Visual Computing System Technologies

Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD

© Fraunhofer IGD

Überblick

Unter Visual Computing versteht man bild- und modellbasierte Informatik. Hierzu zählen Virtuelle und Erweiterte Realität, Graphische Datenverarbeitung und Computer Vision. Das Fraunhofer IGD ist die weltweit führende Forschungseinrichtung für angewandtes Visual Computing. Das VCST-Team wurde gegründet, um die Basistechnologien des Fraunhofer IGD für andere Forschungsgruppen und die deutsche Industrie verfügbarer zu machen.

Zur technologischen Basis der VCST gehört die Visualisierungssoftware instantreality, die bei der Erschaffung von virtuellen 3D-Welten Akzente setzt, und bereits vor Gründung der Abteilung durch das gleiche Team entwickelt wurde.

Das System bietet eine Vielzahl von Lösungen für die unterschiedlichsten Branchen vom Maschinenbau, über die Medizin bis zum Kulturerbe. Im industriellen Sektor können hiermit vor allem Simulationen für die Produktentwicklung und -präsentation deutlich effizienter und kostengünstiger umgesetzt werden. Dabei zeichnet sich das System vor allem durch die Unterstützung einer Vielzahl multimodaler Ein- und Ausgabeschnittstellen aus.

Weiterhin fokussiert sich die Forschung der VCST auf das Themengebiet 3D-Internet. Hierzu wurde bereits 2009 der Grundstein in Form der Open-Source-Plattform X3DOM gelegt, die seither kontinuierlich weiterentwickelt wurde.

Forschungsgebiete

Rendering

Im Rahmen unserer Forschungsprojekte und zur Weiterentwicklung unseres instantreality Systems forschen wir an Rendering-Techniken den Bereichen Virtueller- und Erweiterter Realität. Dies beinhaltet im Besonderen Forschung im Bereich virtueller Charaktere und interaktiver Relighting / Global-Illumination Algorithmen, um virtuelle Objekte glaubhaft in reale Szenen einfügen zu können.

 

MMI und Immersive Systeme

Mixed Reality und immersive Systeme benötigen oftmals Interaktionsmechaniken, denen herkömmliche Eingabegeräte wie Maus und Tastatur (sogenannte WIMPs) nicht gerecht werden.

Moderne und spezielle Geräte, wie 6DoF Mäuse, aber auch Wii Controller, Multitouch Monitore oder eine Microsoft Kinect sind Beispiele für Geräte, mit denen InstantReality Anwendungen betrieben werden können. Durch die jedoch teilweise sehr unterschiedliche Art und Weise, wie diese Geräte Daten übertragen, entsteht Bedarf für eine einheitliche und standardisierte Schittstelle um die Implementierung von Anwendungen einfach und intuitiv zu gestalten.

 

VCCore

Der Forschungsbereich Visual Computing entwickelte sich aus dem Zusammenwachsen von Bildsynthese (Computergraphik) und Bildanalyse (Computer Vision). In diesem Sinne vertieft VCCore die Verbindung beider Verfahren durch einen bidirektionalen Ansatz, der auf einem gemeinsamen Daten-Repository arbeitet, und damit eine enge Kopplung von kamerabasiertem Tracking und Rendering erreicht. Statt der üblichen Annahme von Farb- und Beleuchtungsinvarianzen erfolgt hier das kamerabasierte Tracking auf Basis gerenderter Heuristiken. Umgekehrt lassen sich die rekonstruierten Informationen wieder verwenden, um die augmentierten virtuellen Objekte photometrisch konsistent mit der realen Szene zu verschmelzen, indem zunächst nicht nur einfache Verdeckungen berücksichtigt werden, sondern auch die realen Lichtverhältnisse, einschließlich von Schatten oder sogar Interreflexionen zwischen virtuellen und realen Objekten.


3D Internet

3D Internet ist ein Forschungsgebiet das den Transport und die interaktive Visualisierung von 3D-Inhalten in Internet-Umgebungen zusammenfasst. Überträgt man die VCST-Technologiebausteine auf Client-/Server Umgebungen ergeben sich daraus neue Möglichkeiten für die unterschiedlichsten Geschäftsfelder wie Konstruktion, Architektur und Kulturerbe. 3D-Internet-Technologien wird zwar seit Jahren mit viel Euphorie als Zukunftstechnologie prognostiziert, jedoch scheiternten bisherige Ansätze an der Verfügbarkeit. Um diesen Umstand zu ändern, arbeiten die VCST-Gruppe an unterschiedlichen Systemen (z.B. X3DOM und instantreality ) und aktiv an Standards im Web3D (www.web3d.org) und W3C (www.w3.org) Konsortium.

 

Allgemeine Informationen zu den Forschungsgebieten
Augmented Reality, Virtuelle Realität