Bildbasierte Orientierung im Outdoorbereich

Die räumliche Orientierung ist für Anwendungen vor allem im Bereich von Augmented Reality von großer Relevanz. Neben der Position im dreidimensionalen Raum handelt es sich dabei um einen der wichtigsten Faktoren, um virtuelle Objekte im Raum präzise und richtig darstellen zu können. Dabei ist die Orientierung bei sogenannten Head Mounted Displays, wie etwa der Microsoft HoloLens, mit der Blickrichtung gleichzusetzen, wodurch eben jene Daten darüber bestimmen, welche Informationen im Sichtfeld eines Benutzers dargestellt werden und welche nicht. Dies geschieht zum derzeitigen Stand der Technik zu meist markerbasiert mit in der Umgebung angebrachten, visuellen Hinweisen und/oder mithilfe von Sensoren. Diese Abhandlung erläutert anhand der beiden Augmented Reality Frameworks Vuforia und Kudan AR zwei übliche Möglichkeiten zur markerbasierten Bestimmung der eigenen Orientierung und beschreibt das Problem dieses merkmalsbasierten Ansatzes, dass Anwendungen von einer einzigen fixen Position oder einer enormen Anzahl von Referenzbilder für jeden virtuellen Gegenstand abhängig sind. Diese fehlende Praxistauglichkeit führt zur Notwendigkeit eines alternativen Ansatzes, woraus sich das Ziel dieses Diskurses ableitet, einen merkmalsunabhängigen, bildbasierten Ansatz zu finden, welcher mithilfe der Berechnung des Bildverschubs die Orientierung ermittelt. Diese Vorgehensweise basiert auf der zugrundliegenden Hypothese, welche besagt, dass die Rotation um die eigene Achse bei gleichbleibender Position im Raum durch eine Translation der Eingangsbilder vereinfacht ermittelt werden kann. Anhand mehrerer Testszenarien wird die Implementierung dieser Hypothese evaluiert. Basierend auf diesen Ergebnissen wird die Fragestellung dieser Abhandlung „Ist es möglich, im Outdoorbereich bei einem gleichbleibenden Ausgangspunkt mithilfe von bildbasierten Verfahren die präzise Orientierung im Raum zu ermitteln?“ beantwortet und aufgrund des Resultats von einem Medianunterschied von 0,00015° zwischen realer und berechneter Rotation als untermauert erachtet.