DE20305278U1 - Device for taking into account the viewer's position when displaying 3D image content on 2D display devices - Google Patents
Device for taking into account the viewer's position when displaying 3D image content on 2D display devicesInfo
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Description
DaimlerChrysler AG LedererDaimlerChrysler AG Leather
28.03.200328.03.2003
bei der Darstellung von 3D-Bildinhalten aufwhen displaying 3D image content on
2D-Anzeigevorrichtungen2D displays
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Berücksichtigung der Betrachterposition bei der Darstellung von 3D-Objekten auf 2D-Anzeigevorrichtungen.The invention relates to a device for taking the viewer position into account when displaying 3D objects on 2D display devices.
Die Darstellung dreidimensionaler Geometrien oder dreidimensionaler (kurz 3D-)Objekte oder Szenen mit Hilfe von Computer-Systemen spielt heute in zahlreichen Anwendungen eine Rolle. Der Anwendungsbereich für 3D-Darstellungen erstreckt sich von 3D-Produktpräsentationen im Internet (z.B. mittels VRML-Browser oder MuIti-Media-Player) über 3D-Computerspiele an herkömmlichen Personal-Computern oder Spielkonsolen bis zu Virtual-Reality-Systemen in industriellen und akademischen Bereichen.The representation of three-dimensional geometries or three-dimensional (3D for short) objects or scenes with the help of computer systems plays a role in numerous applications today. The area of application for 3D representations extends from 3D product presentations on the Internet (e.g. using VRML browsers or multi-media players) to 3D computer games on conventional personal computers or game consoles to virtual reality systems in industrial and academic areas.
Um für 3D-Szenen oder für 3D-Objekte eine optische Tiefenwirkung zu erzielen - d.h. einen räumlichen Eindruck, der neben der tatsächlichen zweidimensionalen Darstellung in der XY-0 Ebene auch ein Gefühl der dritten Dimension (Z-Richtung) vermittelt -, kommen verschiedene Verfahren und Systeme zum Einsatz: Perspektivische Projektion, Licht-, Schatten- und Nebeleffekte, Projektionssysteme mit unterschiedlichen Spezialbrillen zur stereoskopischen Darstellung und anderes mehr.In order to achieve an optical depth effect for 3D scenes or 3D objects - i.e. a spatial impression that conveys a feeling of the third dimension (Z direction) in addition to the actual two-dimensional representation in the XY-0 plane - various processes and systems are used: perspective projection, light, shadow and fog effects, projection systems with various special glasses for stereoscopic representation and much more.
Dabei sind Projektionssysteme mit Spezialbrillen zur stereoskopischen Darstellung von besonderer Bedeutung, da sie einenProjection systems with special glasses for stereoscopic display are of particular importance, as they enable
guten Tiefeneindruck dadurch vermitteln, dass sie für jedes Auge ein separates Bild darstellen. Die hierbei verwendeten Stereo-Brillen können grob nach Polarisations-, Shutter- und Farb-Systemen unterschieden werden. In jedem Fall benötigt der Benutzer beim Einsatz dieser Systeme eine entsprechende Brille, um den Tiefeneindruck zu erhalten. Der Stereo-Effekt kann aber auch durch spezielle Bildschirmoberflächen erzielt werden, die beispielsweise durch eine bestimmte Riffelung so gestaltet sind, dass jedes Auge eine separates Bild wahrnimmt. give a good impression of depth by displaying a separate image for each eye. The stereo glasses used here can be roughly divided into polarization, shutter and color systems. In any case, the user needs appropriate glasses when using these systems in order to get the impression of depth. The stereo effect can also be achieved by special screen surfaces that are designed, for example, with a certain ribbing so that each eye sees a separate image.
Neben einer guten Tiefenwirkung ist für 3D-Anwendungen die Möglichkeit der virtuellen Selbstbewegung des Beobachters durch eine 3D-Szene bzw. die Betrachtung von 3D-Objekten von verschiedenen Seiten durch den Beobachter wichtig. Dreidimensionale Darstellungen von 3D-Objekten oder 3D-Szenen an herkömmlichen Computer-Arbeitsplätzen oder Spielkonsolen, ob stereoskopisch oder nicht, gehen von einem fixen Betrachterstandpunkt aus. Die Veränderung der Betrachterposition oder 0 Perspektive wird dabei virtuell dadurch erreicht, dass die Ansicht des virtuellen 3D-Objekts oder der virtuellen 3D-Szene mittels Mouse, Tastatur oder durch andere spezielle Eingabegeräte verändert wird. Für den Benutzer komfortabler ist die Nutzung von Tracking-Verfahren beispielsweise im Zusammenhang mit Head-Mounted-Displays (Datenhelme mit angebrachten Sensoren zur Lagebestimmung im Raum), weil dabei die dem Betrachter dargestellte Perspektive auf die virtuelle Szene oder auf das virtuelle Objekt unmittelbar seinen Bewegungen relativ zur Szene bzw. zum Objekt folgt.In addition to a good depth effect, the possibility of virtual self-movement of the observer through a 3D scene or the observation of 3D objects from different sides by the observer is important for 3D applications. Three-dimensional representations of 3D objects or 3D scenes on conventional computer workstations or game consoles, whether stereoscopic or not, are based on a fixed viewer's point of view. The change in the viewer's position or perspective is achieved virtually by changing the view of the virtual 3D object or the virtual 3D scene using a mouse, keyboard or other special input devices. The use of tracking methods is more convenient for the user, for example in connection with head-mounted displays (data helmets with attached sensors for determining position in space), because the perspective of the virtual scene or virtual object shown to the viewer directly follows his movements relative to the scene or object.
Der breite Einsatz von Virtual-Reality-Anwendungen wird aber unter anderem durch die Notwendigkeit der soeben beschriebenen, teilweise teueren Spezialhardware verhindert. Insbeson-However, the widespread use of virtual reality applications is prevented, among other things, by the need for the special hardware described above, which can be expensive in some cases.
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dere die Anschaffung und das Tragen von 3D-Brillen stellt sich als grundsätzliche Barriere dar.In particular, the purchase and wearing of 3D glasses represents a fundamental barrier.
Die DE 196 13 618 C2 beschreibt eine Vorrichtung zur Einbeziehung einer gegenüber einer Anzeigevorrichtung veränderbaren Betrachterposition in die Darstellung von 3D-Objekten oder 3D-Szenen. Dabei wird die Position des Beobachters vor der Anzeigevorrichtung mithilfe einer lichtempfindlichen Sender-Empfänger-Einrichtung detektiert, wobei der Sender oder Lichtemitter dem Betrachter zugeordnet ist und der Empfänger, bestehend aus einem oder mehreren positionsempfindlichen Detektoren, sich in einer definierten räumlichen Zuordnung zur Anzeigevorrichtung befindet. Der Sender kann bspw. an einer Stereo-Brille, die zur Anzeigevorrichtung gehört, oder an einem Zeigestab angebracht sein. Die Vorrichtung kann auch für 2D-Anzeigevorrichtungen eingesetzt werden, so dass der Aufwand für stereoskopische Darstellungen nicht erforderlich ist. Allerdings handelt es sich bei der Vorrichtung selbst wiederum um eine Spezialhardware, die nicht standardmäßig zur 0 Ausrüstung von Personal-Computern, Work-Stations oder Lap-Tops gehört.DE 196 13 618 C2 describes a device for incorporating a viewer position that can be changed relative to a display device into the display of 3D objects or 3D scenes. The position of the observer in front of the display device is detected using a light-sensitive transmitter-receiver device, whereby the transmitter or light emitter is assigned to the viewer and the receiver, consisting of one or more position-sensitive detectors, is located in a defined spatial relationship to the display device. The transmitter can be attached, for example, to stereo glasses that belong to the display device or to a pointer. The device can also be used for 2D display devices, so that the effort for stereoscopic displays is not required. However, the device itself is special hardware that is not part of the standard equipment of personal computers, workstations or laptops.
Aufgabe der Erfindung ist es, ausgehend vom Stand der Technik, eine preisgünstige und in gerätetechnischer Hinsicht möglichst unaufwändige Vorrichtung zur Berücksichtigung der Betrachterposition bei der Darstellung von 3D-Objekten oder 3D-Szenen auf 2D-Anzeigevorrichtungen zu schaffen.The object of the invention is, based on the prior art, to create an inexpensive and, in terms of equipment technology, as uncomplicated as possible device for taking the viewer position into account when displaying 3D objects or 3D scenes on 2D display devices.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 5. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen.The invention solves this problem by the features of independent claims 1 and 5. Advantageous embodiments can be found in the subclaims.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann eine Berücksichtigung der Betrachterposition bei der Darstellung von 3D-Objekten, worunter im weiteren auch Ansichten von 3D-Szenen verstanden werden sollen, auf 2D-Anzeigevorrichtungen durchWith the device according to the invention, the viewer position can be taken into account when displaying 3D objects, which in the following also includes views of 3D scenes, on 2D display devices by
eine standardmäßig erhältliche Personalcomputer-, Notebookoder Workstation-Ausrüstung - also mit geringstmöglichen Aufwand - realisiert werden:a standard personal computer, notebook or workstation equipment - i.e. with the least possible effort:
- Als 2D-Anzeigevorrichtung können alle herkömmlichen- All conventional 2D display devices can be used
Bildschirme wie zum Beispiel CRT- (Cathode Ray Tube) , LCD- (Liquid Crystal Display) oder TFT- (Thin-Film-Transistor) Bildschirme dienen.Screens such as CRT (Cathode Ray Tube) , LCD (Liquid Crystal Display) or TFT (Thin-Film-Transistor) screens.
- Als Kamera kann eine einfache Standard-Kamera, wie sie für Internet-Anwendungen üblich sind, eingesetzt werden; beispielsweise eine analoge Kamera, eine USB- {Universal Serial Bus) oder eine Firewire-Kamera („Firewire" bezeichnet ein bestimmtes Daten-Übertragungs-Protokoll).- A simple standard camera, such as those commonly used for Internet applications, can be used as a camera; for example, an analog camera, a USB (Universal Serial Bus) or a Firewire camera ("Firewire" refers to a specific data transfer protocol).
Damit besteht die Möglichkeit auch mit herkömmlichen Personal-Computern oder Spielkonsolen auf 2D-Anzeigevorrichtungen einen räumlichen Eindruck 3D-Objekten zu erzeugen, wobei allerdings keine Stereo-Brille erforderlich ist, und in vielen Fällen auch auf manuelle Eingaben zur virtuellen Selbstbewegung des Betrachters verzichtet werden kann.This makes it possible to create a spatial impression of 3D objects on 2D display devices using conventional personal computers or game consoles, although stereo glasses are not required and in many cases manual inputs for the viewer's virtual self-movement can be dispensed with.
0 Die Kamera befindet sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer vorgegebenen räumlichen Zuordnung zur Anzeigevorrichtung. Über diese bekannte geometrische Zuordnung ist auch ein geometrischer Bezug der jeweiligen, von dieser Kamera zu bestimmenden, Betrachterposition zur Anzeigevorrichtung herstellbar. Diese Beziehung „Betrachterposition - Anzeigevorrichtung" wird für der Darstellung eines auf der Anzeigevorrichtung abgebildeten 3D-Objekts berücksichtigt. D.h. bewegt sich der Betrachter vor der Anzeigevorrichtung aus seiner Sicht nach links, wird das betrachtete Objekt nach rechts 0 gedreht dargestellt, so dass der Betrachter entsprechend seiner Nach-Links-Bewegung mehr von der linken Seite des Objekts sehen kann. Entsprechendes gilt für Bewegungen nach rechts, oben oder unten. Da mit der Kamera auch die Entfernung des0 The camera in the device according to the invention is located in a predetermined spatial relationship to the display device. This known geometric relationship can also be used to establish a geometric relationship between the respective viewer position to be determined by this camera and the display device. This relationship "viewer position - display device" is taken into account for the representation of a 3D object shown on the display device. This means that if the viewer moves to the left in front of the display device, the object being viewed is shown rotated to the right 0 so that the viewer can see more of the left side of the object in accordance with his leftward movement . The same applies to movements to the right, up or down. Since the camera can also determine the distance of the
Betrachters von der Anzeigevorrichtung bestimmt werden kann, kann der jeweilige Bildausschnitt der gezeigten Objekte oder Szenen auch entsprechend dieser Entfernung vergrößert oder verkleinert {gezoomt) werden.
5Since the distance of the viewer can be determined by the display device, the respective image section of the objects or scenes shown can also be enlarged or reduced (zoomed) according to this distance.
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Die Kamera beobachtet den Kopf des Benutzers. Je geringer die Brennweite der Kamera ist, desto größer ist der Bereich, in welchem der Benutzer erfasst werden kann. Bei geeigneter Kamera kann ein Bereich von fast 0° bis nahezu 180° in X- und Y- Richtung erreicht werden.The camera observes the user's head. The smaller the focal length of the camera, the larger the area in which the user can be captured. With a suitable camera, a range of almost 0° to almost 180° in the X and Y directions can be achieved.
Die Bestimmung der Betrachterposition durch die Kamera erfolgt durch Erkennung eines markierten Gegenstandes oder durch die Erkennung von markanten Gesichtsmerkmalen, wie zum Beispiel Nase und/oder Mund und/oder Augen. Durch bildanalytische Verfahren wird die 3D-Position (X-,Y- und Z- Koordinaten bezüglich des Projektionsmittelpunktes) des Betrachters oder des markierten Gegenstandes vor der Anzeigevorrichtung bestimmt.The camera determines the viewer position by recognizing a marked object or by recognizing distinctive facial features, such as the nose and/or mouth and/or eyes. Image analysis methods are used to determine the 3D position (X, Y and Z coordinates with respect to the projection center) of the viewer or the marked object in front of the display device.
Für eine schnellere oder robustere Berechnung der Betrachterposition können auch Markierungen am Kopf des Betrachters angebracht werden. Hierfür sind die Methoden des sogenannten Marker trackings besonders geeignet. Als Markierungen kommen beispielsweise gut reflektierende Papieretiketten in Frage, wie sie in jedem Büro zu finden sind. Sie können z.B. an einer Brille oder Mütze befestigt sein, oder der Betrachter kann sie beispielsweise auch direkt auf dem Gesicht befestigen. Durch die Verwendung von Markierungen ist es auch möglieh, die Betrachterposition, nach welcher die Darstellung der 3D-Szene oder des 3D-Objekts ausgerichtet wird, virtuell auf eine Zeigeeinrichtung zu verlagern, in dem ein geeigneter Gegenstand, beispielsweise ein Zeigestock, mit Markierungen versehen wird. Damit kann die auf der Anzeigevorrichtung ge-For a faster or more robust calculation of the viewer position, markings can also be placed on the viewer's head. The methods of so-called marker tracking are particularly suitable for this. Markers can be, for example, highly reflective paper labels, such as those found in every office. They can be attached to glasses or a hat, for example, or the viewer can attach them directly to the face. By using markers, it is also possible to virtually shift the viewer position, according to which the representation of the 3D scene or 3D object is aligned, to a pointing device by marking a suitable object, such as a pointer. This allows the position shown on the display device to be
zeigte Ansicht beispielsweise für eine Gruppe von Betrachtern auf einfache Weise gedreht und/oder gezoomt werden.For example, the view shown can be easily rotated and/or zoomed for a group of viewers.
Neben der Bestimmung der Betrachterposition kann die Kamera simultan für andere Zwecke genutzt werden, beispielsweise für Video-Konferenzen, bei denen alle Teilnehmer das gleiche virtuelle 3D-Objekt oder die gleiche virtuelle 3D-Szene betrachten. In addition to determining the viewer position, the camera can be used simultaneously for other purposes, such as video conferences in which all participants view the same virtual 3D object or scene.
Die Berechnung einer der Betrachterposition gemäßen Darstellung eines 3D-Objektes oder einer 3D-Szene auf der 2D-Anzeigevorrichtung erfolgt mit Hilfe sogenannter variabler Sichtpyramiden. Die Sichtpyramide ist durch die vier Ecken bzw. die Grundebene der Anzeigevorrichtung und durch die vor der Anzeigevorrichtung liegende Beobachterposition - als Pyramidenspitze - bestimmt. Mit Hilfe der variablen Sichtpyramiden wird in Abhängigkeit von der variablen Betrachterposition eine schiefsymmetrische Projektion der Darstellung des betrachteten 3D-Objekts oder der 3D-Szene vorgenommen. Diese Vorgehensweise ist sowohl für monoskopische als auch für stereoskopische Systeme möglich. Für den Betrachter entsteht so, insbesondere auch bei monoskopischen Systemen, der Eindruck räumlicher Tiefe.The calculation of a representation of a 3D object or a 3D scene on the 2D display device according to the viewer's position is carried out using so-called variable viewing pyramids. The viewing pyramid is determined by the four corners or the base plane of the display device and by the observer position in front of the display device - as the pyramid tip. With the help of the variable viewing pyramids, an obliquely symmetrical projection of the representation of the viewed 3D object or the 3D scene is carried out depending on the variable viewer position. This procedure is possible for both monoscopic and stereoscopic systems. This creates the impression of spatial depth for the viewer, especially with monoscopic systems.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird eine deutliche Verbesserung des räumlichen Eindrucks bei der Betrachtung von 3D-0bjekten insbesondere auf 2D-Anzeigevorrichtungen erreicht, indem die Betrachterposition durch einfachste Mittel bestimmt und für die Darstellung der 3D-Objekte 0 berücksichtigt wird. Auf diese Weise kann in vielen Anwendungen, wie Desktop-Virtual-Reality oder bei Computerspielen, der räumliche Eindruck von 3D-Ansichten wesentlich erhöht werden, auch wenn auf die Anwendung von stereoskopischen Ver-The device according to the invention achieves a significant improvement in the spatial impression when viewing 3D objects, particularly on 2D display devices, by determining the viewer's position using the simplest means and taking this into account for the display of the 3D objects. In this way, the spatial impression of 3D views can be significantly increased in many applications, such as desktop virtual reality or computer games, even if the use of stereoscopic devices is not necessary.
fahren und Systemen, insbesondere auf Brillen, vollständig verzichtet wird.driving and systems, especially glasses, are completely dispensed with.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch für die Darstellung einer sogenannten erweiterten Realität (Augmented .Reality) eingesetzt werden. Dies wird vorteilhaft so realisiert, dass eine Kamera (die nicht mit der Kamera zur Detektion der Beobachterposition identisch ist), die für den Betrachter von der Anzeigevorrichtung verdeckte Umgebung aufnimmt, und dieses Bild auf der Anzeigevorrichtung dargestellt wird, wodurch auf der Anzeigevorrichtung quasi eine Durchsicht (video-seethrough) in die reale Umgebung entsteht. Für eine der Betrachterposition entsprechende korrekte Darstellung dieser „Durchsicht" kann entweder das von dieser Kamera gewonnene Bild partiell modifiziert werden, indem nur die der Betrachterposition entsprechenden Ausschnitte in entsprechender Größe daraus gezeigt werden, oder die Kamera wird den Bewegungen des Betrachters, die von der Kamera zur Bestimmung der Beobachterposition ermittelt werden, gesteuert. Die Darstellung 0 der vide0-augr.me.r2 ti er ten Sicht auf der 2D-Anzeigevorrichtung erfolgt im Hintergrund der Darstellung der 3D-Objekte bzw. der 3D-Szene.The device according to the invention can also be used for the representation of a so-called augmented reality. This is advantageously implemented in such a way that a camera (which is not identical to the camera for detecting the observer position) records the environment hidden from the observer by the display device, and this image is displayed on the display device, which creates a quasi -video see-through into the real environment on the display device. In order to correctly display this "see-through" in accordance with the observer position, the image obtained by this camera can either be partially modified by only showing the sections corresponding to the observer position in the appropriate size, or the camera is controlled by the observer's movements, which are determined by the camera to determine the observer position. The display of the video-augmented view on the 2D display device takes place in the background of the display of the 3D objects or the 3D scene.
Für die Darstellung von erweiterter Realität wird die zusätzliehe Kamera vorteilhaft an der Rückseite der Anzeigevorrichtung montiert.To display augmented reality, the additional camera is advantageously mounted on the back of the display device.
Der räumliche Eindruck von 3D-Objekten kann durch die erfindungsgemäße Vorrichtung weiter verstärkt werden, indem mehre-0 re solcher Vorrichtungen räumlich angeordnet werden. Bei einer Anordnung bspw. von vier großen Anzeigevorrichtungen im Quadrat kann für einen darin eingeschlossenen Betrachter eine nahezu vollständige Rundumsicht auf eine virtuelle 3D-Szene erreicht werden. Diese Anordnung kann auch durch eine fünfte Anzeigevorrichtung als Decke erweitert werden. Es ist gleich-The spatial impression of 3D objects can be further enhanced by the device according to the invention by spatially arranging several such devices. With an arrangement of, for example, four large display devices in a square, an almost complete panoramic view of a virtual 3D scene can be achieved for an observer enclosed in it. This arrangement can also be expanded by a fifth display device as a ceiling. It is also possible to
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falls denkbar vier kleinere Anzeigevorrichtungen - wiederum im Quadrat - anzuordnen, um die der Betrachter herumgehen kann, so dass er ein 3D-Objekt kontinuierlich von allen Seiten und, ggf. mit zwei weiteren Anzeigevorrichtungen zu einem Würfel ergänzt, sogar von oben oder unten betrachten kann. Natürlich sind noch beliebig viele andere Kombinationen solcher Anzeigevorrichtungen für verschiedene Anwendungen (z.B. auch in Videokonferenzen) in offenen oder geschlossenen Anordnungen denkbar.If possible, arrange four smaller display devices - again in a square - around which the viewer can walk, so that he can view a 3D object continuously from all sides and, if necessary, supplemented with two further display devices to form a cube, even from above or below. Of course, any number of other combinations of such display devices are conceivable for various applications (e.g. in video conferences) in open or closed arrangements.
Bei einer Anordnung mehrerer erfindungsgemäßer Vorrichtungen kann zur Positionserkennung des Betrachters vorteilhaft eine omnidirektionale Kamera, die separat von den 2D-Anzeigevorrichtungen untergebracht ist, verwendet werden. Auf diese Weise können die Kameras, die den einzelnen Anzeigevorrichtungen zugeordnet sind, durch eine einzige Kamera ersetzt werden, weil diese eine 360°-Aufnahme der Umgebung ermöglicht. Die Kamera ist dabei an einem in Bezug auf die Anordnung der Anzeigevorrichtungen günstigen Ort für die Detektion der Betrachterposition angebracht. So kann sich die Kamera z.B. bei einer quadratischen Anordnung der Anzeigevorrichtungen in ausreichender Höhe über dem Mittelpunkt des Quadrats befinden, wobei die Betrachterposition beispielsweise anhand einer vom Betrachter getragenen Mütze mit geeigneten Markierungen bestimmt wird. Die Befestigung der Kamera kann beispielsweise auf einem Stativ oder an einer Zimmerdecke erfolgen. Natürlich ist es auch möglich, die Beobachterposition durch eine Kombination von mehreren Kameras zu bestimmen.When several devices according to the invention are arranged, an omnidirectional camera, which is housed separately from the 2D display devices, can advantageously be used to detect the position of the viewer. In this way, the cameras assigned to the individual display devices can be replaced by a single camera, because this enables a 360° recording of the surroundings. The camera is mounted at a location that is favorable for detecting the viewer's position in relation to the arrangement of the display devices. For example, if the display devices are arranged in a square, the camera can be located at a sufficient height above the center of the square, with the viewer's position being determined, for example, using a cap worn by the viewer with suitable markings. The camera can be attached, for example, to a tripod or to a ceiling. Of course, it is also possible to determine the observer's position using a combination of several cameras.
0 Kommt nur eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einsatz, ist es vorteilhaft, die Kamera zur Bestimmung der Beobachterposition unmittelbar an der 2D-Anzeigevorrichtung selbst zu befestigen; beispielsweise mittig oberhalb der Oberkante eines herkömmlichen Bildschirms. Eine solche Ausfuhrungsform ist in einfacher Weise als ein Standard-Desktop-Arbeitsplatz mit angeschlossener Web-Cam realisierbar. Aber auch bei einer An-0 If only one device according to the invention is used, it is advantageous to attach the camera for determining the observer position directly to the 2D display device itself; for example, centrally above the upper edge of a conventional screen. Such an embodiment can be easily implemented as a standard desktop workstation with a connected web cam . But even with an
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Ordnung von mehreren 2D-Anzeigevorrichtungen, kann diese Ausstattungsform mit an der Anzeigevorrichtung montierter Kamera zur Positionserkennung gewählt werden.Order of several 2D display devices, this equipment type can be selected with a camera mounted on the display device for position detection.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung weiter erläutert. Die Figur skizziert eine räumliche Anordnung von vier 2D-Anzeigevorrichtungen. The invention is further explained with reference to the drawing. The figure outlines a spatial arrangement of four 2D display devices.
Im einzelnen bezeichnen die Zeichen
1 eine 2D-Anzeigevorrichtung,In detail, the symbols
1 a 2D display device,
2 eine an der 2D-Anzeigevorrichtung 1 befestigte Kamera und 3 eine omnidirektionale Kamera.2 a camera attached to the 2D display device 1 and 3 an omnidirectional camera.
Die beispielhaft gezeigte Anordnung von vier 2D-Anzeigevorrichtungen 1 kann so ausgeführt sein, dass ein Betrachter von den Anzeigevorrichtungen 1 umschlossen ist, und damit beispielsweise eine Rundumsicht auf eine ihn virtuell umgebende 3D-Szene hat. Die Anzeigevorrichtungen 1 können aber auch so ausgerichtet sein, dass sich der Betrachter außerhalb des von den Anzeigevorrichtungen 1 umstellten Raums befindet, 0 wobei er um ein virtuelles 3D-Objekt herumgehen kann, um es von allen Seiten zu betrachten.The arrangement of four 2D display devices 1 shown as an example can be designed such that a viewer is surrounded by the display devices 1 and thus has, for example, an all-round view of a 3D scene that virtually surrounds him. The display devices 1 can also be aligned such that the viewer is located outside the space surrounded by the display devices 1, whereby he can walk around a virtual 3D object in order to view it from all sides.
Die Bestimmung der Position des Betrachters kann bei beiden beschriebenen Ausführungen durch Kameras 2, die jeweils auf den 2D^Anzeigevorrichtungen 1 befestigt sind, erfolgen, oder durch eine omnidirektionale Kamera 3, die unabhängig von den Anzeigevorrichtungen 1 an einer Stelle mit ausreichendem Überblick, an einem Stativ oder an der Decke befestigt ist. Für eine bessere Erkennung bzw. Bestimmung der Betrachterpo-0 sition, können am Betrachter Markierungen, beispielsweise auf einer Mütze oder auf einer Brille, angebracht sein. Die Berechnung der Betrachterposition und die entsprechende Darstellung der 3D-Ojekte oder der 3D-Szene erfolgt für jede Anzeigevorrichtung separat durch einen herkömmlichen Rechner -In both of the embodiments described, the position of the viewer can be determined by cameras 2, which are each attached to the 2D display devices 1, or by an omnidirectional camera 3, which is attached independently of the display devices 1 at a location with sufficient overview, to a tripod or to the ceiling. For better recognition or determination of the viewer position, markings can be attached to the viewer, for example on a cap or on glasses. The calculation of the viewer position and the corresponding representation of the 3D objects or the 3D scene is carried out separately for each display device by a conventional computer -
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nicht abgebildet - (z.B. Personal-Computer, Workstation, Lap-Top) an den eine Kamera 2 und die 2D-Anzeigevorrichtung 1 angeschlossen sind. Bei Verwendung einer omnidirektionalen Kamera 3 werden die Signale der Kamera 3 an die zu den vorhandenen Anzeigevorrichtungen 1 gehörenden Rechner übertragen.not shown - (e.g. personal computer, workstation, laptop) to which a camera 2 and the 2D display device 1 are connected. When using an omnidirectional camera 3, the signals from the camera 3 are transmitted to the computers belonging to the existing display devices 1.
Dies Ansicht der 3D-Objekte auf einem Anzeigegerät 1 kann auch mit Hilfe eines markierten Zeigestocks - nicht abgebildet - gesteuert werden, den ein Betrachter handhabt.This view of the 3D objects on a display device 1 can also be controlled by means of a marked pointer - not shown - which is handled by a viewer.
Die gezeigte Anordnung von 2D-Anzeigevorrichtungen 1 ist nur beispielhaft zu verstehen. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind auch Anordnungen mit mehr oder weniger als vier 2D-Anzeigevorrichtungen 1 darstellbar.The arrangement of 2D display devices 1 shown is to be understood as an example only. The device according to the invention can also be used to display arrangements with more or fewer than four 2D display devices 1.
Claims (6)
Priority Applications (2)
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| DE20305278U DE20305278U1 (en) | 2003-04-02 | 2003-04-02 | Device for taking into account the viewer's position when displaying 3D image content on 2D display devices |
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| DE20305278U DE20305278U1 (en) | 2003-04-02 | 2003-04-02 | Device for taking into account the viewer's position when displaying 3D image content on 2D display devices |
Publications (1)
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|---|---|
| DE20305278U1 true DE20305278U1 (en) | 2003-06-12 |
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ID=7981268
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE20305278U Expired - Lifetime DE20305278U1 (en) | 2003-04-02 | 2003-04-02 | Device for taking into account the viewer's position when displaying 3D image content on 2D display devices |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE20305278U1 (en) |
| WO (1) | WO2004088994A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005025470A1 (en) * | 2005-06-02 | 2006-12-07 | Metaio Gmbh | Camera position and orientation determining method for use in e.g. production area, involves projecting data model of virtual information with preset camera parameters and finding current parameters using external values of cost-function |
| DE102011115739A1 (en) | 2011-10-11 | 2013-04-11 | Daimler Ag | Method for integrating virtual objects in vehicle displays |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6166744A (en) * | 1997-11-26 | 2000-12-26 | Pathfinder Systems, Inc. | System for combining virtual images with real-world scenes |
| GB2345538B (en) * | 1998-11-06 | 2003-12-17 | David James | Optical tracker |
| US20010056574A1 (en) * | 2000-06-26 | 2001-12-27 | Richards Angus Duncan | VTV system |
| US20020082498A1 (en) * | 2000-10-05 | 2002-06-27 | Siemens Corporate Research, Inc. | Intra-operative image-guided neurosurgery with augmented reality visualization |
-
2003
- 2003-04-02 DE DE20305278U patent/DE20305278U1/en not_active Expired - Lifetime
-
2004
- 2004-02-17 WO PCT/EP2004/001466 patent/WO2004088994A1/en not_active Ceased
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005025470A1 (en) * | 2005-06-02 | 2006-12-07 | Metaio Gmbh | Camera position and orientation determining method for use in e.g. production area, involves projecting data model of virtual information with preset camera parameters and finding current parameters using external values of cost-function |
| DE102005025470B4 (en) * | 2005-06-02 | 2007-12-20 | Metaio Gmbh | Method and system for determining the position and orientation of a camera relative to a real object |
| DE102011115739A1 (en) | 2011-10-11 | 2013-04-11 | Daimler Ag | Method for integrating virtual objects in vehicle displays |
| WO2013053438A2 (en) | 2011-10-11 | 2013-04-18 | Daimler Ag | Method for integrating virtual objects into vehicle displays |
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| Publication number | Publication date |
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