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Augmented Reality
                                     Technik, Systeme, Potenziale, Funktionen,
                                     Einsatzgebiete




Virtual Dimension Center (VDC)
Auberlenstr. 13
70736 Fellbach



www.vdc-fellbach.de                                      info@vdc-fellbach.de                             Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0
© Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
VDC-Whitepaper Augmented Reality



Augmented Reality
Prinzipien und Chancen



                                       Reality, only better
                                                                       The Economist, Dezember 2007




                                                                                                                            xxx:
                                                                                                                            Agenda:
                                                                                                                            xxx
                                                                                                                            Grundlegendes
                                                                                                                            Nutzen
                                                                                                                            Technologiegrundlagen
                                                                                                                            Systemansätze
                                                                                                                            Anwendungsgebiete
                                                                                                                            Marktforschung


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                                                                                                           Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0
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                                                                                                                                   2
VDC-Whitepaper Augmented Reality



Grundgedanke
     Überlagerung natürlicher Sicht mit
      Computer-generierten Informationen
     Kontext-Sensitivität
                                                                                     Datenbrille
     Alpha-numerischer oder
      3D-Content


Historische Herkunft:
     Helme der Jetpiloten                                                 AR-Navigationshilfe



Alltagseinsatz:
     Unterhaltung, Tourismus                                                                                               xxx:
                                                                                                                            Agenda:
                                                                                                                            xxx

     Fahrerinformationssysteme in                                                    Sichthilfe,                           Grundlegendes
                                                                                allerdings noch                             Nutzen
      Frontscheiben von PKW:                                                  nicht überblendet                             Technologiegrundlagen
      Navigation, Nachtsicht                                                                                                Systemansätze
                                                                                                                            Anwendungsgebiete
                                                                                                                            Marktforschung


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                                                                                                           Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0
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                                                                                                                                   3
VDC-Whitepaper Augmented Reality



Prinzipielle Vorteile der Technologie AR
Kontextsensitive Darstellung Computer-generierter
Informationen unter Nutzung der realen Perspektive                                CAD-Model über
                                                                               physischem Prototyp
 Abgleich Realität vs. Modell einfach                                                    (metaio)

 Digitalisierung nicht immer / so umfangreich
  erforderlich
 Hohe Verständlichkeit durch Andocken der                                        Wartungshinweise
  Computergrafik an reales Objekt                                                          (NASA)

 Einsatz in Fällen, bei denen Handbuch schwierig

Funktionen                                                                    Einplanen Ausrüstung
                                                                                      in Fabrikhalle
                                                                                      (Volkswagen)
 Konsistenz-Checks digitales Modell – phys. Welt
                                                                                                                            xxx:
 Anleitung, Anweisung, Verdeutlichung,                                                                                     Agenda:
                                                                                                                            xxx
  Unterstützung im Arbeitsprozess                                                                                           Grundlegendes
                                                                                                                            Nutzen
                                                                            Anzeige von unter Putz
 Marketing, Unterhaltung                                                      verlegten Leitungen                          Technologiegrundlagen
                                                                                                                            Systemansätze
                                                                                 (Fraunhofer IGD)
 Visualisierung Zeitversatz                                                                                                Anwendungsgebiete
                                                                                                                            Marktforschung


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                                                                                                           Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0
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VDC-Whitepaper Augmented Reality



Technologiegrundlagen: Optical- vs. Video-See-Through
Optical-See-Through:
 Halb-durchlässiges Display oder Retinal-Display
 Vorteil:
  - reale Sicht unverzögert, natürliche Auflösung,
  - großer Sichtwinkel -> Benutzer sicher
 Nachteil:
  Referenzierung Auge-Brille-Umwelt sehr schwierig
  (Exaktheit und Latenz)
Video See-Through:
 undurchsichtiges Display
 Vorteil:
  - Augmentierung einfach & konsistent                                                                                      xxx:
                                                                                                                            Agenda:
                                                                                                                            xxx
 Nachteil:                                                                                                                 Grundlegendes

  - Einschränkung der Sicht                                                                                                 Nutzen
                                                                                                                            Technologiegrundlagen
  - mäßige Auflösung                                                                                                        Systemansätze
                                                                                                                            Anwendungsgebiete
                                                                                                                            Marktforschung


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                                                         info@vdc.fellbach.de                             Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0
                                                                                                           Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0
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VDC-Whitepaper Augmented Reality



Technologiegrundlagen: Tracking
Relation Computergraphik zu Umgebungsbild
muss bestimmt werden. 3 Möglichkeiten:
 markerbasiertes Tracking: Kamera „sieht“ auf
  physisches Muster (Marker), und überblendet
  diesen mit Graphik                                                                                      Marker in Umgebung
  - Vorteil: relativ schnell, zuverlässig
  - Nachteil: Marker anzubringen
 markerloses optisches Tracking: Umgebungsbild wird mit
  3D-Umgebungsmodell im Rechner verglichen, Position
  der Kamera daraus errechnet
  - Vorteil: keine Marker anzubringen
  - Nachteil: Umgebungsmodell muss bekannt sein,                                                          Mustererkennung

    sehr rechenaufwändig, langsam
                                                                                                                                  xxx:
 Nicht-optisches Tracking der Kamera,                                                                                            Agenda:
                                                                                                                                  xxx

  z.B. mechanisch, elektromagnetisch                                                                                              Grundlegendes
                                                                                                                                  Nutzen
  - Vorteil: je nach System schnell und präzise                                                                                   Technologiegrundlagen
  - Nachteil: zusätzliches System, kleiner Arbeitsraum,                                                                           Systemansätze
                                                                                                                                  Anwendungsgebiete
    evtl. Störeinflüsse                                                                               Kamera auf Messarm
                                                                                                                                  Marktforschung


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VDC-Whitepaper Augmented Reality



Technologiegrundlagen: Tracking
 elektromagnetisches Tracking
  - Vorteil: schnell, kostengünstig, durchdringt Gewebe
  - Nachteil: kein Metall, Störfelder                                                             Elektromagnetischer Tracker

 Ultraschall-Tracking
  - Vorteil: schnell, kostengünstig
  - Nachteil: bei Verdeckungen
 Optisches Tracking (mit Infrarot)                                                               Ultraschall-Tracker
  - Vorteil: sehr schnell
  - Nachteil: hohe Kosten, Verdeckungen
 Mechanisches Tracking
  - Vorteil: sehr schnell, kostengünstig
  - Nachteil: kleiner Arbeitsraum,
    Einschränkung des Benutzers                                                                   Optischer Tracker
                                                                                                                                  xxx:
                                                                                                                                  Agenda:
                                                                                                                                  xxx
                                                                                                                                  Grundlegendes
                                                                                                                                  Nutzen
                                                                                                                                  Technologiegrundlagen
                                                                                                                                  Systemansätze
                                                                                                                                  Anwendungsgebiete
                                                                                                  Gelenkarm, mechanisch erfasst   Marktforschung


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VDC-Whitepaper Augmented Reality



Technologiegrundlagen: Schneiden verdeckter Bereiche (Clipping)
Problemstellung:
Die anzuzeigende 3D-Graphik dürfte u.U. vom
realen Objekt verdeckt sein. Dieser Bereich darf
nicht angezeigt werden.
Möglichkeiten
 3D-Modell der Realität vorhanden
  - damit wird errechnet, was verdeckt ist
    und nicht gezeichnet werden darf                                                          verdeckter Bereich des violetten
  - Nachteil: 3D-Modell zu erstellen                                                       Bauteils (links) wird nicht gezeichnet

 Kein Wegschneiden, sondern nur
  Betrachtungen nur entlang von Störkanten
  - kein 3D-Modell der Realität notwendig
  - Betrachter muss Inkonsistenzen/Kollisionen                                                                                      xxx:
                                                                                                                                    Agenda:
                                                                                                                                    xxx
    selbst erkennen                                                                                                                 Grundlegendes
                                                                                                                                    Nutzen
                                                                                                                                    Technologiegrundlagen
                                                                                                                                    Systemansätze
                                                                                                                                    Anwendungsgebiete
                                                                               Kollisionsanalyse: Sicht entlang der Störkante       Marktforschung


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VDC-Whitepaper Augmented Reality



Systemansätze
Head mounted display (HMD), video-see-through
 Relation Auge – Anzeige - Kamera (mechanisch)
  determiniert
 Marker-basiertes Tracking
 Vorteile: sehr einfache Verwendung, konsistentes Bild
 Nachteile: eingeschränkte Sicht, geringe Auflösung,
                                                                                                   HMD mit integrierten Kameras,
  Tragekomfort, Unsicherheit                                                                                    Blick durch HMD


Head Mounted Display (HMD), optical see through
 transparentes Display oder Laserprojektion in das Auge
 Vorteile: natürliches Sichtfeld, unverzögerte
  Wahrnehmung, Sicherheit                                                                                                          xxx:
                                                                                                                                   Agenda:
                                                                                                                                   xxx
                                                                                                                                   Grundlegendes
 Nachteile: Referenzierung Auge – Anzeige – Umwelt                                                                                Nutzen
  sehr schwierig (kleinste Versätze am Kopf bereits                                                                                Technologiegrundlagen
                                                                                                                                   Systemansätze
  problematisch)                                                                                            transparentes HMD,
                                                                                                                                   Anwendungsgebiete
                                                                                                           Einsatz bei der NASA    Marktforschung


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VDC-Whitepaper Augmented Reality



Systemansätze
Projektions-AR
 Benutzer sieht auf projizierte Fläche oder durch
  projizierte Fläche hindurch (optical see through)
 Im Gegensatz zu HMD jedoch Benutzer beweglich                                                              Weginformationen,
                                                                                                    in die Frontscheibe projiziert
  vor Projektionsfläche
 Benutzer muss in bei 3D-Content getrackt werden
 bei bewegter Projektionsfläche muss diese ebenfalls
  getrackt werden
 Vorteile: komfortabel, natürliche Sicht
                                                                                                Editieren und Anzeigen einer
 Nachteile: Projektionsfläche muss vorhanden sein,                                       Roboterbahn auf dem Produkt (TUM)
  Konsistenz Auge – Projektionsfläche – Umwelt
  schwierig (bes. bei optical-see-through)                                                                                           xxx:
                                                                                                                                     Agenda:
                                                                                                                                     xxx
                                                                                                                                     Grundlegendes
                                                                                                                                     Nutzen
                                                                                                                                     Technologiegrundlagen
                                                                                                                                     Systemansätze
                                                                                                                Raumnutzung,         Anwendungsgebiete
                                                                                        auf eine davor liegende Wand projiziert      Marktforschung


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VDC-Whitepaper Augmented Reality



Systemansätze
Handheld-Geräte mit integrierter Kamera, mobil
 Marker-basiertes Tracking, markerloses Tracking
  über Bilderkennung
 Hybrides Tracking mit Trägheitssensor
 Vorteile: sehr einfach, mobil
                                                                                   Mobiltelefon oder MDA mit integrierter Kamera
 Nachteile: kleines Display, geringe Auflösung,                                                        und augmentierter Sicht

  Content nicht in der natürlichen Sicht


Handheld-Geräte, fixiert
                                                                                 AR-Fernrohr, AR-Fernglas, mechanisch getrackt
 Mechanisches Tracking
 meist Kamera als Objektiv, Display als Okular                                                                                    xxx:
                                                                                                                                   Agenda:
                                                                                                                                   xxx
 Vorteile: sehr schnelles Tracking, robust,                                                                                       Grundlegendes
  einfach in der Bedienung, diebstahlsicher                                                                                        Nutzen
                                                                                                                                   Technologiegrundlagen
                                                                                                                                   Systemansätze
                                                                  AR-Bildschirm, durch den CT-/MRT-Daten angezeigt werden,         Anwendungsgebiete
                                                                                                       mechanisch getrackt         Marktforschung


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VDC-Whitepaper Augmented Reality



Systemansätze
Offline-AR
     Kamera und Anzeige getrennt,
      Display wird nicht mehr geführt
                                                                                  Marker drucken, auslegen, Szene fotograferen,
     Bildaufnahme, Augmentierung                                                                       augmentieren, bewerten
      und Anzeige u.U. nicht zeitsynchron
     auch Arbeit mit Standbildern
      (Digitalfotographie)
     Vorteile: hochauflösende Digitalfotographie
      einsetzbar (Präzision), komfortabel,
      Akzeptanz, Umsetzbarkeit                                                                  Kamera, Bildschirm und Benutzer
                                                                                                   an verschiedenen Positionen
     Nachteile: Aufnahme und Auswertung
      nicht mehr gemeinsam, Perspektive der Kamera
                                                                                                                                  xxx:
      muss nicht mehr eigene Perspektive sein                                                                                     Agenda:
                                                                                                                                  xxx
                                                                                                                                  Grundlegendes
                                                                                                                                  Nutzen
                                                                                                                                  Technologiegrundlagen
                                                                                                                                  Systemansätze
                                                                                                                                  Anwendungsgebiete
                                                        nur Kamera an mechanischem Messarm befestigt, Bildschirm stationär        Marktforschung


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VDC-Whitepaper Augmented Reality



AR-Anwendungsgebiete
Konsistenz-Checks Modell - Umwelt
 Überprüfung Modell
  - Simulation korrekt?
  - Konstruktion korrekt?                           Überlagerung digitales Crashmodell über Versuch: wie gut ist das Modell?




                                      Überlagerung digitales Strömungsmodell über Versuch: wie gut ist das Modell? (HLRS)



                                                                                                                               xxx:
                                                                                                                               Agenda:
                                                                                                                               xxx
                                                                                                                               Grundlegendes
                                                                                                                               Nutzen
                                                                                                                               Technologiegrundlagen
                                                                                                                               Systemansätze
                                        Überlagerung Leitungskonstruktion über physisches Bauteil: gut konstruiert? (metaio)   Anwendungsgebiete
                                                                                                                               Marktforschung


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                                                                                                                                   13
VDC-Whitepaper Augmented Reality



AR-Anwendungsgebiete
Konsistenz-Checks Modell – Umwelt
 Überprüfung Umwelt
  - umgesetzt wie geplant?
  - Qualitätssicherung                            Überprüfung der gesetzten Schweißbolzen: realisiert wie geplant? (metaio)
    Prototyping




                                                Überprüfung eines Industriearbeitplatzes: alles im Greifraum? (Volkswagen)




                                                                                                                              xxx:
                                                                                                                              Agenda:
                                                                                                                              xxx
                                                                                                                              Grundlegendes
                                                                                                                              Nutzen
                                                                                                                              Technologiegrundlagen
                                                                                                                              Systemansätze
                                                                                                                              Anwendungsgebiete
                     Überprüfung von Anordnung und Fördertechnik: kollisionsfrei für neue Einbringungen? (Volkswagen)         Marktforschung


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VDC-Whitepaper Augmented Reality



AR-Anwendungsgebiete
 Anleitung, Anweisung,
  Verdeutlichung,
  Unterstützung im Arbeitsprozess

                                                                                                Kabelkonfektionierung (Boeing)




                                                                                                 Wartungsunterstützung (BMW)


                                                                                                                                  xxx:
                                                                                                                                  Agenda:
                                                                                                                                  xxx
                                                                                                                                  Grundlegendes
                                                                                                                                  Nutzen
                                                                                                                                  Technologiegrundlagen
                                                                                                                                  Systemansätze
                                                                                                                                  Anwendungsgebiete
                                                                                                      Reparaturanleitung (NASA)   Marktforschung


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                                                                                                              Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0
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VDC-Whitepaper Augmented Reality



AR-Anwendungsgebiete
 Anleitung, Anweisung,
  Verdeutlichung,
  Unterstützung im Arbeitsprozess

                                                                    Anzeige von Nicht-Sichtbarem: Sensordaten auf Maschine




                                                                        Anzeige von Nicht-Sichtbarem: Infrastruktur unter Putz



                                                                                                                                 xxx:
                                                                                                                                 Agenda:
                                                                                                                                 xxx
                                                                                                                                 Grundlegendes
                                                                                                                                 Nutzen
                                                                                                                                 Technologiegrundlagen
                                                                                                                                 Systemansätze
                                                                                                                                 Anwendungsgebiete
                                                                Zuweisung logistischer Informationen im Warenlager mit RFID
                                                                                                                                 Marktforschung


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VDC-Whitepaper Augmented Reality



AR-Anwendungsgebiete
 Anleitung, Anweisung,
  Verdeutlichung,
  Unterstützung im Arbeitsprozess


                                                                  Navigation: der nächste U-Bahn-Schacht in Paris (iPhone)




                                                                                                          Navigation im PKW



                                                                                                                              xxx:
                                                                                                                              Agenda:
                                                                                                                              xxx
                                                                                                                              Grundlegendes
                                                                                                                              Nutzen
                                                                                                                              Technologiegrundlagen
                                                                                                                              Systemansätze
                                                                                                                              Anwendungsgebiete
               Produktkonfiguration am Produkt                  OP-Unterstützung durch Überlagerung von CT-/MRT-Daten         Marktforschung


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VDC-Whitepaper Augmented Reality



AR-Anwendungsgebiete
 Marketing, Unterhaltung



                                                                                          Präsentation Messe: Show (metaio)




                                                        Präsentation Messe: Erläuterungen Technik / Verborgenes(metaio)




                                                                                                                                 xxx:
                                                                                                                                 Agenda:
                                                                                                                                 xxx
                                                                                                                                 Grundlegendes
                                                                                                                                 Nutzen
                                                                                                                                 Technologiegrundlagen
                                                                                                                                 Systemansätze
                                                                                                                                 Anwendungsgebiete
                                                          Crossmedia Print, online & live: Interaktiver Print-Katalog (metaio)
                                                                                                                                 Marktforschung


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VDC-Whitepaper Augmented Reality



AR-Anwendungsgebiete
 Marketing, Unterhaltung




                                                                           Point of Sales: Augmentierte Verpackung bei LEGO




                                                                                        Point of Sales: Virtuelle Anprobe mit AR


                                                                                                                                   xxx:
                                                                                                                                   Agenda:
                                                                                                                                   xxx
                                                                                                                                   Grundlegendes
                                                                                                                                   Nutzen
                                                                                                                                   Technologiegrundlagen
                                                                                                                                   Systemansätze
                                                                                                                                   Anwendungsgebiete
                                                                                      Webanwendung: Kleidungs-Konfigurator         Marktforschung


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                                                                                                                                      19
VDC-Whitepaper Augmented Reality



AR-Anwendungsgebiete
 Marketing, Unterhaltung



                                                                                       Augmentierte Spiele-Figuren und Karten




                                                  Definition eines gemeinsames Spielraums durch einen Marker, Interaktion



                                                                                                                                xxx:
                                                                                                                                Agenda:
                                                                                                                                xxx
                                                                                                                                Grundlegendes
                                                                                                                                Nutzen
                                                                                                                                Technologiegrundlagen
                                                                                                                                Systemansätze
                                                                                                          Geo-Gaming mit AR     Anwendungsgebiete
                                                                                                                                Marktforschung


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                                                         info@vdc.fellbach.de                              Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0
                                                                                                            Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0
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VDC-Whitepaper Augmented Reality



AR-Anwendungsgebiete
Visualisierung Zeitversatz
 Blick in die Zukunft oder Vergangenheit




                                                              Zukunftsprojektion eines Bauvorhabens an Baustelle (Fh-IGD)




                                                                                                                                 xxx:
                                                                                                                                 Agenda:
                                                                                                                                 xxx
                                                                                                                                 Grundlegendes
                                                                                                                                 Nutzen
                                                                                                                                 Technologiegrundlagen
                                                                                                                                 Systemansätze
                                                                                           Virtuelle Archäologie an Fundstelle   Anwendungsgebiete
                                                                                                                                 Marktforschung


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VDC-Whitepaper Augmented Reality



Gartner’s top 10 disruptive technologies 2008-2012
 Multicore and hybrid processors
 Virtualisation and
  fabric computing
 Social networks and
  social software
 Cloud computing and
  cloud/web platforms
 Web mashups
 User Interface
 Ubiquitous computing
 Contextual computing
                                                                                                                            xxx:
 Augmented reality                                                                                                         Agenda:
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 Semantics                                                                                                                 Nutzen
                                                                                                                            Technologiegrundlagen
                                                                                                                            Systemansätze
                                                                                                                            Anwendungsgebiete
                                                                                                                            Marktforschung


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                                                         info@vdc.fellbach.de                             Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0
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                                                                                                                                   22
VDC-Whitepaper Augmented Reality




                                                                                                                            xxx:
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                                                                                                                            Nutzen
                                                                                                                            Technologiegrundlagen
                                                                                                                            Systemansätze
                                                                                                                            Anwendungsgebiete
                                                                                                                            Marktforschung


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VDC-Whitepaper Augmented Reality



Übersicht AR-Unternehmen in der Wertschöpfungskette
Übersicht von VentureBeat




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                                                                                                                            Nutzen
                                                                                                                            Technologiegrundlagen
                                                                                                                            Systemansätze
                                                                                                                            Anwendungsgebiete
                                                                                                                            Marktforschung


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                                                         info@vdc.fellbach.de                             Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0
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VDC-Whitepaper Augmented Reality




                                                                 Das Thema interessiert Sie
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                                                                                                             Nutzen
                                                               Virtual Dimension Center (VDC)                Technologiegrundlagen
                                                                                                             Systemansätze
                                                               Auberlenstr. 13                               Anwendungsgebiete
                                                               70736 Fellbach                                Marktforschung

                                                               info@vdc-fellbach.de
www.vdc-fellbach.de
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Augmented Reality: VDC Whitepaper

  • 1. Augmented Reality Technik, Systeme, Potenziale, Funktionen, Einsatzgebiete Virtual Dimension Center (VDC) Auberlenstr. 13 70736 Fellbach www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC
  • 2. VDC-Whitepaper Augmented Reality Augmented Reality Prinzipien und Chancen Reality, only better The Economist, Dezember 2007 xxx: Agenda: xxx Grundlegendes Nutzen Technologiegrundlagen Systemansätze Anwendungsgebiete Marktforschung www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 2
  • 3. VDC-Whitepaper Augmented Reality Grundgedanke  Überlagerung natürlicher Sicht mit Computer-generierten Informationen  Kontext-Sensitivität Datenbrille  Alpha-numerischer oder 3D-Content Historische Herkunft:  Helme der Jetpiloten AR-Navigationshilfe Alltagseinsatz:  Unterhaltung, Tourismus xxx: Agenda: xxx  Fahrerinformationssysteme in Sichthilfe, Grundlegendes allerdings noch Nutzen Frontscheiben von PKW: nicht überblendet Technologiegrundlagen Navigation, Nachtsicht Systemansätze Anwendungsgebiete Marktforschung www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 3
  • 4. VDC-Whitepaper Augmented Reality Prinzipielle Vorteile der Technologie AR Kontextsensitive Darstellung Computer-generierter Informationen unter Nutzung der realen Perspektive CAD-Model über physischem Prototyp  Abgleich Realität vs. Modell einfach (metaio)  Digitalisierung nicht immer / so umfangreich erforderlich  Hohe Verständlichkeit durch Andocken der Wartungshinweise Computergrafik an reales Objekt (NASA)  Einsatz in Fällen, bei denen Handbuch schwierig Funktionen Einplanen Ausrüstung in Fabrikhalle (Volkswagen)  Konsistenz-Checks digitales Modell – phys. Welt xxx:  Anleitung, Anweisung, Verdeutlichung, Agenda: xxx Unterstützung im Arbeitsprozess Grundlegendes Nutzen Anzeige von unter Putz  Marketing, Unterhaltung verlegten Leitungen Technologiegrundlagen Systemansätze (Fraunhofer IGD)  Visualisierung Zeitversatz Anwendungsgebiete Marktforschung www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 4
  • 5. VDC-Whitepaper Augmented Reality Technologiegrundlagen: Optical- vs. Video-See-Through Optical-See-Through:  Halb-durchlässiges Display oder Retinal-Display  Vorteil: - reale Sicht unverzögert, natürliche Auflösung, - großer Sichtwinkel -> Benutzer sicher  Nachteil: Referenzierung Auge-Brille-Umwelt sehr schwierig (Exaktheit und Latenz) Video See-Through:  undurchsichtiges Display  Vorteil: - Augmentierung einfach & konsistent xxx: Agenda: xxx  Nachteil: Grundlegendes - Einschränkung der Sicht Nutzen Technologiegrundlagen - mäßige Auflösung Systemansätze Anwendungsgebiete Marktforschung www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 5
  • 6. VDC-Whitepaper Augmented Reality Technologiegrundlagen: Tracking Relation Computergraphik zu Umgebungsbild muss bestimmt werden. 3 Möglichkeiten:  markerbasiertes Tracking: Kamera „sieht“ auf physisches Muster (Marker), und überblendet diesen mit Graphik Marker in Umgebung - Vorteil: relativ schnell, zuverlässig - Nachteil: Marker anzubringen  markerloses optisches Tracking: Umgebungsbild wird mit 3D-Umgebungsmodell im Rechner verglichen, Position der Kamera daraus errechnet - Vorteil: keine Marker anzubringen - Nachteil: Umgebungsmodell muss bekannt sein, Mustererkennung sehr rechenaufwändig, langsam xxx:  Nicht-optisches Tracking der Kamera, Agenda: xxx z.B. mechanisch, elektromagnetisch Grundlegendes Nutzen - Vorteil: je nach System schnell und präzise Technologiegrundlagen - Nachteil: zusätzliches System, kleiner Arbeitsraum, Systemansätze Anwendungsgebiete evtl. Störeinflüsse Kamera auf Messarm Marktforschung www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 6
  • 7. VDC-Whitepaper Augmented Reality Technologiegrundlagen: Tracking  elektromagnetisches Tracking - Vorteil: schnell, kostengünstig, durchdringt Gewebe - Nachteil: kein Metall, Störfelder Elektromagnetischer Tracker  Ultraschall-Tracking - Vorteil: schnell, kostengünstig - Nachteil: bei Verdeckungen  Optisches Tracking (mit Infrarot) Ultraschall-Tracker - Vorteil: sehr schnell - Nachteil: hohe Kosten, Verdeckungen  Mechanisches Tracking - Vorteil: sehr schnell, kostengünstig - Nachteil: kleiner Arbeitsraum, Einschränkung des Benutzers Optischer Tracker xxx: Agenda: xxx Grundlegendes Nutzen Technologiegrundlagen Systemansätze Anwendungsgebiete Gelenkarm, mechanisch erfasst Marktforschung www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 7
  • 8. VDC-Whitepaper Augmented Reality Technologiegrundlagen: Schneiden verdeckter Bereiche (Clipping) Problemstellung: Die anzuzeigende 3D-Graphik dürfte u.U. vom realen Objekt verdeckt sein. Dieser Bereich darf nicht angezeigt werden. Möglichkeiten  3D-Modell der Realität vorhanden - damit wird errechnet, was verdeckt ist und nicht gezeichnet werden darf verdeckter Bereich des violetten - Nachteil: 3D-Modell zu erstellen Bauteils (links) wird nicht gezeichnet  Kein Wegschneiden, sondern nur Betrachtungen nur entlang von Störkanten - kein 3D-Modell der Realität notwendig - Betrachter muss Inkonsistenzen/Kollisionen xxx: Agenda: xxx selbst erkennen Grundlegendes Nutzen Technologiegrundlagen Systemansätze Anwendungsgebiete Kollisionsanalyse: Sicht entlang der Störkante Marktforschung www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 8
  • 9. VDC-Whitepaper Augmented Reality Systemansätze Head mounted display (HMD), video-see-through  Relation Auge – Anzeige - Kamera (mechanisch) determiniert  Marker-basiertes Tracking  Vorteile: sehr einfache Verwendung, konsistentes Bild  Nachteile: eingeschränkte Sicht, geringe Auflösung, HMD mit integrierten Kameras, Tragekomfort, Unsicherheit Blick durch HMD Head Mounted Display (HMD), optical see through  transparentes Display oder Laserprojektion in das Auge  Vorteile: natürliches Sichtfeld, unverzögerte Wahrnehmung, Sicherheit xxx: Agenda: xxx Grundlegendes  Nachteile: Referenzierung Auge – Anzeige – Umwelt Nutzen sehr schwierig (kleinste Versätze am Kopf bereits Technologiegrundlagen Systemansätze problematisch) transparentes HMD, Anwendungsgebiete Einsatz bei der NASA Marktforschung www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 9
  • 10. VDC-Whitepaper Augmented Reality Systemansätze Projektions-AR  Benutzer sieht auf projizierte Fläche oder durch projizierte Fläche hindurch (optical see through)  Im Gegensatz zu HMD jedoch Benutzer beweglich Weginformationen, in die Frontscheibe projiziert vor Projektionsfläche  Benutzer muss in bei 3D-Content getrackt werden  bei bewegter Projektionsfläche muss diese ebenfalls getrackt werden  Vorteile: komfortabel, natürliche Sicht Editieren und Anzeigen einer  Nachteile: Projektionsfläche muss vorhanden sein, Roboterbahn auf dem Produkt (TUM) Konsistenz Auge – Projektionsfläche – Umwelt schwierig (bes. bei optical-see-through) xxx: Agenda: xxx Grundlegendes Nutzen Technologiegrundlagen Systemansätze Raumnutzung, Anwendungsgebiete auf eine davor liegende Wand projiziert Marktforschung www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 10
  • 11. VDC-Whitepaper Augmented Reality Systemansätze Handheld-Geräte mit integrierter Kamera, mobil  Marker-basiertes Tracking, markerloses Tracking über Bilderkennung  Hybrides Tracking mit Trägheitssensor  Vorteile: sehr einfach, mobil Mobiltelefon oder MDA mit integrierter Kamera  Nachteile: kleines Display, geringe Auflösung, und augmentierter Sicht Content nicht in der natürlichen Sicht Handheld-Geräte, fixiert AR-Fernrohr, AR-Fernglas, mechanisch getrackt  Mechanisches Tracking  meist Kamera als Objektiv, Display als Okular xxx: Agenda: xxx  Vorteile: sehr schnelles Tracking, robust, Grundlegendes einfach in der Bedienung, diebstahlsicher Nutzen Technologiegrundlagen Systemansätze AR-Bildschirm, durch den CT-/MRT-Daten angezeigt werden, Anwendungsgebiete mechanisch getrackt Marktforschung www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 11
  • 12. VDC-Whitepaper Augmented Reality Systemansätze Offline-AR  Kamera und Anzeige getrennt, Display wird nicht mehr geführt Marker drucken, auslegen, Szene fotograferen,  Bildaufnahme, Augmentierung augmentieren, bewerten und Anzeige u.U. nicht zeitsynchron  auch Arbeit mit Standbildern (Digitalfotographie)  Vorteile: hochauflösende Digitalfotographie einsetzbar (Präzision), komfortabel, Akzeptanz, Umsetzbarkeit Kamera, Bildschirm und Benutzer an verschiedenen Positionen  Nachteile: Aufnahme und Auswertung nicht mehr gemeinsam, Perspektive der Kamera xxx: muss nicht mehr eigene Perspektive sein Agenda: xxx Grundlegendes Nutzen Technologiegrundlagen Systemansätze Anwendungsgebiete nur Kamera an mechanischem Messarm befestigt, Bildschirm stationär Marktforschung www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 12
  • 13. VDC-Whitepaper Augmented Reality AR-Anwendungsgebiete Konsistenz-Checks Modell - Umwelt  Überprüfung Modell - Simulation korrekt? - Konstruktion korrekt? Überlagerung digitales Crashmodell über Versuch: wie gut ist das Modell? Überlagerung digitales Strömungsmodell über Versuch: wie gut ist das Modell? (HLRS) xxx: Agenda: xxx Grundlegendes Nutzen Technologiegrundlagen Systemansätze Überlagerung Leitungskonstruktion über physisches Bauteil: gut konstruiert? (metaio) Anwendungsgebiete Marktforschung www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 13
  • 14. VDC-Whitepaper Augmented Reality AR-Anwendungsgebiete Konsistenz-Checks Modell – Umwelt  Überprüfung Umwelt - umgesetzt wie geplant? - Qualitätssicherung Überprüfung der gesetzten Schweißbolzen: realisiert wie geplant? (metaio) Prototyping Überprüfung eines Industriearbeitplatzes: alles im Greifraum? (Volkswagen) xxx: Agenda: xxx Grundlegendes Nutzen Technologiegrundlagen Systemansätze Anwendungsgebiete Überprüfung von Anordnung und Fördertechnik: kollisionsfrei für neue Einbringungen? (Volkswagen) Marktforschung www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 14
  • 15. VDC-Whitepaper Augmented Reality AR-Anwendungsgebiete  Anleitung, Anweisung, Verdeutlichung, Unterstützung im Arbeitsprozess Kabelkonfektionierung (Boeing) Wartungsunterstützung (BMW) xxx: Agenda: xxx Grundlegendes Nutzen Technologiegrundlagen Systemansätze Anwendungsgebiete Reparaturanleitung (NASA) Marktforschung www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 15
  • 16. VDC-Whitepaper Augmented Reality AR-Anwendungsgebiete  Anleitung, Anweisung, Verdeutlichung, Unterstützung im Arbeitsprozess Anzeige von Nicht-Sichtbarem: Sensordaten auf Maschine Anzeige von Nicht-Sichtbarem: Infrastruktur unter Putz xxx: Agenda: xxx Grundlegendes Nutzen Technologiegrundlagen Systemansätze Anwendungsgebiete Zuweisung logistischer Informationen im Warenlager mit RFID Marktforschung www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 16
  • 17. VDC-Whitepaper Augmented Reality AR-Anwendungsgebiete  Anleitung, Anweisung, Verdeutlichung, Unterstützung im Arbeitsprozess Navigation: der nächste U-Bahn-Schacht in Paris (iPhone) Navigation im PKW xxx: Agenda: xxx Grundlegendes Nutzen Technologiegrundlagen Systemansätze Anwendungsgebiete Produktkonfiguration am Produkt OP-Unterstützung durch Überlagerung von CT-/MRT-Daten Marktforschung www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 17
  • 18. VDC-Whitepaper Augmented Reality AR-Anwendungsgebiete  Marketing, Unterhaltung Präsentation Messe: Show (metaio) Präsentation Messe: Erläuterungen Technik / Verborgenes(metaio) xxx: Agenda: xxx Grundlegendes Nutzen Technologiegrundlagen Systemansätze Anwendungsgebiete Crossmedia Print, online & live: Interaktiver Print-Katalog (metaio) Marktforschung www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 18
  • 19. VDC-Whitepaper Augmented Reality AR-Anwendungsgebiete  Marketing, Unterhaltung Point of Sales: Augmentierte Verpackung bei LEGO Point of Sales: Virtuelle Anprobe mit AR xxx: Agenda: xxx Grundlegendes Nutzen Technologiegrundlagen Systemansätze Anwendungsgebiete Webanwendung: Kleidungs-Konfigurator Marktforschung www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 19
  • 20. VDC-Whitepaper Augmented Reality AR-Anwendungsgebiete  Marketing, Unterhaltung Augmentierte Spiele-Figuren und Karten Definition eines gemeinsames Spielraums durch einen Marker, Interaktion xxx: Agenda: xxx Grundlegendes Nutzen Technologiegrundlagen Systemansätze Geo-Gaming mit AR Anwendungsgebiete Marktforschung www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 20
  • 21. VDC-Whitepaper Augmented Reality AR-Anwendungsgebiete Visualisierung Zeitversatz  Blick in die Zukunft oder Vergangenheit Zukunftsprojektion eines Bauvorhabens an Baustelle (Fh-IGD) xxx: Agenda: xxx Grundlegendes Nutzen Technologiegrundlagen Systemansätze Virtuelle Archäologie an Fundstelle Anwendungsgebiete Marktforschung www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 21
  • 22. VDC-Whitepaper Augmented Reality Gartner’s top 10 disruptive technologies 2008-2012  Multicore and hybrid processors  Virtualisation and fabric computing  Social networks and social software  Cloud computing and cloud/web platforms  Web mashups  User Interface  Ubiquitous computing  Contextual computing xxx:  Augmented reality Agenda: xxx Grundlegendes  Semantics Nutzen Technologiegrundlagen Systemansätze Anwendungsgebiete Marktforschung www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 22
  • 23. VDC-Whitepaper Augmented Reality xxx: Agenda: xxx Grundlegendes Nutzen Technologiegrundlagen Systemansätze Anwendungsgebiete Marktforschung www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 23
  • 24. VDC-Whitepaper Augmented Reality Übersicht AR-Unternehmen in der Wertschöpfungskette Übersicht von VentureBeat xxx: Agenda: xxx Grundlegendes Nutzen Technologiegrundlagen Systemansätze Anwendungsgebiete Marktforschung www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 24
  • 25. VDC-Whitepaper Augmented Reality Das Thema interessiert Sie und Sie suchen Umsetzungspartner? Kontaktieren Sie uns. Wir suchen mit Ihnen den geeigneten Anbieter. xxx: Agenda: xxx Grundlegendes Nutzen Virtual Dimension Center (VDC) Technologiegrundlagen Systemansätze Auberlenstr. 13 Anwendungsgebiete 70736 Fellbach Marktforschung info@vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 www.vdc-fellbach.de www.vdc-fellbach.de info@vdc.fellbach.de Tel.: +49 (0) 711 58 53 09-0 © Kompetenzzentrum Virtuelle Realität und Kooperatives Engineering w. V. – Virtual Dimension Center VDC 25