Erweiterte Realität

Software macht Augmented Reality fotorealistisch

| Redakteur: Monika Zwettler

Augmented Reality ist die Technologie, die hinter Pokemon Go steckt. Saarbrücker Informatiker machen Augmented Reality jetzt fotorealistisch.
Augmented Reality ist die Technologie, die hinter Pokemon Go steckt. Saarbrücker Informatiker machen Augmented Reality jetzt fotorealistisch. (Bild: Pokemon Company)

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Was sich hinter Augmented Reality verbirgt, ist spätestens seit Pokémon Go bekannt: Mehr als 75 Millionen Nutzer machten in der erweiterten Realität Jagd auf die kleinen Fantasiewesen. Dabei werden Bilder oder Videos von einer realen Umgebung mit am Computer generierten Informationen erweitert, indem sie über das Bild gelegt oder eingeblendet werden. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Informatik in Saarbrücken haben nun eine Software entwickelt, mit deren Hilfe sich Informationen so fotorealistisch verändern lassen, dass der Unterschied zur realen Aufnahme nicht mehr erkennbar ist.

Pokémon Go, ein Spiel für mobile Endgeräte, hat der Augmented Reality einen großen Schub gegeben. Informatiker aus Saarbrücken heben diese Technologie nun auf eine neue Qualitätsstufe, indem sie nicht mehr das reale, digitale Bild mit visuellen Informationen überlagern, sondern das Bild realitätsgetreu verändern.

„Den Farbwert, den eine Kamera während der Aufnahme einzelnen Bildpunkten, sogenannten Pixeln, zuordnet, ist, etwas vereinfacht gesagt, immer das Produkt aus Reflexion und Beleuchtung“, erklärt Christian Theobalt, Leiter einer Forschergruppe am Saarbrücker Max-Planck-Institut für Informatik und Informatik-Professor der Universität des Saarlandes. „Das Problem ist jedoch, dass die beiden Komponenten dieser Rechnung nur indirekt im Bild enthalten sind und damit nicht messbar sind“, so Theobalt.

Software arbeitet in Echtzeit

Zusammen mit den beiden Max-Planck-Forschern Abhimitra Meka und Michael Zollhöfer sowie Christian Richardt, der an der University of Bath arbeitet, löste er dieses Problem. Die von den Forschern entwickelte Software schafft dies in Echtzeit für jedes Pixel eines Bildes, das von einer herkömmlichen Webcam stammt.

Der Aufbau des Demonstrators ist einfach, das Ergebnis daher noch beeindruckender: Eine junge Frau steht in einem Raum vor einem fahrbaren Whiteboard und einer großen Pflanze. Sie trägt ein rotes T-Shirt mit einem breiten, weißen Schriftzug. Eine Webcam filmt sie, auf dem Bildschirm des angeschlossenen Monitors ist das T-Shirt jedoch in Blau und damit in einer völlig anderen Farbe zu sehen. Es ist der einzige Unterschied, der zwischen der Szene im Raum und der Szene auf dem Bildschirm zu erkennen ist. Weitere Beispiele zeigt das folgende Video:

Mathematische Optimierungsverfahren erzeugen realistisches Bild

„Indem wir blitzschnell für jedes Pixel die Beleuchtung und den Grad der Reflexion abschätzen und lediglich einen der beiden Faktoren verändern, bleibt der realistische Eindruck erhalten“, erklärt Theobalt. Diese Abschätzung basiert auf mathematischen Optimierungsverfahren. Indem die Software diese parallel berechnet, sind die Änderungen so schnell umsetzbar, dass es sogar bei Live-Aufnahmen möglich ist. Und die Software macht nicht bei Farben halt. Ändern die Wissenschaftler den Reflexionsgrad, lassen sich sogar andere Materialien vortäuschen. So kann die Software ein abgefilmtes Hemd aus Baumwolle während der Ausstrahlung in ein Samthemd verwandeln.

Mögliche Anwendungen

„Kein anderes Verfahren schafft dies momentan so schnell und mit Hilfe einer einfachen Kamera“, erklärt Abhimitra Meka, der die Software als Teil seiner Doktorarbeit an der Universität des Saarlandes entwickelt hat. Die Wissenschaftler aus Saarbrücken sind daher gespannt, in welche Anwendungen die Software einfließen wird. Computerspielindustrie und Mode seien naheliegend. Laut Theobalt könne auch der Online-Handel davon profitieren: „Stellen Sie sich vor, Sie denken über ein neues Sofa in einer anderen Farbe nach. Mit unserem Programm können Sie prüfen, ob die angedachte Farbe zu den Lichtverhältnissen im Wohnzimmer passt. Sie müssen dafür noch nicht mal aufstehen.“

Komplexe 3D-Daten auf allen Endgeräten effizient visualisieren

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06.02.17 - Eine neue webbasierte Softwareplattform bringt die Visualisierung von 3D-Daten schnell auf jedes Endgerät und hat damit das Potenzial, den Einsatz von Virtual Reality und Augmented Reality in der Industrie zu optimieren. Die Software berechnet intelligent, dass nur Ansichten von sichtbaren Teilen auf Endgeräte übertragen werden. Aktuell ist sie bei Daimler, Porsche und BMW bereits auf mehr als 1000 Arbeitsplätzen im Einsatz. lesen

Hintergrund: Saarland Informatics Campus

Den Kern des Saarland Informatics Campus bildet die Fachrichtung Informatik an der Universität des Saarlandes. In unmittelbarer Nähe forschen auf dem Campus sieben weitere, weltweit renommierte Forschungsinstitute. Neben den beiden Max-Planck-Instituten für Informatik und Softwaresysteme sind dies das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI), das Zentrum für Bioinformatik, das Intel Visual Computing Institute, das Center for IT-Security, Privacy and Accountability (CISPA) und der Exzellenzcluster „Multimodal Computing and Interaction“. (mz)

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