Realidad aumentada - Universitat Pompeu Fabra

Realidad aumentada
Taller de Sistemes Interactius 2003-2004
Prof. Sergi Jordà, Universitat Pompeu Fabra
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Introducción n a la realidad aumentada
• Definición: conjunto de
dispositivos que potencian
las capacidades de nuestros
sentidos: una lupa, un
microscopio, aparato para
sordos...
• Nos centramos en
dispositivos que
sobreimprimen objetos
virtuales sobre la realidad,en
tiempo real.
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Introducción n a la realidad aumentada
• La realidad virtual es una tecnología que sobreimprime
información virtual sobre la visión real del usuario.
• Las posibles aplicaciones tienen cabida en
numerosos campos:
- Medicina.
- Militar.
- Juegos y entretenimientos.
• Los requerimientos técnicos son muy
exigentes, es necesario construir objetos
muy reales y tener una apreciación muy
precisa de la realidad.
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Realidad aumentada
& Realidad virtual
• Ambas tecnologías están muy relacionadas, pero albergan
diferencias:
-La realidad virtual permite la inmersión del usuario en un mundo
artificial que sustituye completamente al mundo real del usuario.
-La realidad aumentada mantiene el mundo real del usuario
enriqueciéndolo con la presencia de elementos virtuales.
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Funcionamiento básicob
• Los detalles fundamentales de esta tecnología son:
- Seguimiento muy preciso de la posición y movimiento del
usuario.
- Precisar una adecuada fusión entre imágenes reales y objetos
virtuales.
• A nivel conceptual se distinguen dos dispositivos de entrada,
para las componentes reales y virtuales respectivamente.
• Un bloque en el que se mezclarán las imágenes virtuales y las
reales
• Un dispositivo de salida por donde se mostrará el resultado al
usuario.
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Funcionamiento básicob
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Arquitecturas más m s comunes
• Existen tres arquitecturas para implementar la realidad
aumentada:
1. Realidad aumentada basada en el monitor:
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Arquitecturas
• Visión a través de un dispositivo de realidad aumentada HMD
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Arquitecturas
• Visión a través de un dispositivo de realidad a través de una
lente
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Ventajas y desventajas de las
arquitecturas
• Desventajas:
– En los dos primeros modelos existe un retraso.
– En el tercer modelo no existe una cámara que enfoca la realidad
• Ventajas:
– En los dos primeros modelos la videocámara que enfoca la realidad
aporta información extra
– En el tercer modelo la fusión de la imágenes se realiza sobre la lente,
esto significa mínimos retrasos.
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Tecnologías
• La posición del usuario es muy importante en la generación de
objetos virtuales.
• Para resolver el problema de la ubicación se usan sensores
magnéticos.
• Estos sensores albergan ciertas problemáticas
- Reciben interferencias de objetos metálicos.
- Tienen un retardo considerable que causa estragos en
tecnologías de tiempo real.
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Aplicaciones
• Militar
• Médica
• Lúdica
• Arqueológica
• Pedagógica
• Urbanística
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Aplicación n Militar
• Head Up Displays
– Aplicación para los aviones de combate
– Sobre una pieza de vidrio transparente se proyecta toda
la información necesaria para el piloto, que se
superpone sobre la vista hacia el exterior
– Ello permite seguir simultáneamente lo que ocurre en el
exterior del avión y tener a mano todos los datos de la
aviónica sin desviar la mirada
– Uno de los primeros aviones con este dispositivo fue el
TSR-2 (1965)
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Aplicación n Militar
Dispositivo de realidad aumentada
sobre display de vidrio
Avión de la década de
los 60’s TSR.2
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Aplicación n Militar
• BWC (body wearable computer)
– Puede tener controlada en todo momento la
posición de sus compañeros, consultar mapas
del terreno, calcular y adjudicarse objetivos,
recibir órdenes precisas, ...
– No ocupa espacio ya que va incorporado a la
ropa o el cuerpo
PARA MÁS INFORMACIÓN...
http://www.keo.com/hud.htm
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Aplicación n MédicaM
• Cirugía
– Superpone en tiempo real la
reconstrucción 3D de las estructuras
internas del paciente sobre la imagen
de vídeo del mismo
– Supone reducción de costes (entre 1000
y 5000 dólares) y reducción en el
tiempo de intervención
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Aplicación n MédicaM
• Esta técnica ya ha sido utilizada en el Hospital
“Brighan and Women’s” para más de 200 casos
neuroquirúrgicos, y hoy en día se está utilizando
rutinariamente para 1-2 casos por semana
• Metodología
– I) Construcción del modelo 3D (escáner).
– II) Registro de la superficie de la piel del paciente.
– III) Visualización en el display del resultado las
imágenes reales con las provenientes de la resonancia
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Aplicación n MédicaM
PARA MÁS INFORMACIÓN...
http://www.ai.mit.edu/projects/medical-vision/surgery/surgical_navigation.html
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Aplicación n Arqueológica
• Prototipo de visita al yacimiento
arqueológico de Vilars
– Se trata de una visita guiada mediante
una tableta (mini PC con pantalla TFT
que permite la interacción mediante un
puntero )
– En esta visita se puede interactuar con
el terreno (zoom, posicionamiento,...)
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Aplicación n Arqueológica
• En primer lugar al visitante se le suministra el
dispositivo y este selecciona un idioma y una
opción de visita (diferentes grados noveles,...)
• La aplicación le indica el recorrido a seguir
• A medida que se acerca a la fortaleza, el soporte le
mostrará el paleopaisaje virtual de la época que
éste escoja, pudiendo optar por hacer
aproximaciones visuales, adquirir más información
sobre la agricultura del momento, etc...
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Aplicación n Arqueológica
• Durante su recorrido, el visitante puede consultar en todo
momento su posición exacta en un mapa de la fortaleza,
así como el camino seguido hasta ese punto.
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Aplicación n Arqueológica
• Al llegar a la puerta principal, el ordenador le ofrece una
imagen virtual de la entrada en este lugar, y más
concretamente de la reconstrucción perteneciente al
período deseado. Mediante la interacción con la
información ofrecida, el visitante logrará entender cómo
era el espacio habitable del interior de una casa en
aquellos tiempos, qué objetos se usaban
habitualmente, las costumbres de la época, etc...
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Aplicación n Arqueológica
PARA MÁS INFORMACIÓN...
griho.udl.es/grafics/publicacions/ pu2002/VilarsRACIII.pdf
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Proyectos de investigación en
Universidades
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Wide Area Augmented Reality
Mediante un sistema de posicionamiento GPS y captura de la
orientación, el usuario se mueve por la universidad ayudado por
un mapa virtual.
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Wide Area Augmented Reality
El mapa se superpone a la realidad mediante unas gafas
semitransparentes.
Cuando esta cerca de un lugar reconocido por el sistema,
el usuario es avisado visualmente.
Ha sido realizado por dos alumnos dentro del grupo de
investigación sobre inteligencia cibernética de la
Universidad de Reading en Gran Bretaña
vamosgoo.com/waar
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CVLab
• Realizado por la Escuela
Politécnica de Lausanne
• Desarrollo de una cámara 3d
individual que permite
analizar figuras o objetos 3d
en tiempo real por software
• De momento la estructura
del objeto es conocido
previamente
• Esto permite integrar objetos
3d virtuales con la realidad
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CVLab
• Videos
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ARQuake
• Dos estudiantes de la universidad de Australia del Sur
• Han adaptado el juego Quake a un sistema de realidad aumentada
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ARQuake
• Equipamiento
Gafas “pantalla” semitransparentes
Dispositivo de captura de posición GPS
Ordenador semi-portátil
Pistola para videojuegos
PESO 14 kilos
PRECIO 20.000 euros
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ARQuake
• a partir de un plano 3D de la universidad, se ha creado un escenario para
poder jugarlo con el juego.
• Después se han trasladado los inputs del sistema realidad aumentada al
juego.
• El resultado final es poder jugar al Quake con una inmersión mayor y la
sensación de que ocurre en la realidad.
http://wearables.unisa.edu.au/arquake/
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ARQuake
Video
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Tinmith
• captura y creación de geometría 3d exterior en tiempo real,
con la presencia física del usuario en el mundo
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Tinmith
Dispositivo de localización GPS
Guantes de realidad virtual
Un casco formado por unas
-gafas "pantalla" semi-transparentes
-una mini-cámara
-un dispositivo que calcula de la orientación del casco.
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Tinmith
-El sistema captura el terreno
por el que nos movemos y
construye un escenario
virtual superpuesto a la
realidad.
-Mediante unos guantes de
realidad virtual el usuario
puede manipular objetos y
disponerlos en el sitio que
quiera en el mundo real.
www.tinmith.net
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Tinmith
• Video
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