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Visual Positioning System

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Visual Positioning System (VPS) ist eine Technologie, die es mobilen Geräten wie Smartphones, Drohnen und Robotern ermöglicht, ihren Standort und ihre Ausrichtung in der physischen Welt anhand visueller Hinweise zu bestimmen, die in der Regel von Kameras oder optischen Sensoren erfasst werden. Im Gegensatz zur GPS-Technologie, die auf Satellitensignalen basiert, nutzt VPS Computer Vision-Algorithmen, um Bilder zu analysieren und sie mit einer Datenbank geo-referenzierter visueller Merkmale abzugleichen.[1] Diese Technologie ist besonders nützlich in GPS-unzugänglichen Umgebungen, wie z. B. in Innenräumen oder städtischen Gebieten mit hohen Gebäuden, wo Satellitensignale blockiert werden.[2]

Geschichte

Die Idee der visuellen Navigation hat ihre Wurzeln in der frühen Computer Vision-Forschung. VPS als praktische Anwendung gewann mit Fortschritten in Maschinellem Lernen und Bildverarbeitung an Bedeutung. Google begann etwa 2018–2019, VPS in Google Maps zu testen, wobei Street View-Bilder und neuronale Netze die Standortgenauigkeit verbessern. Die Technik ermöglicht Fußgängern eine visuelle Navigation.[3][4] Im Dezember 2022 führte Google die ARCore Geospatial API ein, die VPS einbezieht, um weltweit präzise Augmented Reality-Erfahrungen zu ermöglichen.

Funktionsweise

VPS erstellt eine visuelle Karte aus einer Reihe geo-referenzierter Bilder, indem es Schlüsselmerkmale wie Umrisse von Gebäuden oder Landmarken identifiziert. Diese Merkmale werden in einer durchsuchbaren Datenbank indexiert, die oft durch tiefe neuronale Netze ergänzt wird, die stabile visuelle Elemente über lange Zeiträume erkennen können. Wenn ein Gerät neue Bilder aufnimmt, vergleicht das VPS-System diese mit der Datenbank, um die Position und Ausrichtung des Geräts zu berechnen. Die Implementierung von Google nutzt beispielsweise eine 3D-Punktwolke, die aus Milliarden von Street-View-Bildern erstellt wurde, um hohe Genauigkeit zu erreichen.[4]

Anwendungen

  • Innenraum-Navigation: VPS löst die Einschränkungen von GPS in Innenräumen und bietet präzises Standorttracking für Nutzer oder Roboter[5] in Einkaufszentren, Flughäfen oder Museen.
  • Erweiterte Realität: Über Tools wie Googles Live View überlagert VPS AR-Anweisungen und Informationen auf den Kamerabildschirm des Nutzers.
  • Robotik und Drohnen: VPS ermöglicht Navigation in Umgebungen, in denen GPS unzuverlässig oder nicht vorhanden[6] ist.
  • Barrierefreiheit: Es kann visuell beeinträchtigten Personen durch Echtzeit-Visuallenkung helfen.

Vorteile

VPS bietet mehrere Vorteile im Vergleich zur traditionellen GPS-Technologie, darunter:

  • Hohe Genauigkeit in städtischen Schluchten und Innenräumen.
  • Unterstützung für standortbasierte Marketing- und Geschäftsanalysen.
  • Kompatibilität mit verschiedenen Transportmitteln und AR-Anwendungen.[2]

Einschränkungen

Die Genauigkeit von VPS hängt stark von der Qualität der Eingabebilder und der Vollständigkeit der visuellen Datenbank ab. Schlechte Beleuchtung, Verdeckungen oder veraltete Referenzbilder können die Wirksamkeit verringern.[7]

Siehe auch

Einzelnachweise

  1. ↑ What is a Visual Positioning System (VPS)? In: reply. Abgerufen am 11. Juli 2025.
  2. ↑ a b The Complete Guide on Visual Positioning System. In: TechFunnel. 2. Februar 2023, abgerufen am 11. Juli 2025.
  3. ↑ Andreas Floemer: Google Maps: AR-Navigation für Fußgänger kommt bei ersten Nutzern an. In: t3n.de. 11. Februar 2019, abgerufen am 11. Juli 2025.
  4. ↑ a b Meenal Dhande: Getting lost with GPS? Don’t worry, Google Maps VPS is here. In: Geospatial World. 12. Januar 2023, abgerufen am 11. Juli 2025 (amerikanisches Englisch).
  5. ↑ De Xu, Liwei Han, Min Tan, You Fu Li: Ceiling-Based Visual Positioning for an Indoor Mobile Robot With Monocular Vision. In: IEEE Transactions on Industrial Electronics. Band 56, Nr. 5, Mai 2009, ISSN 0278-0046, S. 1617–1628, doi:10.1109/TIE.2009.2012457.
  6. ↑ Fabio Cozman, Eric Krotkov, Carlos Guestrin: Outdoor Visual Position Estimation for Planetary Rovers. In: Autonomous Robots. Band 9, Nr. 2, September 2000, ISSN 0929-5593, S. 135–150, doi:10.1023/A:1008966317408.
  7. ↑ What is Visual Positioning System (VPS)? In: electronicsforu.com. 9. Januar 2023, abgerufen am 11. Juli 2025.
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