WO2017191027A1 - Verfahren zum betreiben eines anzeigesystems und anzeigesystem - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines anzeigesystems und anzeigesystem Download PDF

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WO2017191027A1
WO2017191027A1 PCT/EP2017/060015 EP2017060015W WO2017191027A1 WO 2017191027 A1 WO2017191027 A1 WO 2017191027A1 EP 2017060015 W EP2017060015 W EP 2017060015W WO 2017191027 A1 WO2017191027 A1 WO 2017191027A1
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WO
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virtual object
augmented reality
environment
detection device
detected
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PCT/EP2017/060015
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English (en)
French (fr)
Inventor
Marcus KÜHNE
Original Assignee
Audi Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Audi Ag filed Critical Audi Ag
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T19/00—Manipulating 3D models or images for computer graphics
    • G06T19/006—Mixed reality
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2215/00—Indexing scheme for image rendering
    • G06T2215/16—Using real world measurements to influence rendering

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a display system and to a display system.
  • DE 103 00 527 A1 shows a system and a method for displaying virtual scenes on an image display unit.
  • a wireframe model or a surface model is reworked in order to give a photorealistic appearance to a displayed vehicle model.
  • surface properties such as texture or reflection behavior are modeled.
  • DE 102 37 948 A1 shows a method for determining a surface structure of virtual objects. It defines lighting sources within a virtual environment and determines the material properties of a virtual object to be displayed. Furthermore, it is provided to reproduce shadows which superimpose a displayed virtual vehicle model.
  • DE 10 2014 208 048 A1 shows a system and a method for the personalization of an exhibition space in which a vehicle is arranged.
  • a virtual vehicle model of the real vehicle is provided, for example by optically detecting the real vehicle.
  • a lighting situation of the exhibition space or also of another environment is detected by means of cameras, based on which the virtual
  • the vehicle model is adjusted with regard to a corresponding illumination, corresponding reflections and a corresponding shadow.
  • the virtual vehicle model is further adapted.
  • the adapted virtual vehicle model is then projected onto transparent glasses of data glasses in such a way that the virtual vehicle model superimposes the real vehicle on the view of the person wearing the data glasses. The person sees only the virtual vehicle model, but can touch the real vehicle.
  • a virtual object in particular a virtual vehicle model
  • the lighting conditions of an environment are detected by means of a detection device.
  • the provided virtual object is adapted according to the detected lighting conditions by means of the data processing device.
  • the virtual object adapted to the detected lighting conditions is displayed by means of an augmented reality display device carried on the head of a person.
  • the position is detected by means of a position detection device, where the detection device is disposed within the environment.
  • the augmented reality display device is controlled by the data processing device in such a way that the virtual object is displayed at the detected position of the detection device within the environment.
  • the virtual object adapted to the real environment appears arranged for the person at the position where the detection device is positioned.
  • the invention is based on the finding that a significant problem with such a mixed-reality display, ie a display of a virtual object within a real environment, is that the representation or display of the virtual object without taking into account the real lighting conditions the environment in question can not be carried out very realistically. Therefore, it is provided according to the invention to detect the real position of the detection device within the relevant environment from which the light conditions are detected by means of the detection device.
  • the augmented reality display device is then controlled in such a way that the virtual object, for example a virtual vehicle model, is displayed exactly at the detected position of the detection device within the environment. For example, it may be provided that the position of a specific reference point of the detection device is determined and assigned to a predetermined reference point of the virtual object.
  • the augmented reality display device is then activated in such a way that the virtual object for a person carrying the augmented reality display device on the head is displayed in the real environment in exactly the same way that the two reference points - ie the detection device and the virtual one Object - are arranged at the same position within the environment.
  • the salesperson only has to position the detection device in the driveway where the virtual vehicle is to be displayed by means of the augmented reality display device.
  • the area or the position within the real environment where the virtual object is to be displayed by means of the augmented reality display device carried on the person's head is easy to specify the area or the position within the real environment where the virtual object is to be displayed by means of the augmented reality display device carried on the person's head.
  • the augmented reality display device can be actuated with knowledge of the position of the detection device in such a way that the virtual object, So for example, the virtual vehicle model, exactly at this position within the real Um- displayed, for example in the driveway of the potential customer.
  • the real environment is thus superimposed by the displayed virtual object, that is enriched.
  • the lighting conditions of the surroundings can be taken into account particularly precisely when adapting the virtual object to be displayed.
  • the display or the presentation of the virtual object is optimally adapted to the detected lighting conditions, in particular with regard to the brightness and the color impression or the color scheme, since the detection device is indeed positioned exactly where the virtual object is displayed or displayed.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that for detecting the light conditions of the environment by means of a camera unit of the detection device, an at least partially spherical recording of the environment is recorded. In this case, either a single shot of the environment using the camera unit or a continuous video recording can be created and provided.
  • environmental information can be recorded in great detail, so that the adaptation of the virtual object to the ambient conditions can be carried out in a particularly detailed manner.
  • the camera unit may be formed, for example, as a hemisphere, wherein a plurality of radially outwardly directed lenses detect the environment.
  • the camera unit may also be spherically equipped with lenses pointing radially outward on the surface of the sphere. In that case, the camera unit can also be used to create a full spherical image of the surroundings, ie even of the floor.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that, when the virtual object is adapted, reflections are formed on an outer skin of the virtual object. be generated object according to the detected lighting conditions of the environment. Reflections are generally light that mirrors the outer surface of the displayed virtual object. The reflections can also be a variety of real objects within the environment, which are reflected on the outer skin of the virtual object. In particular, when using said camera unit in addition to pure light reflections, especially real objects that are arranged within the environment, in the form of reflections in the representation of the virtual object can be considered particularly realistic.
  • a virtual shadow of the virtual object corresponding to the detected lighting conditions of the surroundings is generated and displayed by means of the augmented reality display device.
  • the position of the sun is also recorded, as a result of which the corresponding virtual shadow cast of the virtual object can also be calculated or determined and thus taken into account in the display of the virtual object.
  • objects arranged in the region of the detected position of the detection device are detected by means of the detection device and hidden by the augmented reality display device when the virtual object is displayed.
  • the detection device can have one or more sensors for detecting the spatial environment situation in the area where the virtual object is displayed.
  • the reality is completely superimposed by the displayed virtual object, so that in reality existing objects are hidden at this point and thus not the representation and perception of the displayed or displayed virtual Object disturbing.
  • the detection device can thereby be hidden when displaying the virtual object, so that the support of the augmented reality display device does not even see the detection device.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that augmented reality glasses are used as the augmented reality display device.
  • at least one augmented reality contact lens is used as the augmented reality display device.
  • a wearer can easily put on the augmented reality display device, following the movements of the head and other movements of the wearer. Position changes and pivoting movements of the person's head are thereby continuously recorded and taken into account in the display or representation of the virtual object in such a way that the wearer of the augmented reality display device also moves relative to the displayed virtual object in accordance with his movements. For example, if the person moves towards the detection device, the augmented reality display device is actuated in such a way that the representation of the virtual object is adapted in accordance with the detected approach of the person.
  • Anlog can also be moved, for example, in a detected pivoting movement of the head of the person, so that the person in the case can virtually let her gaze wander over the virtual object.
  • the display system according to the invention comprises an augmented reality display device that can be worn on the head of a person. Furthermore, the display system comprises a detection device for detecting the light conditions of an environment. In addition, the display system comprises a data processing device which is designed to provide a virtual object, in particular a virtual vehicle model and to adapt this according to the light conditions detected by the detection device and to control the augmented reality display device for displaying the virtual object adapted to the detected lighting conditions , The display system according to the invention is characterized in that the display system has a position detection device which is designed to detect the position where the detection device is arranged within the environment. In addition, the data is Processing device configured to control the augmented reality display device such that the virtual object is displayed at the detected position of the detection device. Advantageous embodiments of the display system according to the invention are to be regarded as advantageous embodiments of the method according to the invention, wherein the display system in particular comprises means for performing the method steps.
  • FIG. 1 is a schematic illustration of a display system including augmented reality goggles for displaying a virtual automobile within a real environment;
  • Figure 2 is a perspective view of a driveway of a house, wherein in the area in front of a garage, a camera unit for detecting the environment is positioned and a person is shown, which has placed the augmented reality glasses.
  • Fig. 3 is another perspective view of the entrance of the house, wherein a virtual motor vehicle is shown arranged as it perceives the person through the augmented reality glasses.
  • identical and functionally identical elements are provided with the same reference numerals.
  • a generally designated 10 display system is shown in a schematic representation in Fig. 1.
  • the display system 10 includes a Augmented reality display device in the form of augmented reality glasses 12, a data processing device 14 for driving the augmented reality glasses 12, a detection device 16 and a position detection device 18 for detecting the position of the detection device 16
  • Display system 10 serves to display or show a virtual object, in particular a virtual motor vehicle or a virtual motor vehicle model, in such a way that it appears projected into a real environment.
  • the display system 10 can be used in particular for distribution applications but also for other applications. For example, in automotive distribution applications, it is possible for a salesperson to take the entire display system 10 home to a prospective customer to present a vehicle on which the potential customer is interested.
  • FIG. 2 an environment 20 in the form of a driveway of a house is shown in a perspective view.
  • a camera unit 22 of the detection device 16 is positioned in the area of the entrance 20.
  • a person 24 who has put on the augmented reality glasses 12, is also in the driveway of the house.
  • the light conditions of the entrance 20 are recorded in the form of a part-spherical or even a full-spherical recording.
  • the recording can be done, for example, as a single shot or as a continuous video recording.
  • the camera unit 22 therefore, the entire environment of the entrance 20 is recorded, so that in particular the light conditions at the position or at the location of the camera unit 22 can be recorded in detail.
  • the position detection device 18 detects the position where the camera unit 22 is arranged within the entrance 20.
  • the data processing device 14 then adjusts a provided virtual object, in the present case should be a virtual vehicle model, according to the detected by the camera unit 22 lighting conditions accordingly.
  • the entrance 20 is again shown in a perspective view, wherein the said virtual vehicle model 26 is now shown arranged in the area of the entrance 20, as the person 24 sees through the attached augmented reality glasses 12.
  • the virtual Vehicle model 26 is thus displayed or displayed by means of the augmented reality goggles 12 such that the virtual vehicle model 26 is located exactly at the position where the camera unit 22 is positioned.
  • the virtual vehicle model 26 is adapted to the light conditions detected by the camera unit 22, it appears to the person 24 that the ambient light in the area of the entrance 20 would actually fall on the displayed virtual motor vehicle 26.
  • the brightness and the color design of the virtual vehicle model 26 are thus adapted to the actually existing real lighting conditions in the area of the entrance 20.
  • the virtual vehicle model 26 is presented late in the evening just before sunset, the virtual automobile 26 is submerged in a particularly soft light, whereas at noon in glaring sunshine the virtual vehicle model 26 is displayed as if it were indeed glaring sunlight would stand.
  • reflections on an outer skin of the virtual motor vehicle 26 are displayed realistically in accordance with the detected light conditions in the area of the entrance 20. This may be, for example, reflecting sunlight on the paint of the virtual vehicle model 26.
  • various real objects, which are arranged in the area of the entrance 20 seem to be reflected in the virtual motor vehicle model 26.
  • Objects not shown here, which are directly in reality where the virtual motor vehicle model 26 is displayed, are hidden by means of the augmented-reality goggles 12 or overlaid by the representation of the virtual vehicle model 26.
  • the particularly realistic representation and perception of the displayed virtual vehicle model 26 is thus not impaired by real objects which are actually located at the position where the virtual motor vehicle model 26 is displayed by means of the augmented reality glasses 12 for the person 24.
  • this also includes the camera unit 22 shown in FIG. 2.
  • the visual representation or display of the virtual motor vehicle model 26 can be made particularly realistic by adapting to the prevailing light conditions.
  • reflections on the outer skin of the displayed virtual vehicle model 26 can be adapted to the actual lighting conditions of the environment. Regardless of the location of the demonstration or display of the virtual vehicle model 26, this can therefore always be adapted to the currently prevailing optical conditions, in particular the prevailing lighting conditions, so that a particularly realistic impression is produced by the wearer of the augmented reality goggles 12.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Anzeigesystems (10), mit den Schritten: Bereitstellen eines virtuellen Objekts (26), insbesondere eines virtuellen Fahrzeugmodells, mittels einer Datenverarbeitungseinrichtung (14); Erfassen der Lichtverhältnisse einer Umgebung (20) mittels einer Erfassungseinrichtung (16); Anpassen des virtuellen Objekts (26) entsprechend der erfassten Lichtverhältnisse mittels der Datenverarbeitungseinrichtung (14); Anzeigen des an die erfassten Lichtverhältnisse angepassten virtuellen Objekts (26) mittels einer am Kopf einer Person (24) getragenen Augmented-Reality-Anzeigeeinrichtung (12); wobei mittels einer Positionserfassungseinrichtung (18) die Position erfasst wird, wo die Erfassungseinrichtung (16) innerhalb der Umgebung (20) angeordnet ist; die Augmented-Reality-Anzeigeeinrichtung (12) derart mittels der Datenverarbeitungseinrichtung (14) angesteuert wird, dass das virtuelle Objekt (26) an der erfassten Position der Erfassungseinrichtung (16) innerhalb der Umgebung (20) angezeigt wird. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Anzeigesystem (10) mit einer am Kopf einer Person (24) tragbaren Augmented-Reality-Anzeigeeinrichtung (12).

Description

Verfahren zum Betreiben eines Anzeigesystems und Anzeigesystem
BESCHREIBUNG: Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Anzeigesystems sowie ein Anzeigesystem.
Bei virtuellen Produktsimulationen, beispielsweise von virtuellen Kraftfahrzeugen, und insbesondere im Vertriebsbereich ist eine realistische Wieder- gäbe des dargestellten virtuellen Objekts von elementarer Bedeutung. In diesem Zusammenhang stellt eine glaubwürdige Darstellung von Reflexionen auf der Außenhülle des angezeigten Objekts ein wichtiges Qualitätsmerkmal dar. Die DE 103 00 527 A1 zeigt ein System und ein Verfahren zur Darstellung von virtuellen Szenen auf einer Bilddarstellungseinheit. In diesem Zusammenhang wird beschrieben, dass ein Drahtgittermodell bzw. ein Oberflächenmodell nachbearbeitet wird, um einem angezeigten Fahrzeugmodell ein fotorealistisches Aussehen zu verleihen. Dabei werden insbesondere Ober- flächeneigenschaften, wie Textur oder Reflexionsverhalten, modelliert.
Die DE 102 37 948 A1 zeigt ein Verfahren zur Ermittlung einer Oberflächenstruktur von virtuellen Objekten. Dabei werden Beleuchtungsquellen innerhalb einer virtuellen Umgebung definiert und Materialeigenschaften eines anzuzeigenden virtuellen Objekts ermittelt. Ferner ist es vorgesehen, Schatten wiederzugeben, welche ein angezeigtes virtuelles Fahrzeugmodell überlagern.
Die DE 10 2014 208 048 A1 zeigt ein System und ein Verfahren zur Perso- nalisierung eines Ausstellungsraums, in welchem ein Fahrzeug angeordnet ist. Ein virtuelles Fahrzeugmodell des realen Fahrzeugs wird bereitgestellt, beispielsweise indem das reale Fahrzeug optisch erfasst wird. Zudem wird eine Beleuchtungssituation des Ausstellungsraums oder auch von einer anderen Umgebung mittels Kameras erfasst, wobei basierend darauf das virtu- eile Fahrzeugmodell im Hinblick auf eine entsprechende Ausleuchtung, entsprechende Reflexionen und einen entsprechenden Schattenwurf angepasst wird. Entsprechend einer ausgewählten Ausstattungsoption für das Fahrzeug, wie beispielsweise einer bestimmten Außenfarbe, wird das virtuelle Fahrzeugmodell weiter angepasst. Das angepasste virtuelle Fahrzeugmodell wird dann derart auf durchsichtige Gläser einer Datenbrille projiziert, dass das virtuelle Fahrzeugmodell das reale Fahrzeug aus Sicht der die Datenbrille tragenden Person überlagert. Die Person sieht also nur das virtuelle Fahrzeugmodell, kann aber das reale Fahrzeug berühren.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine besonders realistische Darstellung eines virtuellen Objekts innerhalb einer realen Umgebung zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben eines Anzeigesystems und durch ein Anzeigesystem mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Anzeigesystems wird ein virtuelles Objekt, insbesondere ein virtuelles Fahrzeugmodell, mittels einer Datenverarbeitungseinrichtung bereitgestellt. Zudem werden die Lichtverhältnisse einer Umgebung mittels einer Erfassungseinrichtung er- fasst. Das bereitgestellte virtuelle Objekt wird entsprechend der erfassten Lichtverhältnisse mittels der Datenverarbeitungseinrichtung angepasst. Das an die erfassten Lichtverhältnisse angepasste virtuelle Objekt wird mittels einer am Kopf einer Person getragenen Augmented-Reality- Anzeigeeinrichtung angezeigt. Um eine besonders realistische Darstellung des virtuellen Objekts innerhalb der Umgebung, also einer realen Umgebung, zu ermöglichen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass mittels einer Positionserfassungseinrichtung die Position erfasst wird, wo die Erfassungseinrichtung innerhalb der Umgebung angeordnet ist. Die Augmented- Reality-Anzeigeeinrichtung wird derart mittels der Datenverarbeitungseinrich- tung angesteuert, dass das virtuelle Objekt an der erfassten Position der Erfassungseinrichtung innerhalb der Umgebung angezeigt wird. Die Person, welche die Augmented-Reality-Anzeigeeinrichtung aufgesetzt hat, also auf bzw. am Kopf trägt, sieht durch die Augmented-Reality-Anzeigeeinrichtung hindurch die reale Umgebung, wobei das an die erfassten Lichtverhältnisse der realen Umgebung angepasste virtuelle Objekt für die Person an der Position angeordnet erscheint, wo die Erfassungseinrichtung positioniert ist.
Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass ein wesentliches Problem bei einer derartigen Mixed-Reality-Darstellung, also einer Anzeige eines virtuellen Objekts innerhalb einer realen Umgebung, darin besteht, dass die Darstellung bzw. Anzeige des virtuellen Objekts ohne Berücksichtigung der realen Lichtverhältnisse in der betreffenden Umgebung nicht besonders realitätsgetreu erfolgen kann. Daher ist es erfindungsgemäß vorge- sehen, die reale Position der Erfassungseinrichtung innerhalb der betreffenden Umgebung zu erfassen, von welcher die Lichtverhältnisse mittels der Erfassungseinrichtung erfasst werden. Die Augmented-Reality- Anzeigeeinrichtung wird sodann derart angesteuert, dass das virtuelle Objekt, beispielsweise ein virtuelles Fahrzeugmodell, genau an der erfassten Position der Erfassungseinrichtung innerhalb der Umgebung angezeigt wird . Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass die Position eines bestimmten Referenzpunkts der Erfassungseinrichtung ermittelt und einem vorgegebenen Referenzpunkt des virtuellen Objekts zugeordnet wird. Die Augmented- Reality-Anzeigeeinrichtung wird dann so angesteuert, dass das virtuelle Ob- jekt für einen die Augmented-Reality-Anzeigeeinrichtung am Kopf tragende Person genau so in der realen Umgebung angeordnet angezeigt wird, dass die beiden Referenzpunkte - also der Erfassungseinrichtung und des virtuellen Objekts - an der selben Position innerhalb der Umgebung angeordnet sind.
Möchte zum Beispiel ein Vertriebsmitarbeiter einem potentiellen Kunden ein virtuelles Fahrzeugmodell zu Hause in seiner Einfahrt vorführen, so muss der Vertriebsmitarbeiter die Erfassungseinrichtung lediglich dort in der Einfahrt positionieren, wo das virtuelle Fahrzeug mittels der Augmented-Reality- Anzeigeeinrichtung angezeigt werden soll. Dadurch kann auf einfache der Bereich bzw. die Position innerhalb der realen Umgebung vorgegeben werden, wo das virtuelle Objekt mittels der am Kopf der Person getragenen Augmented-Reality-Anzeigeeinrichtung angezeigt werden soll. Sobald die Erfassungseinrichtung in diesem vorgegebenen Bereich bzw. einer vorgege- benen Position innerhalb der realen Umgebung zur Erfassung der Lichtverhältnisse der Umgebung positioniert worden ist, kann in Kenntnis der Position der Erfassungseinrichtung die Augmented-Reality-Anzeigeeinrichtung derart angesteuert werden, dass das virtuelle Objekt, also beispielsweise das virtuelle Fahrzeugmodell, genau an dieser Position innerhalb der realen Um- gebung, also beispielsweise in der Einfahrt des potenziellen Kunden, angezeigt wird.
Die reale Umgebung wird also von dem angezeigten virtuellen Objekt über- lagert, also angereichert. Dadurch, dass das virtuelle Objekt genau dort für den Träger der Augmented-Reality-Anzeigeeinrichtung innerhalb der realen Umgebung eingeblendet wird, wo die Erfassungseinrichtung positioniert ist, können die Lichtverhältnisse der Umgebung besonders exakt bei der Anpassung des anzuzeigenden virtuellen Objekts berücksichtigt werden. Dadurch wirkt es für den Träger der Augmented-Reality-Anzeigeeinrichtung so, als ob das Umgebungslicht tatsächlich auf das virtuelle Objekt fallen würde, obwohl es natürlich physisch nicht an angezeigten Position vorhanden ist. Die Anzeige bzw. die Darstellung des virtuellen Objekts wird dabei insbesondere im Hinblick auf die Helligkeit und den Farbeindruck bzw. die Farbgebung an die erfassten Lichtverhältnisse optimal angepasst, da die Erfassungseinrichtung ja genau dort positioniert ist, wo das virtuelle Objekt angezeigt bzw. eingeblendet wird. Dadurch kann eine besonders realistische Anzeige bzw. Darstellung des virtuellen Objekts ermöglicht werden. Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass zum Erfassen der Lichtverhältnisse der Umgebung mittels einer Kameraeinheit der Erfassungseinrichtung eine zumindest teilsphärische Aufnahme der Umgebung aufgezeichnet wird. Dabei kann entweder eine Einmalaufnahme der Umgebung mittels der Kameraeinheit oder auch eine fortlaufende Videoaufnahme erstellt und bereitgestellt werden. Durch den Einsatz der Kameraeinheit können Umgebungsinformationen besonders detailliert erfasst werden, sodass die Anpassung des virtuellen Objekts an die Umgebungsbedingungen besonders detailgetreu erfolgen kann. Die Kameraeinheit kann beispielsweise als Halbkugel ausgebildet sein, wobei mehrere radial nach außen gerichtete Objektive die Umgebung erfassen. Die Halbkugel muss dann nur mit ihrer flachen Unterseite auf den Boden der Umgebung gestellt werden, um die Umgebung vollständig zu erfassen. Alternativ kann die Kameraeinheit auch kugelförmig mit auf der Kugeloberfläche radial nach außen weisenden Objektiven ausgestattet sein. In dem Fall kann mittel des Kameraeinheit auch eine vollsphärische Aufnahme von der Umgebung, also sogar des Bodens, erstellt werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass beim Anpassen des virtuellen Objekts Reflexionen auf einer Außenhaut des virtu- eilen Objekts entsprechend der erfassten Lichtverhältnisse der Umgebung erzeugt werden. Bei den Reflexionen handelt es sich ganz allgemein um Licht, dass sich auf der Außenhaut des angezeigten virtuellen Objekts spiegelt. Bei den Reflexionen kann es sich zudem auch um verschiedenste reale Objekte innerhalb der Umgebung handeln, welche sich auf der Außenhaut des virtuellen Objekts spiegeln. Insbesondere beim Einsatz der besagten Kameraeinheit können neben reinen Lichtspiegelungen vor allem auch reale Objekte, welche innerhalb der Umgebung angeordnet sind, in Form von Spiegelungen bei der Darstellung des virtuellen Objekts besonders realitäts- getreu berücksichtigt werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen Erfindung ist es vorgesehen, dass beim Anpassen des virtuellen Objekts ein virtueller Schattenwurf des virtuellen Objekts entsprechend der erfassten Lichtverhältnisse der Umgebung er- zeugt und mittels der Augmented-Reality-Anzeigeeinrichtung angezeigt wird. Bei Erfassung der Lichtverhältnisse wird dafür der Sonnenstand miterfasst, infolgedessen auch der entsprechende virtuelle Schattenwurf des virtuellen Objekts berechnet bzw. ermittelt und somit bei der Anzeige des virtuellen Objekts berücksichtigt werden kann. Dadurch kann eine besonders detailge- treue Darstellung des virtuellen Objekts innerhalb der realen Umgebung ermöglicht werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass mittels der Erfassungseinrichtung im Bereich der erfassten Position der Erfassungseinrichtung angeordnete Objekte erfasst und mittels der Augmented-Reality-Anzeigeeinrichtung beim Anzeigen des virtuellen Objekts ausgeblendet werden. Die Erfassungseinrichtung kann dafür einen Sensor oder auch mehrere Sensoren zur Erfassung der räumlichen Umgebungssituation in dem Bereich aufweisen, wo das virtuelle Objekt angezeigt wird. Die Realität wird also in dem Bereich, wo das virtuelle Objekt eingeblendet bzw. angezeigt wird, vollständig von dem angezeigten virtuellen Objekt überlagert, sodass in der Realität an dieser Stelle vorhandene Objekte ausgeblendet werden und somit nicht die Darstellung und Wahrnehmung des eingeblendeten bzw. angezeigten virtuellen Objekts stören. Insbesondere kann die Erfassungseinrichtung dadurch beim Anzeigen des virtuellen Objekts ausgeblendet werden, so dass der Träger der Augmented-Reality- Anzeigeeinrichtung die Erfassungseinrichtung gar nicht sieht. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass als die Augmented-Reality-Anzeigeeinrichtung eine Augmented-Reality-Brille verwendet wird. Alternativ ist es auch möglich, dass als die Augmented- Reality-Anzeigeeinrichtung zumindest eine Augmented-Reality-Kontaktlinse verwendet wird. In beiden Fällen kann ein Träger die Augmented-Reality- Anzeigeeinrichtung auf einfache Weise aufsetzen, wobei diese den Kopfbewegungen und weiteren Bewegungen des Trägers folgt. Positionsveränderungen und Verschwenkbewegungen des Kopfes der Person werden dabei fortlaufend erfasst und bei der Anzeige bzw. Darstellung des virtuellen Ob- jekts derart berücksichtigt, dass der Träger der Augmented-Reality- Anzeigeeinrichtung sich entsprechend seiner Bewegungen auch relativ zu dem angezeigten virtuellen Objekt bewegt. Bewegt die Person sich beispielsweise auf die Erfassungseinrichtung zu, so wird die Augmented- Reality-Anzeigeeinrichtung derart angesteuert, dass die Darstellung des vir- tuellen Objekts entsprechend der erfassten Annäherung der Person ange- passt wird. Für die Person sieht es dann so aus, als würde sie sich tatsächlich an das virtuelle Objekt annähern. Anlog kann auch beispielsweise bei einer erfassten Verschwenkbewegung des Kopfes der Person verfahren werden, so dass die Person in dem Fall ihren Blick virtuell über das virtuelle Objekt schweifen lassen kann. Dadurch dass sämtliche Bewegungen des Trägers der Augmented-Reality-Anzeigeeinrichtung erfasst und mit der bekannten Position der Erfassungseinrichtung abgeglichen und verrechnet werden, kann die Darstellung des virtuellen Objekts besonders realitätsnah an entsprechende Bewegungen des Trägers der Augmented-Reality- Anzeigeeinrichtung angepasst werden.
Das erfindungsgemäße Anzeigesystem umfasst eine am Kopf einer Person tragbare Augmented-Reality-Anzeigeeinrichtung. Des Weiteren umfasst das Anzeigesystem eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Lichtverhält- nisse einer Umgebung. Zudem umfasst das Anzeigesystem eine Datenverarbeitungseinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, ein virtuelles Objekt, insbesondere ein virtuelles Fahrzeugmodell, bereitzustellen und dieses entsprechend der mittels der Erfassungseinrichtung erfassten Lichtverhältnisse anzupassen und die Augmented-Reality-Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen des an die erfassten Lichtverhältnisse angepassten virtuellen Objekts anzusteuern. Das erfindungsgemäße Anzeigesystem zeichnet sich dabei dadurch aus, dass das Anzeigesystem eine Positionserfassungseinrichtung aufweist, welche dazu ausgelegt ist, die Position zu erfassen, wo die Erfassungseinrichtung innerhalb der Umgebung angeordnet ist. Zudem ist die Daten verar- beitungseinrichtung dazu ausgelegt, die Augmented-Reality- Anzeigeeinrichtung derart anzusteuern, dass das virtuelle Objekt an der er- fassten Position der Erfassungseinrichtung angezeigt wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Anzeigesystem sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen, wobei das Anzeigesystem insbesondere Mittel zur Durchführung der Verfahrensschritte aufweist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombination sind nicht nur der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung verlassen.
Die Zeichnung zeigt in: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Anzeigesystems, welches eine Augmented-Reality-Brille zum Anzeigen eines virtuellen Kraftfahrzeugs innerhalb einer realen Umgebung umfasst;
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer Einfahrt eines Hauses, wobei im Bereich vor einer Garage eine Kameraeinheit zur Erfassung der Umgebung positioniert ist und eine Person dargestellt ist, welche die Augmented-Reality-Brille aufgesetzt hat; und in Fig. 3 eine weitere perspektivische Darstellung der Einfahrt des Hauses, wobei ein virtuelles Kraftfahrzeug so angeordnet dargestellt ist, wie sie die Person durch die Augmented-Reality-Brille wahrnimmt. In den Figuren werden gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Ein insgesamt mit 10 bezeichnetes Anzeigesystem ist in einer schematischen Darstellung in Fig. 1 gezeigt. Das Anzeigesystem 10 umfasst eine Augmented-Reality-Anzeigeeinrichtung in Form einer Augmented-Reality- Brille 12, eine Datenverarbeitungseinrichtung 14 zum Ansteuern der Aug- mented-Reality-Brille 12, eine Erfassungseinrichtung 16 und eine Positions- erfassungseinrichtung 18 zum Erfassen der Position der Erfassungseinrich- tung 16. Das Anzeigesystem 10 dient dazu, ein virtuelles Objekt, insbesondere ein virtuelles Kraftfahrzeug bzw. ein virtuelles Kraftfahrzeugmodell, derart anzuzeigen bzw. einzublenden, dass dieses in eine reale Umgebung projiziert erscheint. Das Anzeigesystem 10 kann insbesondere für Vertriebsanwendungen aber auch für andere Anwendungen eingesetzt werden. Bei Vertriebsanwendungen im Automobilbereich ist es beispielsweise möglich, dass ein Vertriebsmitarbeiter das gesamte Anzeigesystem 10 mit zu einem potentiellen Kunden nach Hause nimmt, um ein Fahrzeug, an welchem der potentielle Kunde Interesse hat, vorzuführen.
In Fig. 2 ist eine Umgebung 20 in Form einer Einfahrt eines Hauses in einer Perspektivansicht gezeigt. Eine Kameraeinheit 22 der Erfassungseinrichtung 16 ist im Bereich der Einfahrt 20 positioniert. Eine Person 24, welche die Augmented-Reality-Brille 12 aufgesetzt hat, befindet sich ebenfalls in der Einfahrt des Hauses. Mittels der Kameraeinheit 22 werden die Lichtverhältnisse der Einfahrt 20 in Form einer teilsphärischen oder auch einer vollsphärischen Aufnahme aufgezeichnet. Die Aufnahme kann beispielsweise als Einmalaufnahme oder auch als fortlaufende Videoaufnahme erfolgen. Mittels der Kameraeinheit 22 wird also die gesamte Umgebung der Einfahrt 20 aufgezeichnet, sodass insbesondere die Lichtverhältnisse an der Position bzw. am Standort der Kameraeinheit 22 detailliert erfasst werden können.
Die hier nicht dargestellte Positionserfassungseinrichtung 18 erfasst die Po- sition, wo die Kameraeinheit 22 innerhalb der Einfahrt 20 angeordnet ist. Die Datenverarbeitungseinrichtung 14 passt sodann ein bereitgestelltes virtuelles Objekt, im vorliegenden Fall soll es sich um ein virtuelles Fahrzeugmodell handeln, entsprechend der mittels der Kameraeinheit 22 erfassten Lichtverhältnisse entsprechend an.
In Fig. 3 ist die Einfahrt 20 wiederum in einer Perspektivansicht dargestellt, wobei das besagte virtuelle Fahrzeugmodell 26 nun so im Bereich der Einfahrt 20 angeordnet dargestellt ist, wie es die Person 24 durch die aufgesetzte Augmented-Reality-Brille 12 sieht. Für die Person 24 wird das virtuelle Fahrzeugmodell 26 also mittels der Augmented-Reality-Brille 12 derart angezeigt bzw. eingeblendet, dass sich das virtuelle Fahrzeugmodell 26 genau an der Position befindet, wo die Kameraeinheit 22 positioniert ist. Dadurch, dass das virtuelle Fahrzeugmodell 26 an die mittels der Kameraeinheit 22 erfass- ten Lichtverhältnisse angepasst wird, erscheint es für die Person 24 so, als ob das Umgebungslicht im Bereich der Einfahrt 20 tatsächlich auf das angezeigte virtuelle Kraftfahrzeug 26 fallen würde. Die Helligkeit und der Farbgestaltung des virtuellen Fahrzeugmodells 26 werden also an die tatsächlich vorhandenen realen Lichtverhältnisse im Bereich der Einfahrt 20 angepasst.
Erfolgt die Vorführung des virtuellen Fahrzeugmodells 26 beispielsweise spät abends kurz vor Sonnenuntergang, so wird das virtuelle Kraftfahrzeug 26 in ein besonders weiches Licht getaucht, wohingegen bei einer Vorführung mittags bei grellem Sonnenschein das virtuelle Fahrzeugmodell 26 so angezeigt wird, als ob es tatsächlich im gleißenden Sonnenlicht stehen würde. Insbesondere werden Reflexionen auf einer Außenhaut des virtuellen Kraftfahrzeugs 26 entsprechend der erfassten Lichtverhältnisse im Bereich der Einfahrt 20 realitätsgetreu angezeigt. Dabei kann es sich beispielsweise um sich spiegelndes Sonnenlicht auf dem Lack des virtuellen Fahrzeugmodells 26 handeln. Darüber hinaus ist es auch möglich, dass verschiedene reale Objekte, welche im Bereich der Einfahrt 20 angeordnet sind, sich in dem virtuellen Kraftfahrzeugmodell 26 zu spiegeln scheinen. Durch Erfassung der Lichtverhältnisse mittels der Kammereinheit 22 kann zudem auch der Sonnenstand ermittelt werden, infolgedessen ein virtueller Schattenwurf des virtuel- len Fahrzeugmodells 26 berechnet und zusätzlich mittels der Augmented- Reality-Brille 12 angezeigt wird.
Hier nicht dargestellte Objekte, welche sich direkt dort in der Realität befinden, wo das virtuelle Kraftfahrzeugmodell 26 eingeblendet wird, werden hin- gegen mittels der Augmented-Reality-Brille 12 ausgeblendet bzw. durch die Darstellung des virtuellen Fahrzeugmodells 26 überlagert. Die besonders realistische Darstellung und Wahrnehmung des angezeigten virtuellen Fahrzeugmodells 26 wird also nicht durch reale Objekte beeinträchtigt, welche sich tatsächlich an der Position befinden, wo das virtuelle Kraftfahrzeugmo- dell 26 mittels der Augmented-Reality-Brille 12 für die Person 24 angezeigt wird. Dazu gehört im beschriebenen Fall auch die in Fig. 2 dargestellte Kameraeinheit 22. Durch die Platzierung der Kameraeinheit 22 innerhalb der Realumgebung, gemäß dem erläuterten Beispiel also im Bereich der Einfahrt 20, kann die visuelle Darstellung bzw. Anzeige des virtuellen Kraftfahrzeugmodells 26 besonders realistisch durch Anpassung an die vorherrschenden Lichtverhält- nisse ermöglicht werden. Insbesondere können Reflexionen auf der Außenhaut des angezeigten virtuellen Fahrzeugmodells 26 an die tatsächlichen Lichtverhältnisse der Umgebung angepasst werden. Unabhängig von dem Ort der Vorführung bzw. Anzeige des virtuellen Fahrzeugmodells 26 kann dieses also immer an die gerade vorherrschenden optischen Verhältnisse, insbesondere die vorherrschenden Lichtverhältnisse, angepasst werden, sodass sich ein besonders realistischer Eindruck beim Träger der Augmented- Reality-Brille 12 ergibt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
Verfahren zum Betreiben eines Anzeigesystems (10), mit den Schritten:
- Bereitstellen eines virtuellen Objekts (26), insbesondere eines virtuellen Fahrzeugmodells, mittels einer Datenverarbeitungseinrichtung (14);
- Erfassen der Lichtverhältnisse einer Umgebung (20) mittels einer Erfassungseinrichtung (16);
- Anpassen des virtuellen Objekts (26) entsprechend der erfassten Lichtverhältnisse mittels der Datenverarbeitungseinrichtung (14);
- Anzeigen des an die erfassten Lichtverhältnisse angepassten virtuellen Objekts (26) mittels einer am Kopf einer Person (24) getragenen Augmented-Reality-Anzeigeeinrichtung (12);
dadurch gekennzeichnet, dass
- mittels einer Positionserfassungseinrichtung (18) die Position er- fasst wird, wo die Erfassungseinrichtung (16) innerhalb der Umgebung (20) angeordnet ist;
- die Augmented-Reality-Anzeigeeinrichtung (12) derart mittels der Datenverarbeitungseinrichtung (14) angesteuert wird, dass das virtuelle Objekt (26) an der erfassten Position der Erfassungseinrichtung (16) innerhalb der Umgebung (20) angezeigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
zum Erfassen der Lichtverhältnisse der Umgebung (20) mittels einer Kameraeinheit (22) der Erfassungseinrichtung (16) eine zumindest teilsphärische Aufnahme der Umgebung (20) aufgezeichnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
beim Anpassen des virtuellen Objekts (26) Reflexionen auf einer Außenhaut des virtuellen Objekts (26) entsprechend der erfassten Lichtverhältnisse der Umgebung (20) erzeugt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
beim Anpassen des virtuellen Objekts (26) ein virtueller Schattenwurf des virtuellen Objekts (26) entsprechend der erfassten Lichtverhältnis- se der Umgebung (20) erzeugt und mittels der Augmented-Reality- Anzeigeeinrichtung (12) angezeigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
mittels der Erfassungseinrichtung (16) im Bereich der erfassten Position der Erfassungseinrichtung (16) angeordnete Objekte erfasst und mittels der Augmented-Reality-Anzeigeeinrichtung (12) beim Anzeigen des virtuellen Objekts (26) ausgeblendet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
als die Augmented-Reality-Anzeigeeinrichtung (12) eine Augmented- Reality-Brille verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
als die Augmented-Reality-Anzeigeeinrichtung (12) zumindest eine Augmented-Reality-Kontaktlinse verwendet wird.
Anzeigesystem (10), mit
- einer am Kopf einer Person (24) tragbaren Augmented-Reality- Anzeigeeinrichtung (12);
- einer Erfassungseinrichtung (16) zum Erfassen der Lichtverhältnisse einer Umgebung (20);
- einer Datenverarbeitungseinrichtung (14), welche dazu ausgelegt ist, ein virtuelles Objekt (26), insbesondere ein virtuelles Fahrzeugmodell, bereitzustellen und dieses entsprechend der mittels der Erfassungseinrichtung (16) erfassten Lichtverhältnisse anzupassen und die Augmented-Reality-Anzeigeeinrichtung (12) zum Anzeigen des an die erfassten Lichtverhältnisse angepassten virtuellen Objekts (26) anzusteuern;
dadurch gekennzeichnet, dass
- das Anzeigesystem (10) eine Positionserfassungseinrichtung (18) aufweist, welche dazu ausgelegt ist, die Position zu erfassen, wo die Erfassungseinrichtung (16) innerhalb der Umgebung (20) angeordnet ist;
- die Datenverarbeitungseinrichtung (14) dazu ausgelegt ist, die Augmented-Reality-Anzeigeeinrichtung (12) derart anzusteuern, dass das virtuelle Objekt (26) an der erfassten Position der Erfassungseinrichtung (16) angezeigt wird.
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