Mario Kluge ist Mitarbeiter der Universität Potsdam. Als Ansprechpartner des Navit-Reality-View-Projektes beantwortet er die Fragen des Linux-Magazins.

Linux-Magazin: Herr Kluge, was unterscheidet Augmented Reality von virtueller Realität?

Mario Kluge: Augmented Reality (AR) oder erweiterte Realität beschreibt die komplexe Synthese von detailreichen realen Bilddaten mit virtuellen Routen-Informationen. Der Vorteil besteht in der klaren und unmissverständlichen Darstellung der Anweisungen vor der realen Ansicht, sodass AR besonders für Fußgänger geeignet ist.

Virtual oder Augmented?

Der grundlegende Unterschied zwischen Virtual Reality und Augmented Reality besteht in dem Umstand, dass AR die Umwelt mit weitreichenden Informationen ergänzt, anstatt diese virtuell zu ersetzen. Dazu erfassen verschiedene Sensoren die Position und Lage des Nutzers sehr genau, die Software integriert die virtuellen Informationen, zum Beispiel Routing-Anweisungen, lagerichtig in die Kameraszene. Das Konzept der Reality View erweitert das eingeschränkte reale Sichtfeld des Benutzers durch weitsichtige Routen-Informationen und gibt beides als kombinierte erweiterte Realität wieder.

Der Vorteil für den Nutzer liegt ganz klar in der intuitiven Navigation. Anders als in Fahrzeug-Navigationssystemen erzeugt AR keine virtuellen Welten, sondern verwendet in Echtzeit gewonnene Bilddaten. Für den Nutzer bedeutet das: Die Assoziation der dargestellten Szene zur Umwelt ist leichter, seine Aufmerksamkeit ist auf das Wesentliche - die Navigationsanweisung - gelenkt.

Linux-Magazin: Wie ist die Navit Reality View aufgebaut? Welche Komponenten müssen zusammenspielen?

Mario Kluge: RV besteht im Wesentlichen aus drei Bestandteilen:

• Trackingsystem
• Navigationssystem
• Visualisierungssystem

Die Positionierung und Orientierung der Reality View erfolgt im Trackingsystem über einen GPS-fähigen Satellitenempfänger kombiniert mit einem 3-Achsen-Kompass-System und einem Beschleunigungssensor.

Diese erfassen alle Bewegungen des Nutzers sensorisch und geben sie zur Berechnung der Überlagerung mit den virtuellen Informationen weiter. Auf Grundlage der freien Geodatenbestände des Openstreetmap-Projekts berechnet Navit die optimale Route zum Zielpunkt. Anhand der sensorisch erfassten Daten des Trackingsystems lässt sich die Route perspektivisch und lagegetreu ausrichten und an das Visualisierungssystem übergeben. Das Kameramodul erfasst in Echtzeit die realen Objekte der Umgebung. Dessen Bilder erzeugen gemeinsam mit der ausgerichteten virtuellen Routendarstellung die erweiterte Realität.

Abbildung 3: Optimiert für Fußgänger: Augmented-Reality-Navigation mit Navit und freien Daten von Openstreetmap auf einem Open-Source-Handy.

Aktuell und detailliert

Im Ergebnis stellt die Reality View eine nahezu deckungsgleiche Mischung realer und virtueller Bilddaten dar, die Aktualität und Präzision verbinden. Somit ist es möglich, die Entscheidungspunkte während der Navigation, etwa Ampelkreuzungen oder Hauseingänge, direkt und frontal zu betrachten.

Linux-Magazin: Welche Anforderungen stellt die Darstellung als Echtzeit-Overlay?

Mario Kluge: Die mit der Kamera abgefilmte Umgebung beinhaltet ja als dritte Dimension die Höhe von Objekten, also etwaige Sichteinschränkungen. Die Software passt die 2D-Geodaten an die dreidimensionale reale Abbildung an. Wie gewohnt verschwinden dann Straßen hinter Gebäuden und erscheinen erst an deren Ende wieder. Um beim Betrachter nicht den Eindruck zu erwecken, die Route verliefe durch ein Gebäude, muss unser Projekt die Gesamtroute daher in einzelne Teilstücke zerlegen.

Um Häuser herum

Diese in Echtzeit ablaufende Berechnung der Sichteinschränkung verlangt präzise Positionsangaben der Hindernisse, wofür wir bisher die Hindernisgeometrien von Gebäuden verwendet haben. Ausgehend von der aktuellen Position verschneidet die AR den maximalen Sichtbereich des Kamerawinkels mit allen in ihm befindlichen Gebäuden. Sobald sich die berechnete Route an einer dieser Schnittkanten kreuzt, schneidet Navit diese für die Länge der Unterbrechung ab und blendet sie aus. So entsteht der real wirkende Eindruck, ohne dabei die Orientierung oder das Ziel zu verlieren.

Linux-Magazin: Wo können interessierte Nutzer die aktuellen Versionen ausprobieren?

Mario Kluge: Den immer aktuellen Stand der Reality View finden Ihre Leser samt Evaluierungsmöglichkeiten für eine Android-App auf den Projektseiten unter [11] oder [12]. Wir erhoffen uns vor allem Aussagen über die Akzeptanz der Nutzer, besonders bezogen auf die Navigation und die Qualität der Usability. Die Ergebnisse fließen nach der Auswertung in die Weiterentwicklung und Verbesserung der Reality View ein.