Mitteilung vom 17.03.2004

Informatik-Student der Universität Paderborn sorgte mit Studienarbeit für Aufsehen bei Informatiker-Tagung

„Augmented Reality“ anschaulich an spielerischem Baukastensystem dargestellt - Industriereife u. a. beim Militär, in der Medizin und der Autoindustrie vorgesehen

Im Rahmen seiner Abschlussarbeit für den Abschluss als Bachelor hat der Informatik-Student Björn Schwerdtfeger von der Universität Paderborn ein „3D interaktives Baukastensystem unter Verwendung von Augmented Reality Techniken“ entwickelt. Hinter der komplexen Bezeichnung versteckt sich ein System zum Spielen mit virtuellen Bauklötzen in der realen Welt. Betreut wurde die Arbeit von Diplom-Informatiker Frank Götz und Prof. Dr. Gitta Domik.

„Die virtuellen Bauklötze ähneln den aus der realen Welt bekannten Legosteinen“, erklärt Schwerdtfeger, der inzwischen im 7. Semester studiert. Zuerst wollte er normale viereckige Bauklötze nehmen, aber dann wurden es doch diese Steine, „weil ich als kleiner Junge schon immer damit gespielt habe.“

Hinter der Studienarbeit des 24jährigen steckt aber mehr als nur ein Spielzeug, mit dem man zum Beispiel das Logo der Uni nachbauen oder Männchen und Blümchen auf die virtuelle Arbeitsplatte setzen kann. „Der Baukasten ist ein sehr anschauliches Beispiel für die Einsatzmöglichkeiten der Augmented Reality“, so Schwerdtfeger. Wie der Begriff schon sagt, wird die Realität erweitert. Der Benutzer betrachtet seine Umgebung durch eine Videobrille, an die eine Kamera montiert ist. Ein Computer ergänzt das Video der Kamera um virtuelle 3D-Objekte und gibt es an die Videobrille aus. Hat man die Brille vor Augen, dann scheint es, als ob sich in der realen Umgebung virtuelle Bauklötze befinden.

Um die Position zu finden, an denen die 3D-Objekte im Video erscheinen sollen, befinden sich im Raum kleine Pappkarten, genannt „Marker“, mit schwarzweißen Symbolen. Die Videokamera erkennt das Symbol auf dem Marker und stellt das zuvor zugeordnete Objekt dar – zum Beispiel einen Bauklotz. Um das möglich zu machen, musste Schwerdtfeger zunächst zwei Softwareprodukte verbinden: die Grafikbibliothek OpenSG (ein deutsches Forschungsprojekt) und das ARToolKit, das die Marker erkennt. Um das Logo der Uni darzustellen, sind 15 Marker nötig, die auf einer Platte angeordnet sind. Ein anderer Marker ist an einer Maus fixiert und macht diese zu einem dreidimensionalen Eingabegerät, mit der man zum Beispiel die Steine bewegen oder deren Farbe ändern kann.

Bei der Informatiker-Tagung in Bad Schussenried, auf der Schwerdtfeger seine Arbeit im letzten November vorstellte, fand sein 3D-Baukasten reges Interesse. Es gab sogar eine Notiz in der Computer-Zeitung, die wöchentlich von der Gesellschaft für Informatik herausgegeben wird. „Es ist ein neues und interessantes Forschungsgebiet mit viel Potenzial“, erklärt der Student sich seinen Erfolg. „Augmented Reality spielt in der Industrie erst seit einigen Jahren eine Rolle“, fügt Betreuter Götz hinzu. Seitdem können die Computer die Bilder schnell genug berechnen. Auch die Hardware braucht noch Zeit: „In fünf Jahren ist es vielleicht so weit, dass komfortable Brillen hergestellt werden“, schätzt Götz. Bis dahin müssen die Forscher mit gebastelten Prototypen auskommen – die Videokamera hat Schwerdtfeger selbst an die Videobrille geschraubt und die 3D-Maus geklebt.

Doch schon heute wird daran gearbeitet, die Augmented Reality industriereif zu machen: zum Beispiel beim Militär, der Medizin und der Autoindustrie. „Designer und Ingenieure konstruieren ihre Autos virtuell in 3D und Lebensgröße, das geht schneller und günstiger als am Zeichenbrett“, sagt Schwerdtfeger. „Ärzte projizieren das CT-Bild auf den Körper des Patienten und erhalten so einen Röntgenblick.“

Schwerdtfeger kann sich auch andere Einsatzgebiete vorstellen: „Computerspiele oder man könnte das Sofa aus dem Ikea-Katalog virtuell ins Zimmer stellen um zu sehen, ob es passt.“ Die zukünftigen Forschungsabsichten des Studenten sind allerdings ernsthafterer Natur, seine Diplomarbeit will er über den Einsatz von Augmented Reality im medizinischen Bereich oder der Autoindustrie schreiben. Und danach? „Mein momentaner Traumjob wäre in einem Startup, das Augmented Reality Technologien entwickelt.“

Foto: Der Informatik-Student Björn Schwerdtfeger (re.) von der Universität Paderborn entwickelte einen virtuellen Baukasten. Die Studienarbeit wurde betreut von Diplom-Informatiker Frank Götz.