Trackersysteme (Non Vision)

Ähnliche Dokumente
Trackingsysteme (non Vision)

Motion Capture. Menschliche Bewegungen digital erfassen. Dipl.Ing. Sophie Jörg

Human Motion Capture

How to make a PIXAR movie. Motion Capturing. computer graphics & visualization

Tracking Technologien für Augmented Reality

Datenblatt zu EOS Optical Infrared Tracking-System ZGDV, Darmstadt Stand:

Computer Augmented Reality

3. Erfassung und Verarbeitung von Sensordaten

Ziel: intuitive Bedienung, Bewegungsfreiheit. Virtuelle Präsenz, Winter 2010, P. Schulthess, VS Informatik, Ulm

Atomic Force Microscopy

GNSS-Tracking im Wald

Whitepaper Touchscreens Technologien, Anwendungen

c f 10. Grundlagen der Funktechnik 10.1 Elektromagnetische Wellen

Ein- und Ausgabegeräte für VR-Systeme

Motion Capture mit optisch-magnetischem Trackingsystemen in VR-Applikationen

INDOOR-POSITIONIERUNG

Computer Graphik I (3D) Dateneingabe

11. AICON 3D Forum. Vorstellung der Fa. Hexagon Metrology GmbH. Braunschweig, Jörg Illemann. Hexagon Metrology 1

Ein- und Ausgabegeräte für AR-Systeme

Skills 2020 Wie heutige IT Trends die Arbeitswelt verändern

Ultraschall Experimentierset

Positionsbestimmung mit GPS-Satelliten

c~åüüçåüëåüìäé==açêíãìåç= FB Informations- und Elektrotechnik ASM-Praktikum Einführung: Blockschaltbild des Versuchsaufbau:

Infrarot Thermometer. Mit 12 Punkt Laserzielstrahl Art.-Nr. E220

Einführung in die Robotik Sensoren. Mohamed Oubbati Institut für Neuroinformatik. Tel.: (+49) 731 / mohamed.oubbati@uni-ulm.de

14 Mee Controller Mee Controller Blockschaltbild Mee Controller Beschleunigungssensor. HSR Hochschule für Technik Rapperswil

Einführung in die Robotik

Produktbeschreibung. MCD Audio Analyzer. Softline. Modline. Funktionen und Merkmale des Produkts. Conline. Boardline. Avidline. Pixline.

Chancen und Möglichkeiten der Nutzung von Augmented Reality Technologien im Industrie 4.0 Umfeld Vortrag auf dem Karlsruher Entwicklertag 2015

Strahlenschutz beim Ausbau der Stromnetze. Verantwortung für Mensch und Umwelt

GPS - System. Silva März

Mündliche Prüfung Physik Leitfragen

Technical News Bulletin

Einführung in die Netzwerkanalyse

Piezoresistive Sensoren nutzen den Effekt, dass sich der spezifische Widerstand unter Druck ändert.

Versuch 2: Richtcharakteristik von Lautsprechern

Praktikum GEE Grundlagen der Elektrotechnik Teil 3

imc WAVE Spektralanalyse Strukturanalyse Ordnungsanalyse Software zur Schall- und Schwingungsanalyse mit imc Messsystemen imc produktiv messen

Physik. Lichtgeschwindigkeit

Einsatz der Augmented Reality in der Logistik

Ist Collaborative Positioning eine geeignete Lösung bei GNSS Beeinträchtigungen?

PRESSEMITTEILUNG. Zentimetergenaue, geschwindigkeitsgetriggerte Bremswegmessung mit ADMA-Speed. Geschwindigkeits- und Bremswegsensor von GeneSys:

Magnetische Induktion

Verteilte und kooperative VR-Anwendungen

Sensorkit X36. KY-001 Temperatur Sensor Modul. KY-002 Erschütterungs-Schalter Modul. KY-003 Hall Magnetfeld-Sensor Modul. KY-004 Taster-Modul

INDOOR-POSITIONIERUNG

Grundlagen der Positionsbestimmung mit GPS

c~åüüçåüëåüìäé==açêíãìåç= FB Informations- und Elektrotechnik FVT - GP Einführung: Blockschaltbild des Versuchsaufbau: Meßvorgang:

Das Oszilloskop dient zur Messung von Spannungen die sich mit der Zeit verändern. Elektronenstrahl. Vertikalablenkplatten

Mobile Augmented Reality

Augmented Reality Vision oder Wirklichkeit

Protokoll zum Versuch 146

Weitenmessung im Wettkampf

Amateurfunkkurs. Erstellt: Landesverband Wien im ÖVSV. Passive Bauelemente. R. Schwarz OE1RSA. Übersicht. Widerstand R.

MyoMetrics - Laborkonzept. Ein integrierter Ansatz zur biomechanischen Analyse menschlicher Bewegungen

EHW Seite. Bei einem Spritzeinsatz zur Schädlingsbekämpfung fliegt ein Flugzeug bei Windstille in 20 s über ein 500 m langes Feld.

Komponenten eines MRT- Systems

Warum benutzt man verdrillte Leitungspaare in LANs und nicht Paare mit parallel geführten Leitungen?

Von der Positionsbestimmung zum Ortsbewusstsein

Zusatzinfo LS11. Funktionsprinzipien elektrischer Messgeräte Version vom 26. Februar 2015

DIE FILES DÜRFEN NUR FÜR DEN EIGENEN GEBRAUCH BENUTZT WERDEN. DAS COPYRIGHT LIEGT BEIM JEWEILIGEN AUTOR.

33 Messung des Mittelwerts 34 Messung des Scheitelwerts. 34 Messung des Gleichrichtwerts 35 Schein-, Wirk- und Blindleistung

NANO III. Messen Steuern Regeln (MSR) Thema: MSR hat viel mit analoger und digitaler Elektronik sowie Signalverarbeitung zu tun.

Vorbemerkung. [disclaimer]

Common Weaknesses of Android Malware Analysis Frameworks. Lars Richter

Induktionsgesetz (E13)

Der Bipolar-Transistor und die Emitterschaltung Gruppe B412

Sensorik & Aktorik Wahlpflichtfach Studienrichtung Antriebe & Automation

META-TRACKING CROSS-CHANNEL-TRACKING

3D- Laserscanning 3D- LASERSCANNING. 1. Allgemein Funktion Scankopf D-Laserscanning D-Laserscanning...3

Software-Entwicklung für Android und ios

Einleitung AJaX und Web 2.0 Kartendienst APIs im Web 2.0 Übersicht freier GPS Track Visualisierer

Relativistische Effekte in der Satellitennavigation

Betriebsanleitung Induktiver Linearwegsensor BIL SmartSens Nr D Ausgabe 0407

Augmented Reality Software

Consulting Development Design

Stromdurchossene Leiter im Magnetfeld, Halleekt

Sehr geehrter Herr Pichler, liebe Mitschüler, heute möchte ich euch einen kleinen Einblick in die Welt von gmax geben.

E X A K T M E S S GmbH

Augmented Reality. Dresden, 22. Januar. 2013

Quanton Manual (de) Datum: URL: )

Praktikumsbericht Nr.6

Sensorik in der Straßenbeleuchtung wie, wo, wann & wodurch

maxon EC motor Bürstenlose DC Motoren: Eine Einführung

1. Oszilloskop. Das Oszilloskop besitzt zwei Betriebsarten: Schaltsymbol Oszilloskop

Erfolgreiches Web 2.0 Marketing

Dynamische Thermographie in der zerstörungsfreien Prüfung

Pflanzenaufnahmen mit dem OEOS 800 Sensor

Einführung in die Robotik

GATE Galileo Anwendungs, Test- & Entwicklungs- Infrastruktur Berchtesgaden

Augmented Reality by AUTO BILD Erweitern Sie Ihre Markenkommunikation

Sensoren in Apple Geräten. Minh Khoi Nguyen! Tobias Schaarschmidt! SG: MD13w1

Oberflächen vom Nanometer bis zum Meter messen

Der große 3D-Scanner. Schüler experimentieren Mike Dederichs. St. Michael - Gymnasium. Bad Münstereifel

The End. Rückblick. Architekturen Virtuelle Maschinen Synchronisation Dateisysteme Mobil und Klein. (c) Peter Sturm, University of Trier

Wechselstromwiderstände - Formeln

Inhaltsverzeichnis. 1. Einleitung

Mixed Reality. Nira Dietrich

Mit Abstand messbar besser

Warum OPTOPAD? OMI-App

Transkript:

Trackersysteme (Non Vision) Hauptseminar "Virtual and Augmented Reality 24.5.2004 Tracker Systeme Jürgen Pattis 1 Definition und Zweck von Tracking Def.: Ein Trackingsystem ist ein System, das einem Benutzer (bzw. einem steuerndem Computer) über eine Schnittstelle die Position und/oder die Orientierung eines definierten Objekts liefert. Bei den meisten VR/AR-Anwendungen wird die Position und/oder Orientierung des Kopfes bzw. der Hand getrackt. Zweck: Korrekte Sicht (Perspektive) in der VR-Anwendung korrekte Interaktion mit der VR-Anwendung Tracker Systeme Jürgen Pattis 2

Möglichkeiten der Klassifizierung von Tracking-Systemen(1) Anhand von Entfernung: near range Hand/Eye Head/Face Body far range Position im Raum/Feld Tracker Systeme Jürgen Pattis 3 Möglichkeiten der Klassifizierung von Tracking-Systemen(2) Anhand der Funktionsweise: 1) Inside-In Sowohl Sensoren, als auch Quellen sind am Körper angebracht. Die Systeme sind meist mechanisch wegen ihrer geringen Größe zum Tracken von kleinen Körperteilen (z.b. Finger) geeignet. 2) Inside-Out Inside-Out Systeme bestehen aus am Menschen befestigten Sensoren, die von externen Quellen gesendete Signale oder generierte Felder messen. 3) Outside-In Umkehrung von Inside-Out, Sender befinden sich am Körper, Empfänger außerhalb befestigt. Bsp.:Optisches Tracking mit Markern Tracker Systeme Jürgen Pattis 4

Möglichkeiten der Klassifizierung von Tracking-Systemen(3) Echtzeit/Nicht-Echtzeit indoor/outdoor und viele mehr... ;-) Tracker Systeme Jürgen Pattis 5 Übersicht über die verschiedenen Tracking-Systeme Trackingsysteme - Klassisch - Akustisch - Elektromechanisch - Elektromagnetisch - Inertial - Funkwellenbasiert ( hybrid und optisch) Tracker Systeme Jürgen Pattis 6

Klassisches Tracking Magnetkompass: Zeigt von den 6 DOFs nur den Gierwinkel an. Senkblei/Wasserwaage: zeigt den Neigungswinkel (Rollwinkel) an. Barometer: Ermöglicht per Luftdruckmessung eine Höhenbestimmung. Tracker Systeme Jürgen Pattis 7 Akustisches Tracking (1) - Basiert auf Ultraschall f > 20000 Hz - Setup für 3-DOF: 3 Mikrophone + 1 Lautsprecher - Setup für 6 DOF: 3 Mikros + 3 Lautsprecher. Tracker Systeme Jürgen Pattis 8

Akustisches Tracking (2) Warum genau das Verhältnis 3:1 bei 3-DOF? - bei einem Sender-Empfänger-Paar entsteht eine Sphäre, auf deren Oberfläche sich das getrackte Objekt befindet. - bei zwei Paaren befindet sich das Objekt auf der Schnittfläche zweier Sphären - bei drei Paaren (1Sender + 3Empfänger) Wird die Position auf 2 mögliche Punkte reduziert, wobei einer meist ausgeschlossen werden kann. 3D-Position Tracker Systeme Jürgen Pattis 9 Akustisches Tracking (3) Schallgeschwindigkeit: Techniken: 1) Time Of Flight d[m] = v[m/s] * t[s] 2) Phase Coherence Entfernung wir anhand von Phasenverschiebung bestimmt. Tracker Systeme Jürgen Pattis 10

Akustisches Tracking (Rechenbsp. Phase Coherence) Rechenbeispiel.: Tracker Systeme Jürgen Pattis 11 Akustisches Tracking (4) Vorteile: - Preisgünstig - Keine mechanischen Verbindungen Nachteile: - Geringe Genauigkeit - Geringe Abtastrate - Temperatursensibel - Line-of-Sight-Bedingung Verwendung: Unterhaltungsindustrie,Caves Tracker Systeme Jürgen Pattis 12

Elektromechanisches Tracking (1) - Verwendung eines Exoskellets - Nur Winkelmessungen möglich. (keine Positionsmessung) Messungen per Potentiometer oder anderen Geräten - Interpretation der Bewegungen als Änderung des Winkels zwischen den Gelenken der Person. - Möglichkeit des Force-Feedbacks. Tracker Systeme Jürgen Pattis 13 Elektromechanisches Tracking (2) Vorteile: - schnell (Geringe Latenzzeit) - sehr genau Nachteile: - unkomfortable Handhabung -Eingeschränkter Bewegungsraum Verwendung: Medizin, 3D-Digitizing Tracker Systeme Jürgen Pattis 14

Elektromagnetisches Tracking (1) Transmitter: - Erzeugt 3 orthogonale Magnetfelder - Short Range Version: < 1m - Long Range Version: < 3m Transmitter Receiver(s) - 3 rechtwinklige angeordnete Antennen - Frequenz, Phase und Amplitude der induzierten Ströme verändern sich als Funktion der Position und Orientierung. Receiver Tracker Systeme Jürgen Pattis 15 Elektromagnetisches Tracking (2) Ansätze: 1) Verfahren mit Wechselstromfeldern Durch das Wechselstromfeld werden in metallischen Gegenständen Wechselströme erzeugt, welche mit ihren Magnetfeldern die Messung beeinflussen. 2) Verfahren mit Gleichstromfeldern Magnetische Wirbelströme von metallischen Gegenständen sind nicht von Bedeutung, da nur das statische Magnetfeld gemessen wird. Tracker Systeme Jürgen Pattis 16

Elektromagnetisches Tracking (3) Vorteile: - kostengünstig - Sensoren klein und leicht - Bewegungsmessungen mehrerer Personen möglich Nachteile: - keine Messung sehr schneller Bewegung - Kabelsalat,Metall verfälscht Ergebnis - Meßbereich nur im erzeugten Magnetfeld des Emitters. Tracker Systeme Jürgen Pattis 17 Inertiale Trackingsysteme(1) - Inertiale Tracking-Systeme nutzen die Massen- Trägheit, um die Bewegungen einer Person zu messen. - Verwendung von Beschleunigungsmessern, um die Geschwindigkeit zu messen, mit der ein Körperteil bewegt wird. - Einsetzen Gyroskopen um Informationen über die Richtung der Bewegung zu erhalten. Prinzip: Achse des Kreisels ist in Nord-Südrichtung und verharrt in dieser Position -> Erddrehung Änderung der Objektorientierung bewirkt Änderung der Ausrichtung meßbar Tracker Systeme Jürgen Pattis 18

Inertiale Trackingsysteme(2) Vorteile: Es werden keine zusätzlichen Geräte, wie z.b. Sender oder Kameras benötigt. Die Messungen werden nicht durch äußere Einflüsse, wie z.b. Magnetfelder Metalle oder schlechte Lichtverhältnisse beeinflußt. Die verwendeten Meßgeräte sind sehr klein und behindern daher die Person nicht. Nachteile: Die Systeme müssen von Zeit zu Zeit rekalibriert werden, da sich durch diese Meßmethode Meßfehler aufsummieren.(drift) Die verwendete Technologie ist noch nicht ausgereift. Anwendungen: VR-Anwendung mit großer räumlicher Ausdehnung Tracker Systeme Jürgen Pattis 19 Radiowellenbasiertes Tracking (1) Bsp GPS GPS (Global Positioning System) wurde von den amerikanischen Verteidigungsministerium ins Leben gerufen. Das System basiert auf 24 Satelliten, von diesen jeder Punkt der Erde, zu jedem Zeitpunkt von mind. 4 Satelliten erfasst wird. Drei Satelliten dienen der Positionsbestimmung. Mit Hilfe des vierten wird eine Synchronisation mit dem Empfänger bewerkstelligt, welche notwendig ist um genaue Positionsberechnungen durchführen zu können. Tracker Systeme Jürgen Pattis 20

Radiowellenbasiertes Tracking (2) Bsp GPS Facts&Knowledge - Jeder Satellit ist mit einer hochgenauen Atomuhr ausgestattet - Genauigkeit der Uhren ist essentiell! Zeitversatz von 1 ms würde zu einem Messfehler von 300 km führen (Einsatz des vierten Satelliten zum Ausgleich des Bias beim Empfänger) - Zwei Dienste werden angeboten: Standard-Positioning Service (SPS) [Genauigkeit 100m] Precise-Positioning Service (PPS) (nur für U.S. Militär) [Genauigkeit ~10m oder besser] Tracker Systeme Jürgen Pattis 21 Firmen: Firmen,Projekte,Kurioses(1) http://www.isense.com http://www.ascension-tech.com http://www.polhemus.com http://www.zebris.de http://www.bluetrack.com http://www.measurand.com http://www.metamotion.com... Tracker Systeme Jürgen Pattis 22

Projekte: Firmen,Projekte,Kurioses(1) http://www.studierstube.org/ OpenTracker An Open Architecture for Reconfigurable Tracking based on XML http://wwwbruegge.in.tum.de/dwarf/projectubitrack Ubiquitous Tracking Eigene API, welche die Kombination von verschiedensten Sensorsystemen ermöglicht Tracker Systeme Jürgen Pattis 23 Firmen,Projekte,Kurioses(2) Tracker Systeme Jürgen Pattis 24

Quellen 1) siehe Firmenliste... 2) siehe Projektliste 2) http://www.cs.unc.edu/~tracker/media/pdf/siggraph2001_coursepack_11.pdf 3) http://www.cs.sfu.ca/~amulder/personal/vmi/hmtt.pub.html 5) www.cg.tuwien.ac.at/~cu/tangiblear/thesis.pdf + Googlen Tracker Systeme Jürgen Pattis 25