Proseminar Anwendungen für Augmented Reality

Proseminar Wintersemester 2005/2006
Prof. Gudrun Klinker, Ph.D., Martin Bauer

Inhalt

"Erweiterte Realität" (Augmented Reality, AR) ist eine neue Technologie, mit der Benutzern Computerinformationen in einer halb-transparenten Datenbrille (HMD) drei-dimensional in ihr Sichtfeld eingeblendet werden, so daß der Eindruck entsteht, daß diese virtuellen Objekt innerhalb der realen Umwelt existieren. Wenn ein Benutzer sich in seiner Umwelt bewegt, bleiben die virtuellen Objekte an "ihrem Platz"; man kann sie sich also von allen Seiten ansehen und sie wie die realen Objekte manipulieren.

In diesem Proseminar sollen Studierende einen Überblick über "klassische" Ansätze und Anwendungen von AR gewinnen. Hierzu wird bei jedem Veranstaltungstermin ein repräsentatives Paper zu verschiedenen Aspekten der AR besprochen. Die Aufgabe jedes Teilnehmers besteht dabei darin, einen solchen Vortrag (ca. 45 Minuten) zu halten und mit der Gruppe zu diskutieren.

Bereich

Informatik Grundstudium (WP INF ab 2), Informatik Bachelor (WP BS-INF 2)

Vorbesprechung

Voranmeldung per email an martin.bauer@in.tum.de

Die verpflichtende (!) Vorbesprechung wird zu Beginn des Wintersemesters 2005/06 stattfinden, der genaue Termin wird noch bekanntgegeben.

Voraussetzungen für einen Schein

• aktive Teilnahme an den Vorträgen
• Halten eines Vortrags von ca 45 Minuten zu einem der angegebenen Themen
• Handout (nicht Folienkopien) zum Vortrag, ca. 2-4 Seiten
• Teilnahme an der Vorbesprechung zu Semesterbeginn
• Abgabe einer vorläufigen Version des Handout und der Folien 4 Wochen vor dem Vortragstermin

Beginn

Das Seminar wird als Blockseminar am Mittwoch den 18. Januar 2006 durchgeführt. Genaue Zeiten sind bei den einzelnen Vortragen zu finden. Vormittags Raum 03.13.010, nachmittags Raum 01.07.014.

Themen

(vorläufig)

Displaysysteme

• first Head-Mounted Display by Ivan Sutherland (1968)
• R. Azuma, A Survey of Augmented Reality
• State, A.; Ackerman, J.; Hirota, G.; Lee, J.; Fuchs, H.
  Dynamic virtual convergence for video see-through head-mounted displays: maintaining maximum stereo overlap throughout a close-range work space
• Viirre, E., Pryor, H., Nagata, S., Furness, T. A. (1998),
  The Virtual Retinal Display: A New Technology for Virtual Reality and Augmented Vision in Medicine

Projektoren

• Bandyopadhyay, D.; Raskar, R.; Fuchs, H.,
  Dynamic Shader Lamps : Painting on Movable Objects,
  IEEE and ACM International Symposium on Augmented Reality, pp. 207-216, October 2001
• Oliver Bimber,
  Enabling View-Dependent Stereoscopic Projection in Real Environments,
  Submitted to the International Symposium on Mixed and Augmented Reality (ISMAR'05), 2005
• Bimber, O., Emmerling, A., and Klemmer, T., Embedded Entertainment with Smart Projectors

Handheld AR

• M. Moehring, C. Lessig, and O. Bimber
  Video See-Through AR on Consumer Cell Phones
  In proceedings of International Symposium on Augmented and Mixed Reality (ISMAR'04), 2004
• M. Moehring, and C. Lessig, and O. Bimber
  Optical Tracking and Video See-Through AR on Consumer Cell Phones
  In proceedings of Workshop on Virtual and Augmented Reality of the GI-Fachgruppe AR/VR, 2004
• Siemens AG,
  Virtual Mosquito Hunt
• Ojom GmbH,
  Augmented Reality Games

• Kiriakos N. Kutulakos and James R. Vallino
  Calibration-Free Augmented Reality
  IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, vol. 4, no. 1, pp. 1-20, 1998
• Kiriakos N. Kutulakos and James R. Vallino
  Affine Object Representations for Calibration-Free Augmented Reality
  Proceedings of IEEE Virtual Reality Annual International Symposium (VRAIS), pp. 25-36, 1996

Trackingsysteme

• Rolland, J.P., L. Davis, and Y. Baillot, A Survey of Tracking Technology for Virtual Environments, in Augmented Reality and Wearable Computers, Ch. 3, Ed. Barfield and Caudell, Mahwah, NJ., 2001.
• Gary Bishop, Greg Welch, and B. Danette Allen, Tracking: Beyond 15 Minutes of Thought, SIGGRAPH 2001 Course Notes
• Greg Welch, Eric Foxlin, Motion Tracking: No Silver Bullet, but a Respectable Arsenal IEEE Computer Graphics and Applications, 22 (6), Nov/Dec 2002

Automobilindustrie

• F. Echtler, F. Sturm, K. Kindermann, G. Klinker, J. Stilla, J. Trilk, H. Najafi,
  The Intelligent Welding Gun: Augmented Reality for Experimental Vehicle Construction
• D. Reiners, D. Stricker, G. Klinker, and S. Mueller,
  Augmented Reality for Construction Tasks: Doorlock Assembly
• ARVIKA und ARTESAS
  Friedrich, Wolfgang (Hrsg.)
  ARVIKA - Augmented Reality in Entwicklung, Produktion und Service

Flugzeugindustrie

• D. Curtis, D. Mizell, P. Gruenbaum, and A. Janin,
  Several Devils in the Details: Making an AR App Work in the Airplane Factory
  Proceedings of the First International Workshop on Augmented Reality (IWAR98)
• Franz Mader, Entwurf und Integration eines kamerabasierten Trackingsystems für ein Flugzeugcockpit

Medizin 1

• M. Feuerstein, S.M. Wildhirt, R. Bauernschmitt, N. Navab,
  Automatic Patient Registration for Port Placement in Minimally Invasive Endoscopic Surgery
  Proceedings of Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention (MICCAI 2005), Palm Springs, USA, October 2005
• R. Bauernschmitt, M. Feuerstein, E.U. Schirmbeck, J. Traub, G. Klinker, S.M. Wildhirt, R. Lange
  Improved Preoperative Planning in Robotic Heart Surgery
  IEEE Proceedings of Computers in Cardiology (CinC^? 2004), pp. 773 - 776, Chicago, USA, September 2004
• J. Traub, M. Feuerstein, M. Bauer, E.U. Schirmbeck, H. Najafi, R. Bauernschmitt, G. Klinker
  Augmented Reality for Port Placement and Navigation in Robotically Assisted Minimally Invasive Cardiovascular Surgery
  Proceedings of Computer Assisted Radiology and Surgery (CARS 2004), pp. 735 - 740, Chicago, USA, June 2004

Medizin 2

• G. Stetten, D. Shelton, W. Chang, V. Chib, R. Tamburo, D. Hildebrand, L. Lobes, J. Sumkin,
  Towards a clinically useful Sonic Flashlight,
  IEEE International Symposium on Biomedical Imaging 2002
• G. Stetten, V. Chib,
  Overlaying Ultrasound Images on Direct Vision,
  Journal of Ultrasound in Medicine, vol. 20, no. 3, pp. 235-240, 2001
• G. Stetten, V. Chib, R. Tamburo,
  Tomographic Reflection to Merge Ultrasound Images with Direct Vision,
  IEEE Proceedings of the Applied Imagery Pattern Recognition (AIPR) annual workshop, 2000, pp. 200-205.
• N. Navab, A. Bani-Hashemi, M. Mitschke,
  Merging Visible and Invisible: Two Camera-Augmented Mobile C-arm Applications
  Second IEEE and ACM International Workshop on Augmented Reality (IWAR) '99
• Nassir Navab, Matthias Mitschke, Oliver Schütz
  Camera-Augmented Mobile C-arm (CAMC) Application: 3D Reconstruction Using a Low-Cost Mobile C-arm
  Proceedings of the Second International Conference on Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention (MICCAI '99)

Unterhaltungsindustrie

• Bruce Thomas, Wayne Piekarsky
  The ARQuake Project
• John Underkoffler, A Luminous Room: Some Of It, Anyway, SIGGRAPH 1999
• Aaron Bobick, Stephen Intille, Jim Davis, Freedom Baird, Claudio Pinhanez, Lee Campbell, Yuri Ivanov, Arjan Schütte, Andy Wilson.
  The KidsRoom: A Perceptually-Based Interactive and Immersive Story Environment
  PRESENCE: Teleoperators and Virtual Environments, 8(4), August 1999. pp. 367-391., see also the project website.

Navigationssysteme

• S. Feiner, B. MacIntyre, T. Höllerer, and T. Webster.
  A Touring Machine: Prototyping 3D Mobile Augmented Reality Systems for Exploring the Urban Environment.
  In Proceedings of ISWC 1997, Boston (MA), 1997.
• Lalya Gaye, Ramia Mazé, Lars Erik Holmquist,
  SonicCity: The Urban Environment as a Musical Interface
  Proceedings of the 2003 Conference on New Interfaces for Musical Expression (NIME-03), Montreal, Canada
• Ronald Azuma, Bruce Hoff, Howard Neely III, Ron Sarfaty,
  A Motion-Stabilized Outdoor Augmented Reality System
  Proceedings of IEEE Virtual Reality `99 (Houston, TX, 13-17 March 1999)

Archäologie

• A. Hildebrand, P. Dahne, F. Seibert, I. T. Christou, A. Demiris, M. Diorinos, N. Ioannidis, L. Almeida, A. Diogo, J. Weidenhausen
  Archeoguide: An Augmented Reality based System for Personalized Tours in Cultural Heritage Sites
  
• George Papagiannakis
  Mixing Virtual and Real scenes in the site of ancient Pompeii
  Journal Of Computer Animation and Virtual Worlds, Dec 2004
• Vassilios Vlahakis
  Design and application of the LIFEPLUS Augmented Reality System for continuous, context-sensitive guided tours of indoor and outdoor cultural sites and museums
  The 4th International Symposium on Virtual Reality, Archaeology and Intelligent Cultural Heritage (VAST 2003)
• Bimber, O., Gatesy, S.M., Witmer, L.M., Raskar, R. and Encarnação, L.M.
  Merging Fossil Specimens with Computer-Generated Information
  IEEE Computer, September, pp. 45-50, 2002

Augmented Reality Effects in Computer Games

• Dieter Schmalstieg, Augmented Reality Techniques in Games,
  Proceedings of the 4th IEEE and ACM International Symposium on Mixed and Augmented Reality (ISMAR'05), pp. 176-177, Vienna, Austria, Oct. 2005.
• Your favorite Games

Weitere Möglichkeiten

• Archäologie (IGD: Athen, Pompeji)
• Medizin: Zeilhofer, ARsys Tricorder; MEDARPA

Teilnehmerkreis

Studierende im Grundstudium

• Mailingliste der Teilnehmer

Thema	Vortragender	Zeit	Folien	Handout
Trackingsysteme für Augmented Reality	Birkmeier, Martin	08:30 - 09:15		pdf
Head-Mounted Displaysysteme	Schneller, Mario	entfällt
Projektive Augmented Reality	Voegele, Michael	09:15 - 10:00		pdf
Augmented Reality in der Unterhaltungsindustrie	Georgieff, Vesko	10:15 - 11:00		pdf
Augmented Reality for Computer Games	Jadid, Adnane	11:00 - 11:45		pdf
Mittagspause
Augmented Reality in der Automobilindustrie	Hristo Ganchev	12:30 - 13:15		pdf
Augmented Reality in der Flugzeugindustrie	Atanas Atanasov	13:15 - 14:00		pdf
Augmented Reality in der Medizin 2		entfällt
Anwendungen von Augmented Reality in der Archäologie	Plecher, David	14:00 - 14:45		pdf
Handheld Augmented Reality	Aktas, Sertan	entfällt
Navigationssysteme mit Augmented Reality	Aurahan, Hoschmand	entfällt
Augmented Reality in der Medizin 1		entfällt
Augmented Reality im Fernsehen		entfällt

Empfehlenswert für

Informatikstudierende im 3. und 4. Semester, die sich nach einem Vertiefungsbereich im Hauptstudium umsehen.