Augmented Reality wird beleuchtet

Informatiker der Universität Manchester haben zwei neue Algorithmen entwickelt, die die korrekte Ausleuchtung virtueller Objekte sicherstellen, welche in reale Bilder eingefügt werden.

Die Erweiterte Realität oder Augmented Reality (AR) nutzt computergenerierte Grafiken, um real existierende Aufnahmen zu verbessern. Das Ziel dabei ist es, diese AR-Technik soweit voranzubringen, dass der Betrachter keinen Unterschied mehr zwischen virtuellen und realen Bild- bzw. Filmkomponenten wahrnehmen kann. Dabei besteht eine der Hauptschwierigkeiten in einer realistisch wirkenden Ausleuchtung der virtuellen Komponenten.

Mit dem IST-Projekt ARIS haben Informatiker der Universität Manchester diese Herausforderung angenommen und zwei Algorithmen dafür entwickelt. Der eine davon erstellt aus dem Bild eine Ausleuchtungskarte, der andere simuliert die Beleuchtung der in diesem Bild platzierten virtuellen Objekte.

Das Innovative an ersterem Algorithmus ist das vollkommen automatisierte Extrahieren der Ausleuchtungsdaten, woraus sich ein erheblicher Zeitgewinn gegenüber anderen derzeit angewendeten Verfahren ergibt. Zu den benötigten Eingabedaten gehören Digitalbilder der verspiegelten Kugel und des Eichrasters sowie ein geometrisches Modell der Szene. Vor der Erstellung der Ausleuchtungskarte korrigiert der Algorithmus die Abweichungen in den Digitalaufnahmen und berichtigt auch Weißabgleichprobleme.

Sobald die Ausleuchtungskarte erstellt ist, wird der Lichtsimulationsalgorithmus aktiviert, um die eingefügten virtuellen Objekte abzutönen. Es können sowohl natürliche (z.B. die Sonne) als auch künstliche Lichtquellen eingefügt werden. Von den virtuellen Objekten reflektierte Lichteffekte, sogenannte Spiegeleffekte, deckt der Algorithmus ebenfalls ab. Bei Filmanwendungen muss ein Ausgleich zwischen der Bildwiederholrate und dem vom Algorithmus erzeugten Grad an Schattendetaillierung getroffen werden.

Mit den neuen Algorithmen erzeugte Bildbeispiele können online unter aig.cs.man.ac.uk/gallery/ARIS betrachtet werden. Firmen im Bereich Video- bzw. Filmnachbearbeitung bilden die Hauptzielgruppe für diese neuen Algorithmen, die als Prototyp in einem Paket und mit internetbasierter Schnittstelle angeboten werden.