Sensor Fusion for Robust Outdoor Augmented Reality Tracking on Mobile Devices

Diploma Thesis from the year 2013 in the subject Computer Science - Miscellaneous, grade: 1.0, University of Augsburg (Institut für Software & Systems Engineering), language: English, abstract: Augmented Reality (AR) ist die Synthese von virtuellen und realen Informationen in Echtzeit. Mit Visual Augmented Reality kِnnen wir Dinge sehen, die für das freie Auge nicht sichtbar sind, egal ob es sich um Gebنude handelt, die durch Erdbeben zerstِrt wurden wie in der Anwendung CityViewAR, Rekonstruktionen von historischen Orten wie im Goldfields Explorer oder um eine virtuelle Topographie in einer Sandkiste. Diese Arbeit beschنftigt sich damit, wie man die Position und Lage eines mobilen Gerنtes (Smartphone oder Tablet) bestmِglich verfolgen kann, insbesonders für Augmented Reality. Hierfür gibt es viele Ansنtze, reichend von einfachem Marker-Tracking, wo aus dem Kamerabild ein künstlicher Marker extrahiert und die relative Lage zu diesem im Raum bestimmt wird bis zu ausgefeilten Systemen, die Visual-Tracking mit zusنtzlichen Sensoren vereinen um mِglichst gute Ergebnisse zu erzielen. Im Rahmen des Forschungspraktikums wurden bestehende Systeme evaluiert, die AR auf mobilen Gerنten umsetzen. Darauf aufbauend wurde ein verbesserter Sensorfusionsansatz entwickelt, auf der Androidplattform implementiert und gegen bestehende Systeme evaluiert. Dieser neue Ansatz baut im Gegensatz zu vielen anderen Systemen auf bereits existierender Infrastruktur auf und verbessert diese. Die in modernen Smartphones und Tablets verfügbaren Sensoren: Gyroskop, Akzelerometer sowie Kompass werden in einem statistischen Kalman_lter vereint um virtuelle Sensoren, wie einen kalibrierten Gyroskopsensor, sowie einen Lagesensor zu erhalten. Der kalibrierte Gyroskopsensor liefert exzellente Reaktionszeiten und hohe Prنzision, wنhrend der Orientierungssensor eine absolute Messung der Lage im Raum hinsichtlich Gravitation und dem Magnetfeld der Erde liefert. Beide virtuelle Sensoren wurden in zwei verschi