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In Zusammenarbeit mit:
8. TANNER-Hochschulwettbewerb
für Technische Dokumentation
Team Westhoff
Ergebnis eingereicht durch
Sümeyya Karayurt
Duygu Kurtulus
Christina Sparwasser
Katalin Westhoff
von der
8.Tanner Hochschulwettbewerb
Produktsicherheit wird
großgeschrieben
Konzept zur Informationsoptimierung an Claas Maschinen
ausgearbeitet von
Sümeyya Karayurt, Duygu-Hamide Kurtulus, Christina
Sparwasser, Katalin Westhoff
1
8.Tanner Hochschulwettbewerb
Problemstellung und Ziel des Projekts
Ausganssituation:
Sicherheits- und Instruktionsaufkleber sind auf den
Landwirtschaftsmaschinen schon vorhanden
Problemstellung:
Aufkleber nicht eindeutig und nicht selbsterklärend
Zielsetzung:
Informationen über Aufkleber sollen kurz und aussagekräftig über ein
mobiles Endgerät abgerufen werden können
2
8.Tanner Hochschulwettbewerb
Gliederung
1.  Analyse
1.1. Definitionen
1.2. Brainstorming
1.3. Physical-World-Connection
1.4. Zielgruppendefinition
1.5. Anforderungsermittlung
2.  Design
2.1. Namensgebung und Icondesign
2.2. Use-Case-Diagramm
2.3. Paperprototype
2.4. Softwareprototype
3.  Implementierung
3.1. Technische Realisierung
4.  Knackpunkte
5.  Einschränkungen und Risiken
3
8.Tanner Hochschulwettbewerb
4
ADI Zyklus (iterative Vorgehensweise)
Analyse
Design
Implemen-
tierung
Ø  Brainstorming
Ø  Physical-World-Connection
Ø  Zielgruppendefinition
Ø  Anforderungsermittlung
Ø  Definitionen
8.Tanner Hochschulwettbewerb
5
Brainstorming
8.Tanner Hochschulwettbewerb
Definitionen
Augmented Reality:
•  Computergestützte/virtuelle Erweiterung der Realitätswahrnehmung
•  Interaktivität findet in Echtzeit statt
Marker
•  Tracking erfolgt über speziell angebrachte Marker (Ankerpunkt in der Realität)
•  Muster innerhalb der Marker dient der Identifizierung der entsprechenden
Zusatzinformation
6
8.Tanner Hochschulwettbewerb
7
Augmented Reality
Welche Technologie eignet sich zur Realisierung?
Location-based AR Image-based AR
GPS-Information Bilderkennung
Marker-based AR
Marker (z.B.Piktogramm)
QR-Code
Codeerkennung
Physical-World-Connection
8.Tanner Hochschulwettbewerb
Augmented Reality
Welche Technologie eignet sich zur Realisierung?
Location-based AR Image-based AR
GPS-Information Bilderkennung
Marker-based AR
Marker (z.B.Piktogramm)
QR-Code
Codeerkennung
Physical-World-Connection
7
8.Tanner Hochschulwettbewerb
8
-  Aufkleberbeschädigung
-  Anbringen der QR-Codes an verkaufte
Geräte
-  Zeit-/Kostenfaktor
-  Veränderung der Aufkleber (Vergrößerung)
-  Für kleinere Datenmengen geeignet
(Verlinkungen)
-  Textinhalte, keine multimedialen Inhalte
-  Gestalterische Möglichkeiten
eingeschränkt
+ Hoher Wiedererkennungswert
+ Kostenlose Erstellung/Reader
+ Sicheres/einfaches Matching garantiert
+ Echtzeit
QR-
Code
-  Aufkleberbeschädigung
-  Softwareabhängigkeit (zuständige App)
+ Keine Aufkleber Veränderung
notwendig
+ Zeit-/Kostenfaktor
+ Für größere Datenmengen geeignet
+ Multimediale Inhalte möglich
+ Einfaches Matching (Piktogramme)
+ Innovativ
+ Virtuelle und echte Realität lassen
überlagern
Marker
-based
AR
Physical-World-Connection
8.Tanner Hochschulwettbewerb
8
-  Aufkleberbeschädigung
-  Anbringen der QR-Codes an verkaufte
Geräte
-  Zeit-/Kostenfaktor
-  Veränderung der Aufkleber (Vergrößerung)
-  Für kleinere Datenmengen geeignet
(Verlinkungen)
-  Textinhalte, keine multimedialen Inhalte
-  Gestalterische Möglichkeiten
eingeschränkt
+ Hoher Wiedererkennungswert
+ Kostenlose Erstellung/Reader
+ Sicheres/einfaches Matching garantiert
+ Echtzeit
QR-
Code
-  Aufkleberbeschädigung
-  Softwareabhängigkeit (zuständige App)
+ Keine Aufkleber Veränderung
notwendig
+ Zeit-/Kostenfaktor
+ Für größere Datenmengen geeignet
+ Multimediale Inhalte möglich
+ Einfaches Matching (Piktogramme)
+ Innovativ
+ Virtuelle und echte Realität lassen
überlagern
Marker
-based
AR
Physical-World-Connection
-  Aufkleberbeschädigung
-  Anbringen der QR-Codes an verkaufte
Geräte
-  Zeit-/Kostenfaktor
-  Veränderung der Aufkleber (Vergrößerung)
-  Für kleinere Datenmengen geeignet
(Verlinkungen)
-  Textinhalte, keine multimedialen Inhalte
-  Gestalterische Möglichkeiten
eingeschränkt
+ Hoher Wiedererkennungswert
+ Kostenlose Erstellung/Reader
+ Sicheres/einfaches Matching garantiert
+ Echtzeit
QR-
Code
8.Tanner Hochschulwettbewerb
AR Browser AR App
Marker-based AR
•  Der Aufkleber muss nicht verändert werden, da das Piktogramm als Marker verwendet werden kann
•  Da die Anwendung sowohl online als auch offline verwendet werden soll, eignet sich ein Augmented
Reality Browser nicht.
Aus diesem Grunde orientiert sich unser Konzept an der Entwicklung einer eigenständige Applikation.
Physical-World-Connection
•  günstiger im Vergleich zu einer AR App
•  Bestehende Nutzerbasis,
•  Promotion durch etablierte Kanäle, z.B.
Junaio
•  freier in der Featurewahl
•  Offline nutzbar
•  Integration einer Datenbank
9
8.Tanner Hochschulwettbewerb
AR Browser AR App
Marker-based AR
•  Der Aufkleber muss nicht verändert werden, da das Piktogramm als Marker verwendet werden kann
•  Da die Anwendung sowohl online als auch offline verwendet werden soll, eignet sich ein Augmented
Reality Browser nicht.
Aus diesem Grunde orientiert sich unser Konzept an der Entwicklung einer eigenständige Applikation.
Physical-World-Connection
•  günstiger im Vergleich zu einer AR App
•  Bestehende Nutzerbasis,
•  Promotion durch etablierte Kanäle, z.B.
Junaio
•  freier in der Featurewahl
•  Offline nutzbar
•  Integration einer Datenbank
9
8.Tanner Hochschulwettbewerb
Zielgruppendefinition - Persona
10
Jürgen Hoffmann
Profil
•  56 Jahre
•  Landwirt
•  verheiratet, 2 Söhne
•  keine guten Smartphone & Tablet-
Kenntnisse
Beruf
•  Führt selbstständigen Familienbetrieb
•  Besitzt einige Maschinen, dadurch techn.
Grundkenntnisse
•  Studieren der Betriebsanleitung oft zu
zeitaufwändig
Erwartungen an das Produkt
•  Zeitsparend und eine einfache
Bedienung
•  Aussagekräftige, kurze Informationen
über gesuchten Aufkleber
Daniel Küpper
Profil
•  25 Jahre
•  Angestellter im Großbetrieb
•  ledig
•  Kann mit Smartphone & Tablets umgehen
Beruf
•  Flexibel, arbeitet mit unterschiedlichen
Maschinen
•  Besitzt erweitertes Technikverständnis
•  Oft zu faul eine Betriebsanleitung
aufzuschlagen
Erwartungen an das Produkt
•  Zeitsparend, schnell, flexibel
•  Aussagekräftige, kurze Infos über gesuchten
Aufkleber
8.Tanner Hochschulwettbewerb
11
Anforderungs-
analyse
(Festlegung der Anforderungen an das System)
Funktionale Anforderungen
•  Beschreibung dessen, was das
System tun soll
•  Bsp.: Das System soll mit Hilfe
der Kamera Bilder einscannen
können
Nicht-funktionale Anforderungen
•  Einschränkende Bedingung, wie die
funktionale Anforderung zu realisieren ist
•  Bsp.: der Identifizierungsvorgang muss in
höchstens 3 Sekunden abgeschlossen
sein
Anforderungsermittlung
8.Tanner Hochschulwettbewerb
12
Anforderungsermittlung
Funktionale Anforderungen
•  Der Benutzer kann den Aufkleber einscannen
•  Das System erkennt den Aufkleber
•  Das System zeigt weiterführende Information an
•  Das System ist für alle Claas Maschinen nutzbar
•  Der Benutzer kann auf eine integrierte Bedienungsanleitung zugreifen
•  Der Benutzer kann eine 3D Ansicht der Maschinen auswählen
•  Der Benutzer kann zwischen Fahrzeugtypen auswählen
•  Das System greift auf die Kamera zu
•  Verlinkung auf Bedienungsanleitung (Hyperlink)
8.Tanner Hochschulwettbewerb
13
Zuverlässigkeit
•  Bei nicht erkannten Aufklebern soll das System anstatt falscher Information eine Fehlermeldung ausgeben,
um physische und ökonomische Schäden an Mensch und Maschine zu vermeiden
Benutzbarkeit
•  Einfaches intuitiv bedienbares Interface
Wartbarkeit
•  System soll durch Updates an neue Anforderungen anpassbar sein
Effizienz
•  Aufmerksamkeitsspanne des Nutzers soll nicht überspannt werden
Portierbarkeit
•  Plattformunabhängigkeit
Offlinenutzung
•  System soll auch ohne Internetverbindung funktionieren, da die Nutzerumgebung dies verlangt
Nicht funktionale Anforderungen:
Anforderungsermittlung
8.Tanner Hochschulwettbewerb
14
ADI Zyklus (iterative Vorgehensweise)
Analyse
Design
Implemen-
tierung
Ø  Anwendungsfälle (Use-Case)
Ø  Paperprotoype (Storyboards)
Ø  Softwareprototyp
Ø  Namensgebung und Icondesign
8.Tanner Hochschulwettbewerb
Namensgebung & Icondesign
15
Namensgebung
Icondesign
Orientierung am Design bereits vorhandener Applikationen von Claas
CLAAS MATE
Matching Application for Tag Entities
AGROCOM LU AGROCOM NET CLAAS TELEMATICS
8.Tanner Hochschulwettbewerb
16
Anwendungsfälle/ Use-Case-Diagramm
8.Tanner Hochschulwettbewerb
Storyboard - Scannen
17
8.Tanner Hochschulwettbewerb
Storyboard - Scannen
18
8.Tanner Hochschulwettbewerb
Storyboard - Scannen
18
8.Tanner Hochschulwettbewerb
Storyboard - Scannen
18
8.Tanner Hochschulwettbewerb
Storyboard - Scannen
18
8.Tanner Hochschulwettbewerb
Storyboard – 3D Ansicht
19
5.
8.Tanner Hochschulwettbewerb
Storyboard – 3D Ansicht
19
5.
8.Tanner Hochschulwettbewerb
Storyboard – 3D Ansicht
19
5.
8.Tanner Hochschulwettbewerb
Storyboard – 3D Ansicht
19
5.
8.Tanner Hochschulwettbewerb
Storyboard – 3D Ansicht
19
5.
8.Tanner Hochschulwettbewerb
Storyboard – 3D Ansicht
19
5.
8.Tanner Hochschulwettbewerb
20
Software-Prototyp Scannen
1. Startbildschirm
•  Scan Tab wählen
2. Scanfunktion
•  Aufkleber scannen
•  Automatische
Weiterleitung zur
Informationsanzeige
3. Informationsanzeige
•  Zugehörige
Information wird
angezeigt
•  User kann den
Aufkleber als Favorit
makieren
4. Starbildschirm
•  Startbildschirm mit
bereits
hinzugefügtem
Favoriten
8.Tanner Hochschulwettbewerb
21
Software-Prototyp – 3D Ansicht
1. Starbildschirm
•  3D Tab
wählen
2. Kategorie
Auswahl
•  Futterernte
auswählen
3. Maschinen
Auswahl
•  Kombiwagen
wählen
4. 3D Ansicht
•  3D Ansicht mit roten
(Sicherheitsaufkleber) und
grünen (Instruktionsaufkleber)
Markierungen
•  Maschine beliebig zoomen und
drehen
•  Zur Informationsanzeige
Markierung wählen
5. Informationsanzeige
•  Information zur
gewählten
Markierung
8.Tanner Hochschulwettbewerb
4. Betriebsanleitung
Software-Prototyp Bedienungsanleitung
22
1. Startbildschirm 2. Auswahl der Kategorie 3. Auswahl der Maschine
•  Schritte 1-3 analog zur
vorherigen Folie (3D Ansicht)
•  Anzeige der zugehörige
Betriebsanleitung
•  Integrierte Suche nach
Schlagwörtern
•  Inhaltsverzeichnis mit
Hyperlinks
8.Tanner Hochschulwettbewerb
ADI Zyklus (iterative Vorgehensweise)
Analyse
Design
Implemen-
tierung
Ø  Bildaufnahme
Ø  Bildverarbeitung
Ø  Merkmalsextraktion
Ø  Klassifizierung
Ø  Ergebnis
Technische Realisierung
23
8.Tanner Hochschulwettbewerb
Der User erfasst das Bild des Aufklebers mit der
Videokamera auf seinem mobilen Endgerät
24
1. Bildaufnahme
Problem: Bildaufnahme nicht immer optimal
•  Lichtverhältnisse
•  Distanz
•  Dreck am Aufkleber
•  Beschädigung des Aufklebers
8.Tanner Hochschulwettbewerb
Optimierung der Aufnahme für die spätere Bildverarbeitung und Merkmalsextraktion
2. Bildvorverarbeitung
25
•  Grauwertbildung
o  Umwandlung des Farbbildes in Grauwertbild
•  Binarisierung
o  Transformation des Bildes in ein Schwarz-Weiß-Bild
Algorithmus zur Binarisierung:
wähle einen Schwellenwert t;
setze alle Pixel < t auf schwarz;
setze alle Pixel >= t auf weiß;
t=181 gewählt
8.Tanner Hochschulwettbewerb
26
2. Bildvorverarbeitung
•  Morphologische Filter
•  Dilatation: Ändere ein Pixel von „weiß“ zu „schwarz“ wenn
mindestens ein Nachbarpixel „schwarz“ ist.
•  Erosion: Ändere ein Pixel von „schwarz“ zu „weiß“ wenn
mindestens ein Nachbarpixel „weiß“ ist.
•  Modellbasierte Auswahl: Wissen über das Bild wird eingesetzt
•  Template Matching (Sicherheitsaufkleber)
•  im Bild wird nach gegebener Vorlage gesucht
•  (durch eingeschränktes Suchfeld, verkürzt sich die Laufzeit)
8.Tanner Hochschulwettbewerb
Suche nach markanten Stellen im Bild mit hohem Informationsgehalt
Lage muss aus dem Bild des Markers vollständig rekonstruiert werden können
27
3. Merkmalsextraktion
•  Canny-Algorithmus: Erkennung aller Kanten im Bild
o  Distanztransformation: alle Pixel mit dem Wert > 1 werden
entfernt
•  Zusammenhängende Kanten werden zu Konturen
zusammengefasst
•  Kreise suchen
•  Um Konturen zusammenzufügen ggf. nach Ellipsen
suchen
•  Harris-Corner-Detektor
o  Robust gegenüber Veränderung der Perspektive,
Helligkeit, Rotation, Skalierung etc.
o  effizient berechenbar
Ecken:
Keine Ecken:
Kombinierbare Schritte:
8.Tanner Hochschulwettbewerb
28
4. Klassifikation
Nächster Nachbar-Klassifikator:
•  für jeden Merkmalsvektor wird der
Abstand (z.B. Euklidische Distanz)
zum korrespondierenden Muster in
der Datenbank berechnet
•  Abstand soll minimal sein
•  Muster wird der Klasse (dem
Aufkleber) zugeordnet wo der
Abstand minimal war
Zuordnung eines Objekts (Aufkleber) zu einer in der
Datenbank vorhandenen Ähnlichkeitsklasse.
Klassenzugehörigkeit wird also aufgrund der
Merkmalseigenschaften entschieden
8.Tanner Hochschulwettbewerb
5. Ergebnis/Ausgabe
29
Möglichkeiten zur Informationsausgabe:
•  Videos
•  Bilder
Videos, echte AR lenken vom Wesentlichen ab und helfen nicht die Information aussagekräftig zu
vermitteln
Videos:
•  zu spielerisch
•  zeitaufwendig
•  für kurze Information nicht geeignet
•  benötigt sehr viel Speicher
Echte AR:
•  zu spielerisch
•  nicht aussagekräftig genug
Text in Kombination mit Bild
•  Hat man die Lesefähigkeit erworben, neigt man dazu kurze Textabschnitte zu lesen
•  Das Bild des Aufklebers verstärkt die Assoziation mit der richtigen Information
Stroop Test: Nennen Sie erst die Farben der
Wörter und stoppen Sie die Zeit. Nun lesen Sie
Farben. Vergleichen Sie die benötigten Zeiten.
•  „echte“ Augmented Reality (Überlappung von echter und virtueller Realität)
•  Textinformation
8.Tanner Hochschulwettbewerb
30
Wie soll die weiterführende Information angezeigt werden
•  Videos, AR Inhalte, Text...
Icondesign & Namensgebung
•  Orientierung an Claas Apps oder
Neugestaltung
•  Name mit Bedeutung
Knackpunkte
Technische Realisierung
•  Sind die Piktogramme überhaupt als Marker geeignet
•  was passiert wenn zwei Aufkleber dicht nebeneinander sind?
•  Bezüglich Klassifikation: Bayes oder Nächster-Nachbar-Klassifikator
8.Tanner Hochschulwettbewerb
30
Wie soll die weiterführende Information angezeigt werden
•  Videos, AR Inhalte, Text...
Icondesign & Namensgebung
•  Orientierung an Claas Apps oder
Neugestaltung
•  Name mit Bedeutung
Knackpunkte
Technische Realisierung
•  Sind die Piktogramme überhaupt als Marker geeignet
•  was passiert wenn zwei Aufkleber dicht nebeneinander sind?
•  Bezüglich Klassifikation: Bayes oder Nächster-Nachbar-Klassifikator
8.Tanner Hochschulwettbewerb
Einschränkungen und Risiken
31
Zielgruppenakzeptanz
•  Die meisten potentiellen Nutzer arbeiten schon längere Zeit mit den
Maschinen, deshalb könnten sie die Auseinandersetzung mit den Aufklebern
als unnötig empfinden
•  Hemmschwelle für Nutzer, die wenig Erfahrung im Umgang mit Smartphones/
Tablets haben
•  Zu stark beschädigte Aufkleber eventuell nicht mehr lesbar

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8. TANNER-Hochschulwettbewerb | Beitrag Team Westhoff (RWTH Aachen)

  • 1. In Zusammenarbeit mit: 8. TANNER-Hochschulwettbewerb für Technische Dokumentation Team Westhoff Ergebnis eingereicht durch Sümeyya Karayurt Duygu Kurtulus Christina Sparwasser Katalin Westhoff von der
  • 2. 8.Tanner Hochschulwettbewerb Produktsicherheit wird großgeschrieben Konzept zur Informationsoptimierung an Claas Maschinen ausgearbeitet von Sümeyya Karayurt, Duygu-Hamide Kurtulus, Christina Sparwasser, Katalin Westhoff 1
  • 3. 8.Tanner Hochschulwettbewerb Problemstellung und Ziel des Projekts Ausganssituation: Sicherheits- und Instruktionsaufkleber sind auf den Landwirtschaftsmaschinen schon vorhanden Problemstellung: Aufkleber nicht eindeutig und nicht selbsterklärend Zielsetzung: Informationen über Aufkleber sollen kurz und aussagekräftig über ein mobiles Endgerät abgerufen werden können 2
  • 4. 8.Tanner Hochschulwettbewerb Gliederung 1.  Analyse 1.1. Definitionen 1.2. Brainstorming 1.3. Physical-World-Connection 1.4. Zielgruppendefinition 1.5. Anforderungsermittlung 2.  Design 2.1. Namensgebung und Icondesign 2.2. Use-Case-Diagramm 2.3. Paperprototype 2.4. Softwareprototype 3.  Implementierung 3.1. Technische Realisierung 4.  Knackpunkte 5.  Einschränkungen und Risiken 3
  • 5. 8.Tanner Hochschulwettbewerb 4 ADI Zyklus (iterative Vorgehensweise) Analyse Design Implemen- tierung Ø  Brainstorming Ø  Physical-World-Connection Ø  Zielgruppendefinition Ø  Anforderungsermittlung Ø  Definitionen
  • 7. 8.Tanner Hochschulwettbewerb Definitionen Augmented Reality: •  Computergestützte/virtuelle Erweiterung der Realitätswahrnehmung •  Interaktivität findet in Echtzeit statt Marker •  Tracking erfolgt über speziell angebrachte Marker (Ankerpunkt in der Realität) •  Muster innerhalb der Marker dient der Identifizierung der entsprechenden Zusatzinformation 6
  • 8. 8.Tanner Hochschulwettbewerb 7 Augmented Reality Welche Technologie eignet sich zur Realisierung? Location-based AR Image-based AR GPS-Information Bilderkennung Marker-based AR Marker (z.B.Piktogramm) QR-Code Codeerkennung Physical-World-Connection
  • 9. 8.Tanner Hochschulwettbewerb Augmented Reality Welche Technologie eignet sich zur Realisierung? Location-based AR Image-based AR GPS-Information Bilderkennung Marker-based AR Marker (z.B.Piktogramm) QR-Code Codeerkennung Physical-World-Connection 7
  • 10. 8.Tanner Hochschulwettbewerb 8 -  Aufkleberbeschädigung -  Anbringen der QR-Codes an verkaufte Geräte -  Zeit-/Kostenfaktor -  Veränderung der Aufkleber (Vergrößerung) -  Für kleinere Datenmengen geeignet (Verlinkungen) -  Textinhalte, keine multimedialen Inhalte -  Gestalterische Möglichkeiten eingeschränkt + Hoher Wiedererkennungswert + Kostenlose Erstellung/Reader + Sicheres/einfaches Matching garantiert + Echtzeit QR- Code -  Aufkleberbeschädigung -  Softwareabhängigkeit (zuständige App) + Keine Aufkleber Veränderung notwendig + Zeit-/Kostenfaktor + Für größere Datenmengen geeignet + Multimediale Inhalte möglich + Einfaches Matching (Piktogramme) + Innovativ + Virtuelle und echte Realität lassen überlagern Marker -based AR Physical-World-Connection
  • 11. 8.Tanner Hochschulwettbewerb 8 -  Aufkleberbeschädigung -  Anbringen der QR-Codes an verkaufte Geräte -  Zeit-/Kostenfaktor -  Veränderung der Aufkleber (Vergrößerung) -  Für kleinere Datenmengen geeignet (Verlinkungen) -  Textinhalte, keine multimedialen Inhalte -  Gestalterische Möglichkeiten eingeschränkt + Hoher Wiedererkennungswert + Kostenlose Erstellung/Reader + Sicheres/einfaches Matching garantiert + Echtzeit QR- Code -  Aufkleberbeschädigung -  Softwareabhängigkeit (zuständige App) + Keine Aufkleber Veränderung notwendig + Zeit-/Kostenfaktor + Für größere Datenmengen geeignet + Multimediale Inhalte möglich + Einfaches Matching (Piktogramme) + Innovativ + Virtuelle und echte Realität lassen überlagern Marker -based AR Physical-World-Connection -  Aufkleberbeschädigung -  Anbringen der QR-Codes an verkaufte Geräte -  Zeit-/Kostenfaktor -  Veränderung der Aufkleber (Vergrößerung) -  Für kleinere Datenmengen geeignet (Verlinkungen) -  Textinhalte, keine multimedialen Inhalte -  Gestalterische Möglichkeiten eingeschränkt + Hoher Wiedererkennungswert + Kostenlose Erstellung/Reader + Sicheres/einfaches Matching garantiert + Echtzeit QR- Code
  • 12. 8.Tanner Hochschulwettbewerb AR Browser AR App Marker-based AR •  Der Aufkleber muss nicht verändert werden, da das Piktogramm als Marker verwendet werden kann •  Da die Anwendung sowohl online als auch offline verwendet werden soll, eignet sich ein Augmented Reality Browser nicht. Aus diesem Grunde orientiert sich unser Konzept an der Entwicklung einer eigenständige Applikation. Physical-World-Connection •  günstiger im Vergleich zu einer AR App •  Bestehende Nutzerbasis, •  Promotion durch etablierte Kanäle, z.B. Junaio •  freier in der Featurewahl •  Offline nutzbar •  Integration einer Datenbank 9
  • 13. 8.Tanner Hochschulwettbewerb AR Browser AR App Marker-based AR •  Der Aufkleber muss nicht verändert werden, da das Piktogramm als Marker verwendet werden kann •  Da die Anwendung sowohl online als auch offline verwendet werden soll, eignet sich ein Augmented Reality Browser nicht. Aus diesem Grunde orientiert sich unser Konzept an der Entwicklung einer eigenständige Applikation. Physical-World-Connection •  günstiger im Vergleich zu einer AR App •  Bestehende Nutzerbasis, •  Promotion durch etablierte Kanäle, z.B. Junaio •  freier in der Featurewahl •  Offline nutzbar •  Integration einer Datenbank 9
  • 14. 8.Tanner Hochschulwettbewerb Zielgruppendefinition - Persona 10 Jürgen Hoffmann Profil •  56 Jahre •  Landwirt •  verheiratet, 2 Söhne •  keine guten Smartphone & Tablet- Kenntnisse Beruf •  Führt selbstständigen Familienbetrieb •  Besitzt einige Maschinen, dadurch techn. Grundkenntnisse •  Studieren der Betriebsanleitung oft zu zeitaufwändig Erwartungen an das Produkt •  Zeitsparend und eine einfache Bedienung •  Aussagekräftige, kurze Informationen über gesuchten Aufkleber Daniel Küpper Profil •  25 Jahre •  Angestellter im Großbetrieb •  ledig •  Kann mit Smartphone & Tablets umgehen Beruf •  Flexibel, arbeitet mit unterschiedlichen Maschinen •  Besitzt erweitertes Technikverständnis •  Oft zu faul eine Betriebsanleitung aufzuschlagen Erwartungen an das Produkt •  Zeitsparend, schnell, flexibel •  Aussagekräftige, kurze Infos über gesuchten Aufkleber
  • 15. 8.Tanner Hochschulwettbewerb 11 Anforderungs- analyse (Festlegung der Anforderungen an das System) Funktionale Anforderungen •  Beschreibung dessen, was das System tun soll •  Bsp.: Das System soll mit Hilfe der Kamera Bilder einscannen können Nicht-funktionale Anforderungen •  Einschränkende Bedingung, wie die funktionale Anforderung zu realisieren ist •  Bsp.: der Identifizierungsvorgang muss in höchstens 3 Sekunden abgeschlossen sein Anforderungsermittlung
  • 16. 8.Tanner Hochschulwettbewerb 12 Anforderungsermittlung Funktionale Anforderungen •  Der Benutzer kann den Aufkleber einscannen •  Das System erkennt den Aufkleber •  Das System zeigt weiterführende Information an •  Das System ist für alle Claas Maschinen nutzbar •  Der Benutzer kann auf eine integrierte Bedienungsanleitung zugreifen •  Der Benutzer kann eine 3D Ansicht der Maschinen auswählen •  Der Benutzer kann zwischen Fahrzeugtypen auswählen •  Das System greift auf die Kamera zu •  Verlinkung auf Bedienungsanleitung (Hyperlink)
  • 17. 8.Tanner Hochschulwettbewerb 13 Zuverlässigkeit •  Bei nicht erkannten Aufklebern soll das System anstatt falscher Information eine Fehlermeldung ausgeben, um physische und ökonomische Schäden an Mensch und Maschine zu vermeiden Benutzbarkeit •  Einfaches intuitiv bedienbares Interface Wartbarkeit •  System soll durch Updates an neue Anforderungen anpassbar sein Effizienz •  Aufmerksamkeitsspanne des Nutzers soll nicht überspannt werden Portierbarkeit •  Plattformunabhängigkeit Offlinenutzung •  System soll auch ohne Internetverbindung funktionieren, da die Nutzerumgebung dies verlangt Nicht funktionale Anforderungen: Anforderungsermittlung
  • 18. 8.Tanner Hochschulwettbewerb 14 ADI Zyklus (iterative Vorgehensweise) Analyse Design Implemen- tierung Ø  Anwendungsfälle (Use-Case) Ø  Paperprotoype (Storyboards) Ø  Softwareprototyp Ø  Namensgebung und Icondesign
  • 19. 8.Tanner Hochschulwettbewerb Namensgebung & Icondesign 15 Namensgebung Icondesign Orientierung am Design bereits vorhandener Applikationen von Claas CLAAS MATE Matching Application for Tag Entities AGROCOM LU AGROCOM NET CLAAS TELEMATICS
  • 32. 8.Tanner Hochschulwettbewerb 20 Software-Prototyp Scannen 1. Startbildschirm •  Scan Tab wählen 2. Scanfunktion •  Aufkleber scannen •  Automatische Weiterleitung zur Informationsanzeige 3. Informationsanzeige •  Zugehörige Information wird angezeigt •  User kann den Aufkleber als Favorit makieren 4. Starbildschirm •  Startbildschirm mit bereits hinzugefügtem Favoriten
  • 33. 8.Tanner Hochschulwettbewerb 21 Software-Prototyp – 3D Ansicht 1. Starbildschirm •  3D Tab wählen 2. Kategorie Auswahl •  Futterernte auswählen 3. Maschinen Auswahl •  Kombiwagen wählen 4. 3D Ansicht •  3D Ansicht mit roten (Sicherheitsaufkleber) und grünen (Instruktionsaufkleber) Markierungen •  Maschine beliebig zoomen und drehen •  Zur Informationsanzeige Markierung wählen 5. Informationsanzeige •  Information zur gewählten Markierung
  • 34. 8.Tanner Hochschulwettbewerb 4. Betriebsanleitung Software-Prototyp Bedienungsanleitung 22 1. Startbildschirm 2. Auswahl der Kategorie 3. Auswahl der Maschine •  Schritte 1-3 analog zur vorherigen Folie (3D Ansicht) •  Anzeige der zugehörige Betriebsanleitung •  Integrierte Suche nach Schlagwörtern •  Inhaltsverzeichnis mit Hyperlinks
  • 35. 8.Tanner Hochschulwettbewerb ADI Zyklus (iterative Vorgehensweise) Analyse Design Implemen- tierung Ø  Bildaufnahme Ø  Bildverarbeitung Ø  Merkmalsextraktion Ø  Klassifizierung Ø  Ergebnis Technische Realisierung 23
  • 36. 8.Tanner Hochschulwettbewerb Der User erfasst das Bild des Aufklebers mit der Videokamera auf seinem mobilen Endgerät 24 1. Bildaufnahme Problem: Bildaufnahme nicht immer optimal •  Lichtverhältnisse •  Distanz •  Dreck am Aufkleber •  Beschädigung des Aufklebers
  • 37. 8.Tanner Hochschulwettbewerb Optimierung der Aufnahme für die spätere Bildverarbeitung und Merkmalsextraktion 2. Bildvorverarbeitung 25 •  Grauwertbildung o  Umwandlung des Farbbildes in Grauwertbild •  Binarisierung o  Transformation des Bildes in ein Schwarz-Weiß-Bild Algorithmus zur Binarisierung: wähle einen Schwellenwert t; setze alle Pixel < t auf schwarz; setze alle Pixel >= t auf weiß; t=181 gewählt
  • 38. 8.Tanner Hochschulwettbewerb 26 2. Bildvorverarbeitung •  Morphologische Filter •  Dilatation: Ändere ein Pixel von „weiß“ zu „schwarz“ wenn mindestens ein Nachbarpixel „schwarz“ ist. •  Erosion: Ändere ein Pixel von „schwarz“ zu „weiß“ wenn mindestens ein Nachbarpixel „weiß“ ist. •  Modellbasierte Auswahl: Wissen über das Bild wird eingesetzt •  Template Matching (Sicherheitsaufkleber) •  im Bild wird nach gegebener Vorlage gesucht •  (durch eingeschränktes Suchfeld, verkürzt sich die Laufzeit)
  • 39. 8.Tanner Hochschulwettbewerb Suche nach markanten Stellen im Bild mit hohem Informationsgehalt Lage muss aus dem Bild des Markers vollständig rekonstruiert werden können 27 3. Merkmalsextraktion •  Canny-Algorithmus: Erkennung aller Kanten im Bild o  Distanztransformation: alle Pixel mit dem Wert > 1 werden entfernt •  Zusammenhängende Kanten werden zu Konturen zusammengefasst •  Kreise suchen •  Um Konturen zusammenzufügen ggf. nach Ellipsen suchen •  Harris-Corner-Detektor o  Robust gegenüber Veränderung der Perspektive, Helligkeit, Rotation, Skalierung etc. o  effizient berechenbar Ecken: Keine Ecken: Kombinierbare Schritte:
  • 40. 8.Tanner Hochschulwettbewerb 28 4. Klassifikation Nächster Nachbar-Klassifikator: •  für jeden Merkmalsvektor wird der Abstand (z.B. Euklidische Distanz) zum korrespondierenden Muster in der Datenbank berechnet •  Abstand soll minimal sein •  Muster wird der Klasse (dem Aufkleber) zugeordnet wo der Abstand minimal war Zuordnung eines Objekts (Aufkleber) zu einer in der Datenbank vorhandenen Ähnlichkeitsklasse. Klassenzugehörigkeit wird also aufgrund der Merkmalseigenschaften entschieden
  • 41. 8.Tanner Hochschulwettbewerb 5. Ergebnis/Ausgabe 29 Möglichkeiten zur Informationsausgabe: •  Videos •  Bilder Videos, echte AR lenken vom Wesentlichen ab und helfen nicht die Information aussagekräftig zu vermitteln Videos: •  zu spielerisch •  zeitaufwendig •  für kurze Information nicht geeignet •  benötigt sehr viel Speicher Echte AR: •  zu spielerisch •  nicht aussagekräftig genug Text in Kombination mit Bild •  Hat man die Lesefähigkeit erworben, neigt man dazu kurze Textabschnitte zu lesen •  Das Bild des Aufklebers verstärkt die Assoziation mit der richtigen Information Stroop Test: Nennen Sie erst die Farben der Wörter und stoppen Sie die Zeit. Nun lesen Sie Farben. Vergleichen Sie die benötigten Zeiten. •  „echte“ Augmented Reality (Überlappung von echter und virtueller Realität) •  Textinformation
  • 42. 8.Tanner Hochschulwettbewerb 30 Wie soll die weiterführende Information angezeigt werden •  Videos, AR Inhalte, Text... Icondesign & Namensgebung •  Orientierung an Claas Apps oder Neugestaltung •  Name mit Bedeutung Knackpunkte Technische Realisierung •  Sind die Piktogramme überhaupt als Marker geeignet •  was passiert wenn zwei Aufkleber dicht nebeneinander sind? •  Bezüglich Klassifikation: Bayes oder Nächster-Nachbar-Klassifikator
  • 43. 8.Tanner Hochschulwettbewerb 30 Wie soll die weiterführende Information angezeigt werden •  Videos, AR Inhalte, Text... Icondesign & Namensgebung •  Orientierung an Claas Apps oder Neugestaltung •  Name mit Bedeutung Knackpunkte Technische Realisierung •  Sind die Piktogramme überhaupt als Marker geeignet •  was passiert wenn zwei Aufkleber dicht nebeneinander sind? •  Bezüglich Klassifikation: Bayes oder Nächster-Nachbar-Klassifikator
  • 44. 8.Tanner Hochschulwettbewerb Einschränkungen und Risiken 31 Zielgruppenakzeptanz •  Die meisten potentiellen Nutzer arbeiten schon längere Zeit mit den Maschinen, deshalb könnten sie die Auseinandersetzung mit den Aufklebern als unnötig empfinden •  Hemmschwelle für Nutzer, die wenig Erfahrung im Umgang mit Smartphones/ Tablets haben •  Zu stark beschädigte Aufkleber eventuell nicht mehr lesbar