Ulm, Univ. Diss., 2007.

Zugl.: München, Techn. Univ., Diss., 2007 / Hergestellt on demand

Zugl.: München, Techn. Univ., Diss., 2008

Zugl.: Paderborn, Universiẗat, Diss., 2005.

Zugl.: Dresden, Techn. Universiẗat, Diss., 2008.

Techn. Universiẗat, Diss., 2004--Berlin.

Techn. Universiẗat, Diss., 2005--Darmstadt.

Zugl.: Kaiserslautern, Techn. Univ., Diss., 2009

Fußverkehr findet im gesamten öffentlichen Raum statt und ermöglicht die lückenlose Verbindung von Tür zu Tür. Jeder Mensch steht vor Beginn einer Fortbewegung vor den Fragen „Wo bin ich?“, „Wo liegt mein Ziel?“ und „Wie komme ich dahin?“. Ein Großteil der auf dem Markt befindlichen Navigationssysteme für Fußgänger stellen reduzierte Varianten aus Fahrzeugen dar und basieren auf 2D- Kartendarstellungen oder bilden die Realität als dreidimensionales Modell ab. Navigationsprobleme entstehen dann, wenn es dem Nutzer nicht gelingt, die Information aus der Anweisung auf die Wirklichkeit zu beziehen und umzusetzen. Ein möglicher Grund dafür liegt in der Visualisierung der Navigationsanweisung. Die räumliche Wahrnehmung des Menschen erfolgt ausgehend von einem bestimmten Betrachtungsstandpunkt und bringt die Lage von Objekten und deren Beziehung zueinander zum Ausdruck. Der Einsatz von Augmented Reality (erweiterte Realität) entspricht dem Erscheinungsbild der menschlichen Wahrnehmung und ist für Menschen eine natürliche und zugleich vertraute Ansichtsform. Im Unterschied zu kartographischer Visualisierung wird die Umwelt mittels Augmented Reality nicht modelliert, sondern realitätsgetreu abgebildet und ergänzt. Das Ziel dieser Arbeit ist ein Navigationsverfahren, das der natürlichen Fort-bewegung und Sichtweise von Fußgängern gerecht wird. Das Konzept basiert auf dem Einsatz einer Kombination aus Realität und virtueller Realität zu einer erweiterten Ansicht. Da keine Darstellungsform als die Route selbst besser geeignet ist, um einen Routenverlauf zu beschreiben, wird die Realität durch eine virtuelle Route erweitert. Die perspektivische Anpassung der Routendarstellung erfordert die sensorische Erfassung der Position und Lage des Betrachtungsstandpunktes. Das der Navigation zu Grunde liegende Datenmodell bleibt dem Betrachter dabei verborgen und ist nur in Form der erweiterten Realität sichtbar. Der im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Prototyp trägt die Bezeichnung RealityView. Die Basis bildet ein freies und quelloffenes Navigationssystem, das für die Fußgängernavigation modular erweitert wurde. Das Ergebnis ist ein smartphonebasierter Navigationsprototyp, in dem die Ansichtsform einer zweidimensionalen Bildschirmkarte im Grundriss und die Darstellung einer erweiterten Realität im Aufriss kombiniert werden. Die Evaluation des Prototyps bestätigt die Hypothese, dass der Einsatz von Augmented Reality für die Navigation von Fußgängern möglich ist und von der Nutzergruppe akzeptiert wird. Darüber hinaus bescheinigen Wissenschaftler im Rahmen von Experten-interviews den konzeptionellen Ansatz und die prototypische Umsetzung des RealityView. Die Auswertung einer Eye-Tracking-Pilotstudie erbrachte den Nachweis, dass Fußgänger die Navigationsanweisung auf markante Objekte der Umwelt beziehen, deren Auswahl durch den Einsatz von Augmented Reality begünstigt wird. / Pedestrian traffic takes place in public spaces and provides a seamless connection from door to door. Right before the start of a movement, every human being faces the following questions "Where am I?", "What is my goal?" and "How do I get there?". Existing navigation systems for pedestrians are based on 2D map representations or depict reality as a three-dimensional model. As a result, the majority of the systems on the market for pedestrians are smaller versions of vehicle navigation systems. Navigation problems can occur if the user is unable to relate the information of an instruction to reality and cannot implement it. One possible reason for this is the visualization of the navigation instruction. Peoples spatial perception takes place from their own perspective and shows how objects are positioned and how they are related to each other. The use of Augmented Reality corresponds to the appearance of human perception, and this is a natural and yet familiar view. Compared to cartographic visualization techniques reality is not modeled but mapped realistically and refers to the environment. The concept of this thesis is directly linked to the current state of research and examines the use of a simple method and target group-oriented representation, which meets the natural movement of pedestrians. Its central focus is the combination of reality and virtual reality to a common view. This view will be extended by a virtual route representation, which follows the route course in reality. No other form of representation is better suited to explain the course of a route than the route itself. The perspective adjustment and the calculation of the virtual image scene require a data model, which remains hidden from the viewer and only appears in form of a virtual route. The navigation prototype, which is developed in this study, is based on Augmented Reality and is called RealityView. Its base is a free and open source navigation platform, which was expanded modularly into a pedestrian navigation system. The result is a smartphone-based navigation prototype, which combines the two forms of a two-dimensional screen map in plan with the illustration of an Augmented Reality in elevation. The validation of the prototype confirms the hypothesis that the use of Augmented Reality for pedestrian navigation is possible and is also accepted by the user group. In addition, in interviews with experts scientists have confirmed the conceptual approach and the implementation of the RealityView-prototype. The evaluation of an eye-tracking pilot study proved that the use of Augmented Reality favors the selection of prominent objects in the environment.

Die rasante Weiterentwicklung der Technik eröffnet vielen Lebens- und Wirtschaftsbereichen völlig neue Möglichkeiten. So ist die stetige Verbesserung von mobilen Geräten auch ein Gewinn für die Kartographie. Im Bereich der erweiterten Realität sind dazu schon einige Anwendungen entwickelt worden. Diese Arbeit stellt verschiedene Augmented Reality Anwendungen vor, nicht nur aus dem Gebiet der Kartographie, sondern aus allen Lebensbereichen. Ein besonderes Augenmerk soll dabei auf der Anwendung mit mobilen Endgeräten liegen. Entstanden ist aus dieser Arbeit ein Campusführer, der nur die Namen der Gebäude anzeigt, welche der Nutzer von seiner Position aus auch tatsächlich sehen kann. Hierfür werden in der Arbeit Sichtbarkeitsanalysen im Allgemeinen und im Speziellen für GIS-Programme untersucht und vorgestellt. Auch die Beschriftung im dreidimensionalen Raum und auf dem Bildschirm von mobilen Geräten wird überblickshaft dargestellt. Abschließend wird der Campusführer getestet und bewertet sowie ein Fazit zum Thema Augmented Reality auf mobilen Endgeräten gegeben. / Undreamed-of possibilities in many areas of life and also in different economic sectors emerge owing to the rapid enhancement of technology. The constant advancement of mobile devices is also a gain for cartography. In this field some augmented reality applications have already been developed. In this thesis some augmented reality applications, not only with cartographic references, are introduced. Special attention is paid to their use on mobile devices. Furthermore a campus-guide is developed, which only displays the points of interest actually seen from the user's position. For this purpose the concept of viewsheds is introduced and examined both in general terms and especially in the use of GIS-programs. The labeling in a three-dimensional scene and on the screen of mobile devices is shortly discussed as well. Moving on, the campus-guide is tested and evaluated. Also a conclusion on the topic of augmented reality with mobile devices is given.