Trackingfehler in Augmented Reality

Tracking is an important component of augmented reality systems. Tracking means to determine and follow the position and orientation of an object with respect to some reference coordinate system over time. As with all physical measurements the estimate is affected by errors. These errors propagate through the chain of transformations from the tracking systems to the final application, until they appear as alignment errors in the augmented reality application. This thesis deals with the mathematical tools that are needed to estimate the final resulting precision, as well as with visualization concepts for exploring and understanding tracking errors. The special case of optical tracking systems is further analyzed to provide useful initial estimates of the tracking error. A set of examples finally shows the application of the error estimation in real-world setups.Das Tracking ist ein wichtiger Bestandteil von Anwendungen im Bereich der Erweiterten Realität. Tracking bedeutet, die Position und Ausrichtung eines Objektes relativ zu einem Referenzkoordinatensystem über einen gewissen Zeitraum hin zu bestimmen und zu verfolgen. Wie jeder andere Messprozess ist auch dieser Prozess fehlerbehaftet. Diese Messfehler pflanzen sich durch die gesamte Kette der Transformationen von der Messung bis hin zur tatsächlichen Anwendung fort, wo sie dann als Fehler in der Überlagerung sichtbar werden. Die vorliegende Arbeit befasst sich sowohl mit den mathematischen Methoden, die nötig sind um die endgültige Genauigkeit abzuschätzen, als auch mit Visualisierungsmöglichkeiten um diese Fehler zu untersuchen und zu verstehen. Für den Spezialfall eines optischen Trackingsystems wird ein Verfahren zur Abschätzung des Messfehlers vorgestellt. Die Nützlichkeit der präsentierten Methoden wird anhand einer Reihe von Beispielen verdeutlicht