmented Reality Conferencing System. In In Proceedings of the 2nd IEEE and ACM International Workshop on Augmented Reality (IWAR 99), October 1999, [Lay11] [Lec10] Layar B.V. Layar Introduction for developers - Creating augmented reality experiences for the world s leading platform, Mar M. Lechner. ARML - Augmented Reality Markup Language. Mobilizy GmbH, Ginzkeyplatz 11, 5020 Salzburg, Austria, Oct

14 [MB01] [PBB02] [RF06] [TK09] [TK10] [TN10] G. Klinker A. MacWilliams T. Reicher S. Riß C. Sandor M. Wagner M. Bauer, B. Bruegge. Design of a Component Based Augmented Reality Framework. In Proceedings of The Second IEEE and ACM International Symposium on Augmented Reality (ISAR 2001), T. Reicher Prof. B. Brügge, Ph.D A. MacWilliams. Study on Software Architectures for Augmented Reality Systems. Technical report, Chair for Applied Software Engineering, Institut für Informatik, Technische Universität München, Oct A. Steed R. Freeman. Interactive Modelling and Tracking for Mixed and Augmented Reality. In VRST 06 Proceedings Record, W. Chou T. Kan, C. Teng. Applying QR code in augmented reality applications. In VRCAI 09 Proceedings Record, M. Baumann T. Krause. Unser Heft lebt. Süddeutsche Zeitung Magazin, (33), T. Kiyoshi T. Nikolaos. QR-Code Calibration for Mobile Augmented Reality Applications. In SIGGRAPH 10 Proceedings Record, [Url11a] ALVAR, May [Url11b] amire - authoring mixed reality, May [URL11c] AndAR - Android Augmented Reality, May [Url11d] ARTag, May [Url11e] ARTag Vergleich zu ARToolkit, May comparisons. 5 [URL11f] ARToolKit for ios, May [Url11g] ATOMIC Authoring Tool, May [Url11h] ATOMIC Authoring Tool, May [Url11i] BazAR: A vision based fast detection library, May

15 [Url11j] BuildAR, May [Url11k] BuildAR2, May [Url11l] D Fusion Studio, May [Url11m] DWARF - Distributed Wearable Augmented Reality Framework, May [Url11n] FLARManager, May [Url11o] Goblin XNA on Code Plex, May [Url11p] Human Interface Technology Laboratory New Zealand, May , 10, 12 [Url11q] mixare Open Source Augmented Reality Engine, May [Url11r] OpenSceneGraph, May [Url11s] Parallel Tracking and Multiple Mapping, May bob/software/. 9 [Url11t] SSTT - Simplified Spatial Target Tracker, May [Url11u] Studierstube, May [Url11v] Unifeye Design, May [Url11w] Unity 3, May [Url11x] VRML97 and Related Specifications, May [Url11y] VRToolkit, May [Url11z] XNA Developer Center, May

16 [Web11a] Argon The Augmented Reality Web Browser, May [Web11b] ARToolkit, May [Web11c] ARToolkit Markierungen online erstellen, May [Web11d] ARToolKitPlus, May ar/artoolkitplus.php. [Web11e] ARToolKitPro, May [Web11f] ArUco, May [Web11g] Augmented Reality-Browser, May [Web11h] DroidAR Augmented Reality Framework, May [Web11i] flare*nft, May Reality for Flash:flare*nft. 9 [Web11j] flare*tracker, May Reality for Flash:flare*tracker. 6 [Web11k] FLARToolKit, May [Web11l] GeoNames, May [Web11m] GeoVector, May [Web11n] Goblin XNA: A Platform for 3D AR and VR Research and Education, May [Web11o] How does Layar pay me out?, May

17 [Web11p] Junaio, May [Web11q] Layar, May [Web11r] Layar Windows, May [Web11s] LibreGeoSocial: Augmented Reality FLOSS, May [Web11t] Mac OS X OpenCV Port, May OS X OpenCV Port. 6 [Web11u] mixare Open Source Augmented Reality Engine, May [Web11v] NyARToolkit, May [Web11w] Parallel Tracking and Mapping, May gk/ptam/. 9 [Web11x] Parallel Tracking and Mapping (PTAM) news, May [Web11y] Unifeye SDK, May [Web11z] Wikitude, May