Neue Algorithmen für Smart Glasses Die Brille kennt den Weg

Digitale Anleitungen, die Monteure über Smart Glasses eingeblendet bekommen, könnten herkömmliche Papieranleitungen eines Tages ablösen.
Digitale Anleitungen, die Monteure über Smart Glasses eingeblendet bekommen, könnten herkömmliche Papieranleitungen eines Tages ablösen.

Damit AR-Brillen zuverlässig arbeiten können, müssen sie ihre Position im Raum exakt bestimmen können. Um die Navigation der AR-Anwendungen zu erleichtern, arbeiten Forscher der Ruhr-Universität Bochum an Algorithmen für eine automatische Kalibrierung.

Für die Fabrik der Zukunft sind Augmented-Reality-Anwendungen (AR) vielversprechend. Intelligenten Brillen, die AR unterstützen, könnten Wartungs- und Reparaturarbeiten in Gebäuden vereinfachen, indem sie Monteure zum Einsatzort navigieren und Schritt für Schritt zeigt, was zu tun ist. Damit das funktioniert, müssen die Geräte ihre Position im Raum exakt bestimmen können und sie müssen verstehen, was sie gerade sehen. Das Team von Prof. Dr. Markus König vom Bochumer Lehrstuhl für Informatik im Bauwesen will den AR-Brillen unter die Arme greifen. Aus diesem Grund entwickelt das Team Algorithmen, die das automatisch ohne manuelle Kalibrierung ermöglichen.

Für seine Funktion benötigt der Algorithmus ein digitales Gebäudemodell. Er vergleicht das von der Kamera in den Smart Glasses aufgezeichnete Bild mit dem Modell. Um der Brille möglichst viele Bildinformationen der Umgebung zu liefern, muss der Träger sich zunächst einmal im Raum umsehen. Dabei dreht und verschiebt der Algorithmus das digitale Modell so lange, bis Modell und Aufnahmen der Umgebung übereinander passen. Wenn nötig geht er dabei Bildpunkt für Bildpunkt vor, wobei die Tiefeninformationen hilfreich sind, die die modernen Kameras mit aufzeichnen.

Automatisch statt manuell

Herkömmliche Verfahren setzen auf eine manuelle Kalibrierung, die über mindestens zwei Punkte erfolgt, die an unterschiedlichen Stellen im Raum aufgeklebt und auch im digitalen Modell verzeichnet sind. Sobald der Anwender mit den Smart Glasses den Raum betritt, muss er die Informationen zu den Punkten zunächst ins System eingeben, damit dieses seine dreidimensionale Position im Raum berechnen kann.

Dagegen können die Bochumer Forscher mit ihrem Algorithmus die Position der Brille nicht nur in einem Zimmer automatisch bestimmen, sondern in einem gesamten Gebäude. Mit der manuellen Punkt-Kalibrierungsmethode würde das nur gehen, wenn der Anwender häufig neu kalibrieren oder sehr viele Punkte verwenden würde.

Die automatische Kalibrierung funktioniert derzeit auf 20 cm genau, was ausreichend ist, um damit zu navigieren. Für andere Anwendungen wollen die Bochumer Forscher den Algorithmus aber weiter optimieren.

Außerdem ist den Forschern wichtig, dass er in Echtzeit funktioniert – das klappt bereits, wenn er auf einem Smartphone läuft. Smart Glasses haben aber eine geringere Rechenleistung, sodass die Anwendung noch effizienter werden soll, um auch hier reibungslos ihren Dienst zu tun.