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Neue Sensoren öffnen neue Märkte und bringen neue Applikationen für mobile Endgeräte mit sich. In meinem Blogartikel möchte ich den Structure Sensor, einen 3D Sensor mit opensource Firmware für Handys und Tablets, vorstellen.

Unsere mobilen Endgeräte sind mit Sensoren vollausgestattet. Von Birgit haben wir schon einiges darübergehört.

Kamera, Gyrosensor oder Thermometer sind aber nicht alles, was man in einem Handy als Sensor benutzen kann. Mit Hilfe von einer 3 dimensionalen Kamera können Handys ihre Umgebung deutlich besser verstehen und abbilden. [1]

Auf dem Markt existieren schon seit mehreren Jahren 3D Sensoren. In der industriellen Nutzung kostet ein 3D Sensor mit HD Auflösung mehrere tausend Euro. Im Konsumenten Segment existieren auch gut funktionierende 3D Kameras z.B.: Microsoft Kinect. Das Problem mit diesen Geräten ist einerseits der Preis und anderseits die Größe und die Mobilität. Occipital hat jedoch beide Probleme gelöst. Natürlich mit begrenzter Genauigkeit und begrenzter Funktionalität im Vergleich mit professionellen 3D Sensoren Kameras, aber ein VGA Aufnahme Modus reicht für viele Benutzer bereits. Als Beispiel werde ich mich auf Kinect beziehen, früher funktionierte dieses Gerät mit 320x240 Pixel, während die zweite Kinect Generation heute 512x424 Auflösung im Tiefenkamera-Modus bietet. [2]

Was sieht ein "Structure Sensor" 3D Handyauge?

Abstandunterschiede von der Handysicht zwischen 40cm und 3,5m mit 30 oder 60 Aufnahme pro Sekunde und ist damit für viele Zwecke genügend.

Was könnte in diesem Fall Probleme verursachen?

Codierung

"Die Codierung hat bei der Nachrichtenübertragung zweierlei Funktion. Zum einen soll sie Redundanz der Quelle eliminieren (Quellcodierung), zum anderen aber wieder gezielt Redundanz hinzufügen, damit Übertragungsfehler ausgeschlossen werden (Kanalcodierung). Im Bereich der digitalen Nachrichten übertragung gibt es eine Vielzahl von Strategien zur Quell- und Kanalcodierung. In der analog arbeitenden optischen 3D- Messtechnik stehen dagegen nur ausgewählte Codierungsverfahren zur Verfügung. In digitaler Technik lassen sich praktisch beliebige Rechenvorschriften implementieren, was im analogen Bereich sehr schwierig ist. Daher muss es das Ziel sein, mit den begrenzten Möglichkeiten dennoch ein effektives Codierungsverfahren zu finden.Diese ist an die Eigenschaften der Quelle (typische 3D-Formen) anzupassen." [3]

Spiegelung

Ein anderes Problem, welches in Verbindung mit anderen Materialen auftreten kann ist die Spiegelung. Aluminium, Gold, oder manche Synthetische Polymeren führen zu einer Irrführung der Sensoren. Dieses Probleme sollten der optische Sensor und die Software korrigieren, aber dieses Verfahren braucht deutlich mehr Leistung, welche meistens die Kapazität des Telefons übersteigt.

In welchen Themenbereichen sind 3D Sensoren wirklich nützlich:

• Medizin
• Forschung
• Herstellung
• Design
• Modellierung
• Konstruktion
• Sicherheit
• Qualitätskontrolle
• Spiele-Industrie
• Augmented reality (AR)

Klare Ziele

Google war am Bereich der mobile Endgeräte besonders interessiert, darum entwickelte das Unternehmen sein eigenes Projekt Tango. Project-Tango-Handy sammelt mit seiner 4 Megapixel Kamera 250.000 Messungen pro Sekunde. Aber 3D Bilder sind nur der Anfang. Wenn man das Kamerabild mit den Positionen eines 6-achsige Gyro-/Beschleunigungssensor (Kipp-Messung um alle 3 Achsen und zusätzlich eine Beschleunigungsmessung um die genannten 3 Achsen) kombiniert, kann man einenbesonders effektives und genaueres 3D Modell herstellen.

In diesem Bereich gibt es viel unausgeschöpftes Potenzial. Einerseits wegen der mobilen Anwendungen, anderseits wegen den Verbreitungs und Verbindungsmöglichkeiten von 3D Druckern. Google und Apple haben in letzter Zeit viele Unternehmen mit 3D Sensor Technik gekauft, meiner Meinung nach, werden auf dem Markt bald 3D fähige Endgeräte mit natives Augmented Reality Support erscheinen. Open Source hat in Sachen Ideen viele Vorteile.

Prezi Link: Structure Sensor - Prezi

Quellen:

1: https://www.kickstarter.com/projects/occipital/structure-sensor-capture-the-world-in-3d
(Abgerufen: 07.12.14)

2: http://www.microsoft.com/en-us/kinectforwindows/meetkinect/features.aspx
(Abgerufen: 08.12.14)

3: Informationstheoretische Grenzen optischer 3D-Sensoren - Christoph Wagner (Doktorarbeit, pp 22