arama

Sanal Gerçeklik ve Konum Takibi Teknolojileri

Sanal gerçeklik teknolojileri hareketlerimizi algılayarak konum takibi yapabilir. Nasıl mı?
  • paylaş
  • paylaş
  • paylaş
  • paylaş
  • paylaş
  • Enver Faruk Özcan Enver Faruk Özcan

⌛ Tahmini okuma süresi: 6 dakika

Yayınlanma Tarihi: 17 Ağustos 2019 14:47

📝 Yazar: Enver Faruk Özcan ✅ Editör: Aysuda Ceylan

Sanal gerçeklik, katılımcılarına gerçekmiş hissi veren, bilgisayarlar tarafından yaratılan dinamik bir ortamla karşılıklı iletişim olanağı tanıyan, üç boyutlu bir benzetim modelidir. Peki bu sanal gerçeklik hareket takiplerini nasıl yapıyor?

3DoF ve 6DoF nedir?

Öncelikle DoF ismi, Degrees of Freedom‘dan gelir. Türkçeye çevirecek olursak, özgürlüğün açıları demektir. 3DoF, sadece kafa hareketlerini algılanmasıdır. Yani gözlük kişinin nereye baktığını saptayabilir. 6DoF ise kafa hareketinin yanı sıra kullanan kişinin uzaydaki yerini de bilebilir. Yani hareket ve bir nevi konum takibi yapar. 

Konumsal Takip nedir? (Positional Tracking)

Konumsal takip, çevredeki beklenen gerçek konumun cihaz tarafından saptanmasını sağlayan teknolojidir. Yazılım ve donanımın kombinasyonunu kullanır. Yukarıda bahsettiğimiz 6DoF’ı yani cihazın hareketlerimizi anlamasına olanak sağlar. 

Konumsal takip yöntemleri

Acoustic Tracking (Akustik Takip)

Bilinen bir akustik sinyalin bir verici ile bir alıcı arasında hareket etmesi için geçen sürenin ölçümü, akustik izleme olarak bilinir. Genellikle, izlenen alana birkaç verici yerleştirilir ve izlenen nesnelere çeşitli alıcılar yerleştirilir. Alıcı ile verici arasındaki mesafe, akustik sinyalin alıcıya ulaşma süresi ile hesaplanır. Bununla birlikte, bunun çalışması için sistemin akustik sinyalin ne zaman gönderildiğinin farkında olması gerekir. Sert bir cismin oryantasyonu, eğer bu cisim bilinen bir pozisyonda yerleştirilmiş birden fazla alıcıya sahipse, bilinebilir. Akustik sinyalin çoklu alıcılara gelme süresi arasındaki fark, vericilere göre nesnenin oryantasyonu hakkında bilgi sağlayacaktır.

Inertial Tracking (Eylemsizlik Takibi)

Akselerometre (ivmeölçer) ve jiroskoplar kullanılarak eylemsizlik takibi yapılabilir. Akselerometreler, hızı ve nesnenin bir başlangıç ​​noktasına göre konumunu hesaplamak için kullanılan doğrusal ivmeyi ölçer. Bu, zaman içindeki konum ve hız ile hız ve ivme arasındaki matematiksel ilişki nedeniyle mümkündür. Bir jiroskop açısal hızı ölçer. Mikroelektromekanik sistemler (MEMS) teknolojisine dayalı bir katı hal bileşenidir ve mekanik bir jiroskopla aynı prensiplere dayanarak çalışır. Jiroskop tarafından sağlanan açısal hız verilerinden, başlangıç ​​noktasına göre açısal konum hesaplanır.

Magnetic Tracking (Manyetik İzleme)

Bu yöntem, manyetik alanın büyüklüğünü farklı yönlerde ölçer. Normal olarak, sistem, ölçüm noktası ile baz istasyonu arasındaki mesafe arttıkça alanın kuvveti azalan bir manyetik alan üreten bir baz istasyonuna sahiptir. Ayrıca, bir manyetik alan oryantasyonun belirlenmesine izin verir. Örneğin, ölçülen nesne döndürülürse, manyetik alanın çeşitli eksenler boyunca dağılımı değiştirilir. Kontrollü bir ortamda, manyetik izlemenin doğruluğu oldukça iyidir.

Başa takılan ekranların (HMD’ler) ve akıllı telefonların çoğu, dünyanın manyetik alanını algılayan IMU’lar veya manyetometreler içerir.

Optical Tracking (Optik İzleme)

Optik izleme için çeşitli yöntemler mevcuttur. Hepsinin ortak noktası ise, konumsal bilgi toplamak için kameraların kullanılmasıdır.

İşaretçilerle İzleme

Bu optik izleme yöntemi, bir nesneye yerleştirilmiş belirli bir işaretçi modeli kullanır. Ardından bir veya daha fazla kamera, nesnenin konumunu görünür belirteçlerden çıkarmak için algoritmalar kullanarak belirteçleri arar. Video kameranın algıladığı şey ile bilinen işaretçi modeli arasındaki farktan, bir algoritma izlenen nesnenin konumunu ve yönünü hesaplar. İzlenen nesneye yerleştirilen işaretleyicilerin deseni rastgele değildir. Belirteçlerin sayısı, yeri ve düzeni, sisteme mümkün olan en fazla bilgiyi sağlamak için dikkatlice seçilir, böylece algoritmalar eksik verilere sahip olmaz.

İki tip belirteç vardır; pasif ve aktif. Pasif belirteçler, kızılötesi ışığı (IR) ışık kaynağına doğru yansıtır. Bu durumda, kamera tespit için belirteçlerden yansıyan IR sinyalini sağlar. Aktif belirteçler, periyodik olarak yanıp sönen ve kameralar tarafından tespit edilen IR ışıklarıdır. İki işaretleyici türü arasında seçim yapmak, mesafe, yüzey tipi, gerekli izleme yönü ve diğerleri gibi çeşitli değişkenlere bağlıdır.

Görünür işaretleyicilerle izleme

Önceden belirlenmiş bir düzenlemeye yerleştirilmiş görünür işaretleyiciler, optik izlemede de kullanılır. Kamera, nesnelerin konumunu ve yönünü belirlemeye yol açan işaretleri ve konumlarını tespit eder. Örneğin, görünür işaretleyiciler izleme alanında belirli bir düzende yerleştirilebilir ve kameralı bir HMD konumunu hesaplamak için kullanır. Bu tür işaretleyicilerin şekli ve boyutu değişebilir. Önemli olan kameralar tarafından kolayca tanımlanabilmesi.

İşaretsiz  izleme

Geometrisi biliniyorsa eğer nesneler işaretleri olmadan izlenebilir. İşaretsiz izlemeyle, sistem kamerası, örneğin kenarlar veya renk geçişleri gibi özellikler için alınan görüntüyü bilinen 3D modeliyle arar ve karşılaştırır.

Derinlik haritası takibi

Bir derinlik kamerası, izleme alanındaki nesnelerin kameradan olan mesafelerinin gerçek zamanlı bir haritasını oluşturmak için çeşitli teknolojileri kullanır. İzleme, izlenecek nesnenin genel derinlik haritasından çıkarılması (örneğin asılması) ve analiz edilerek gerçekleştirilir. Bir derinlik haritası kamera örneği, Microsoft’un Kinect’idir.

Sensör Füzyonu

Sensör füzyonu, izlenen nesnenin konumunun ve oryantasyonunun tespitini geliştirmek için birden fazla izleme tekniği kullanma yöntemidir. Bir teknik kombinasyonu kullanarak, bir yöntemin dezavantajı başka biri tarafından telafi edilebilir. Bunun bir örneği, atalet izleme ve optik izlemenin birleşimi olabilir. İlki sürüklenme geliştirebilir ve ikincisi belirteçlerin gizlenmeye karşı hassastır (tıkanma). Her ikisi de bir araya getirildiğinde, eğer işaretçiler tıkalıysa, pozisyon atalet izleyicileri tarafından tahmin edilebilir ve optik işaretçiler tamamen görünse bile, atalet sensörleri daha yüksek bir hızda güncellemeler sağlar ve genel konum izlemesini iyileştirir.

Konum İzleme Türleri

  • İçeriden İzleme – İzleme kamerası, izlenen cihaza (HMD) yerleştirilir.
  • Dış İzleme – İzleme kameraları, izlenen cihazın (HMD) kendi görüşü dahilinde olduğu dış ortama yerleştirilir.
  • İşaretsiz İzleme – Güvenilir işaretçiler kullanmayan izleme sistemidir.
  • İşaretsiz Dahili İzleme – İşaretsiz izleme özelliğini dahili izleme ile birleştirir.
  • Markörsüz Dış İzleme – Markasız izlemeyi dış izleme ile birleştirir.

Bilimle kalın.

KAYNAKÇA 

https://xinreality.com/wiki/Positional_tracking#Types_of_positional_tracking

https://packet39.com/blog/2018/02/25/3dof-6dof-roomscale-vr-360-video-and-everything-in-between/

Bilimsel gelişmelerden anlık haberdar olmak için Telegram kanalımıza abone olabilirsiniz.