Augmented Reality für industrielle und medizinische Anwendungen

Augmented Reality (AR) ermöglicht die Erweiterung (engl. augmentation) der Umwelt des Anwenders durch die visuelle Bereitstellung zusätzlicher Informationen. AR-Geräte, wie z.B. Brillen, sind dabei in der Lage, mit Hilfe von maschinellem Lernen (ML) ihre Umwelt zu erfassen, zu analysieren, und dadurch mit ihr zu interagieren. Neben dem Consumer-Sektor bietet die AR-Technik vor allem für Industrie und Medizin ein großes Potential.

AR-gestützte Montage  

In einem industriellen Umfeld können AR-Systeme z.B. zu einer individualisierten sowie flexiblen Produktion und Montage beitragen, indem Montageanleitungen auf die AR-Brille des Monteurs projiziert werden. Der Monteur ist damit in der Lage, flexibel jedes denkbare Produkt oder jede denkbare Produktkonfiguration zu bearbeiten, ohne jeden Montageplan bis ins Detail kennen zu müssen. 

AR in der Medizin

In einem medizinischen Kontext können AR-Systeme dabei helfen, Operationsabläufe und medizinische Eingriffe an Modellen exakter und realitätsnäher zu erlernen (z.B. mit einer Schritt-für-Schritt Anleitung). Zudem können AR-Systeme Ärzte bei der Operation unterstützen, indem sie den Körper des Patienten mit Echtzeitdaten aus bildgebenden Geräten wie CT, MRT, Ultraschall oder Röntgen überziehen und dadurch Organe und Knochen sichtbar machen.

Anforderungen an die Lokalisierung

Für die Anwendung von AR-Systemen sind mehrere Anforderungen zu erfüllen, die für den industriellen und medizinischen Kontext gleichermaßen zutreffen. Es ist wichtig, das Eintauchen – also das Gefühl innerhalb eines AR-Systems – äußerst natürlich zu halten. Beispiel hierfür ist die subjektive Wahrnehmung einer korrekten und natürlichen Visualisierung des AR-Systems. Die Visualisierung bringt dabei die wirkliche Bewegung, Umwelt sowie die situativen Bedingungen reibungslos in das System ein. Das wird auch kontextbewusstes Tracking genannt und beinhaltet die abstrakte Lokalisierung sowie das Einbringen der Orientierungs-Information. Um diese Anforderungen zu erfüllen, muss die Lokalisierung anspruchsvolle technische Aspekte berücksichtigen.

Die Genauigkeit und Präzision sowohl der Lokalisierung als auch der Orientierung unterliegen strengen Grenzwerten. Dabei müssen Genauigkeit und Präzision der Lokalisierung so hoch wie möglich sein. Je genauer das realen und virtuelle Objekt miteinander übereinstimmen sollen, desto höher muss die Genauigkeit und Präzision des Tracking-Algorithmus sein.

Am Fraunhofer IIS wird nicht nur an einer hohen Genauigkeit geforscht, sondern auch daran, wie ein Tracking-System immersiv gestaltet und die Lokalisierung und Orientierung auch über lange Zeit robust und stabil gehalten werden kann, insbesondere in einer nichtlinearen und dynamischen Umwelt.

 

5G für AR-Anwendungen

5G hat das Potential, neben der Kommunikation auch für die Lokalisierung in AR-Anwendungen einen Mehrwert zu bieten, indem ab Release 17 schrittweise eine höhere Lokalisierungsgenauigkeit sowie -latenz angestrebt wird, die für den unterstützenden Einsatz in AR-Applikationen geeignet ist