Realidad Aumentada Modulo 1. Introduccion a RA - Autor: MJAbasolo, UNLP, CICPBA

REALIDAD
AUMENTADA
Profesora:
María José Abásolo
Universidad Nacional de La Plata

Realidad Aumentada | María José Abásolo | Facultad Informática UNLP | noviembre 2013

Contenidos
MÓDULO 1
Introducción a Realidad Aumentada (RA)
 MÓDULO 2
Dispositivos de entrada y salida
 MÓDULO 3
Fundamentos teóricos
 MÓDULO 4
Librerías y authoring de RA



M1- Introducción a la Realidad
Aumentada
 Qué

es Realidad Virtual (RV) y Realidad
Aumentada (RA)
 Un poco de historia
 Sistemas actuales de RV y RA
 Características de un sistema de RA
 Aplicaciones de RA

Realidad Aumentada | María José Abásolo | Facultad Inform

M1- Introducción a la Realidad Aumentada

Realidad Virtual
 La

Realidad Virtual (RV) es el conjunto de
experiencias sensoriales sintéticas que
comunican componentes físicos y abstractos
a un operador humano o participante



Realidad Virtual
4 características claves de RV
 Mundo

Virtual
 Inmersión (mental y física)
 Retroalimentación (feedback) sensorial
 Interactividad



Realidad Aumentada
 La

realidad aumentada (RA) agrega
información sintética a la realidad
 Algunos la definen como un caso especial de
realidad virtual (RV), otros como algo más
general y ven a RV como un caso especial
de RA



Que es la RA
 Siguiendo

la definición del autor Ronald
Azuma un sistema de RA tiene 3
requerimientos:





Combina la realidad con objetos virtuales
Los objetos virtuales están “registrados” en el
mundo real: posición coherente
Es interactivo en tiempo real



Que es la RA
 Desde

un punto de vista más amplio la RA
no se refiere solo a imágenes, sino que es:






una aplicación interactiva
que combina la realidad con información sintética
-tal como imágenes 3D, sonidos, videos, texto,
sensaciones táctiles (haptics)
en tiempo real y
de acuerdo al punto de vista del usuario



RV y RA


Realidad Virtual (RV)






El usuario está inmerso en un mundo 3D sintético y se
“siente” dentro de él
La realidad se suprime, aunque pueden incluirse
elementos de la realidad
El ambiente virtual está controlado

Realidad Aumentada (RA)




El usuario ve la realidad “aumentada” o enriquecida con
objetos sintéticos
La realidad no se suprime
Puede requerir la movilidad del usuario en un ambiente
externo y no controlado



Terminología
Entorno

Entorno
Virtual

Real
Realidad
aumentada

Virtualidad
aumentada

Realidad Mixta


ComparaciónAumentada
de diferentes
medios


Aumentada
 Qué

es Realidad Virtual (RV) y Realidad
Aumentada (RA)
 Un poco de historia
 Sistemas actuales de RV y RA
 Características de aplicación de RA
 Aplicaciones de RA



Historia de RV y RA


Año 1929: Edward
Link desarrolla un
simulador de vuelo
mecánico para
entrenar pilotos



Historia de RV y RA


Año 1962
Morton Heilig
crea
“Sensorama” un
simulador de
moto con
imágenes,
sonido,
vibración y
olfato.



Historia de RV y RA


Año 1965: Ivan
Sutherland escribe
el artículo “The
ultimate display”
donde introduce
por primera vez el
concepto de
realidad virtual



Historia de RV y RA


Año 1967
General Electric
desarrolla el primer
simulador de vuelo
computerizado



Historia de RV y RA


Año 1968: Ivan
Sutherland escribe
el artículo “A headmounted three
dimensional
display”



Historia de RV y RA


Año 1975: Myron
Krueger crea
Videoplace, dos
personas en
diferentes
habitaciones, cada
una con una pantalla
y una cámara, se
comunican mediante
sus imágenes
proyectadas en el
espacio compartido
en la pantalla



Historia de RV y RA


Año 1990: WIndustries construye
el primer sistema de
RV público: Virtuality
(inicialmente el
juego Dactyl
Nightmare en el que
dos jugadores se
disparan entre ellos)



Historia de RV y RA


Año 1992
Tom Caudell crea el termino
Realidad Aumentada para
describir una pantalla que
usarían los técnicos
electricistas de Boeing que
mezclaba gráficos virtuales
con la realidad física



Historia de RV y RA


Año 1997
Columbia Touring
Machine


Usuario con HMD con
tracker + camara +
mochila con PC, batería,
+ GPS + antena
comunicación wireless
para acceso web +
computadora hand-held
con pantalla táctil



Historia de RV y RA
 Año

1997

Ronald Azuma provee definición formal del
término Realidad Aumentada en el artículo “A
Survey of Augmented Reality”



Historia de RV y RA


Año 1998:

Disney abre
el primero de sus
DisneyQuest o
centro de ocio
familiares con
diversas
atracciones de
RV



Historia de RV y RA


Año 1999

Hirozaku Kato desarrolla
Artoolkit en el hitLAB,
una de las librerías de
software libre más usadas
hasta la fecha para la
creación de aplicaciones
de realidad aumentada.
 DEMO:

“simpleVRML” de ARToolkit

(aquí estoy yo)

web http://www.hitl.washington.ed/artoolkit


Historia de RV y RA


Año 2001
Arqueoguide




Guía turístico con
modelos 3D
Usuario con HMD + PC
+ GPS + WLAN

video http://www.youtube.com/watch?v=IOAb2ejUdjk



Historia de RV y RA


10 últimos años:
los sistemas externos de
RA han evolucionado ya
que utilizan dispositivos
móviles con GPS,
acelerómetros,
giroscopios y/o brújula
incorporados



Historia de RV y RA


Año 2008-09
Gravimetric AR
Browsers de RA:


web


web


web



Wikitude de Mobilizy
http://www.wikitude.com
Layar de LayarMet http://
www.layar.com/
junaio de Metaio
http://www.junaio.com/
video

http://www.youtube.com
/watch?v=b64_16K2e08



Historia de RV y RA


2012
 Google Project Glass http://plus.google.com/+
web projectglass

http://
video www.youtube.com/
watch?v
=Nc4ox89bofk

Demo en Google
I/O2012
video http://
www.youtube.com/
watch?v=
MP1gvGcXcLk


Sistemas actuales de RV
Los sistemas de RV más habituales utilizan:
 HMD

(Head-Mounted Display) o cascos
 CAVE o cuevas
 WorkBench
 ICON
 Monitor



 HMD
 CAVE
 WorkBench
 ICON
 Monitor



Los

sistemas de RV más habituales utilizan:

 HMD
 CAVE
 WorkBench
 ICON
 Monitor



 HMD
 CAVE
 WorkBench
 ICON
 Monitor

WorkBench del lab 41 de la Universidad Islas Baleares



Dispositivos de visualización
Los dispositivos de visualización usados en
RA


 Monitor
 Gafas

de óptica “see-through”
 Gafas de video “see-through”
 Dispositivos móviles “hand-held”
 Proyector



Los

RA

dispositivos de visualización usados en

 Monitor



RA


 Gafas

de óptica “see-through”



RA


 Gafas

“HMD” de video “see-through”



RA


 Dispositivos

“hand-held” (tablet, teléfonos
celulares, PDA)



RA


 Proyector

video http://www.electrictv.com/?p=17741



Características de un sistema RA
 La

información virtual se debe vincular
espacialmente al mundo real: es decir, un
objeto virtual siempre debe aparecer en
cierta ubicación relativa a un objeto real
 La visualización de la escena aumentada
(mundo real + sintético) debe hacerse de
manera coherente para el usuario


Registro de imágenes (registration): se denomina
así al proceso de tener diferentes datos en
relación a un único sistema de coordenadas





La mezcla de imágenes reales y virtuales puede
hacerse de dos formas dependiendo el dispositivo
de visualización utilizado:




Si el dispositivo de visualización es transparente, es decir
deja ver la (R)ealidad, solamente se deberán visualizar por
computadora los objetos (V)irtuales, y la mezcla R+V la
realiza el ojo humano
Si el dispositivo de visualización es oclusivo, se debe
CAPTURAR la escena real mediante una cámara y la
mezcla R+V se debe realizar por computadora para
visualizar el video mezclado



 Se

necesita conocer en todo momento la
posición del usuario con respecto al mundo
real




Posición global: la posición y orientación en la
tierra
Posición relativa: como se mueve el usuario en
relación a su posición anterior





Se denomina TRACKING al proceso de
seguimiento de la posición y orientación de un
objeto



Tracking del usuario
A veces se necesita el tracking de objetos reales (por
ejemplo, bisturís)





El tracking puede realizarse de muchas maneras
dependiendo de la precisión necesaria
 Tracking basado en dispositivos (acelerómetros,
giroscopios, brújula, GPS, etc.)
 Tracking basado en video: se captura mediante
una cámara la escena real y se analiza la imagen
en busca de objetos clave
 Tracking híbrido: combinación de ambos




Diagrama conceptual de RA
captura

tracking
Posición y orientación

Video o visión directa
del mundo real

generador de escena virtual
Proyección de
la escena virtual
(gráficos 3d)
combinador

Imagen real + objetos virtuales
registrados


Aplicaciones de RA













Medicina
Aplicaciones militares
Inspección y anotación de escenas
Asistencia en la fabricación
Asistencia en la realización de tareas complejas
Planificación trayectoria robot
Entretenimiento
Educación
Diseño
Museística y Arquitectura
Navegación
Rehabilitación



Aplicaciones de RA
 Medicina



Aplicaciones de RA
 Medicina:

web


demo

educación

Ejemplo: visualización huesos
http://www.youtube.com/watch?v=29OSzQbxpcQ
LeanAR
http://www.learnar.org



Aplicaciones de RA


Asistencia en la realización de tareas complejas


Ejemplo: ARMAR - Augmented Reality for maintenance
and Repair http://www.youtube.com/watch?v=mnzvymlSvk&feature=player_embedded#at=59



Aplicaciones de RA
 Asistencia


en tareas complejas

Ejemplo: reparación motor BMW

video http://www.youtube.com/watch?v=4UA_PgBpiws



Aplicaciones de RA
 Planificación

trayectoria robot



Aplicaciones de RA
 Inspección

y anotación de escenas



Aplicaciones de RA


Inspección y anotación de escenas


Navicam 1995

video

http://www.youtube.com/watch?v=S6XKPEexRbU


Aplicaciones de RA
 Inspección


y anotación de escenas

Ejemplo: excavaciones Talmaki, S., Dong, S., and Kamat, V.R. (2010).
"Geospatial Databases and Augmented Reality Visualization for Improving Safety in Urban Excavation
Operations



Aplicaciones de RA
 Diseño


de productos

Ejemplo:



Aplicaciones de RA
 Diseño

y Arquitectura



Aplicaciones de RA
 Arquitectura


y museística

British Museum “Street Museum”

video http://www.youtube.com/watch?v=qSfATEZiUYo



Aplicaciones de RA
 Arquitectura

video

y museística

Sightseeing http://www.youtube.com/watch?
v=gwtmk1ZjhY0



Aplicaciones de RA
 Arte


y museística

MOMA art exhibition

video http://www.youtube.com/watch?v=b9T2LVM7ynM



Aplicaciones de RA
 Entretenimiento



Aplicaciones de RA
 Educación


Ejemplo: libro aumentado
www.youtube.com/watch?v=PuAUXliDzSA



Aplicaciones de RA
 Entretenimiento




y educación

Ejemplo: libro aumentado
http://www.youtube.com/watch?v=he5mZX1sRXk&fea
Videos musicales http://
www.talkingdogstudios.com/10thdim/



Aplicaciones de RA
 Asistencia


a la navegación

Ejemplo: Augmented Driving by imaGinyze 2010
http://www.imaginyze.com/Site/Welcome.html



Aplicaciones de RA
 Rehabilitación



Aplicaciones de RA
 Publicidad

General Electric http://ge.ecomagination.com/
demo

smartgrid/?c_id=Huff#/augmented_reality



Aplicaciones de RA
Publicidad/Web
 Living Sasquatch
web http://www.livingsasquatch.com/
 Iron Man 2
web
http://www.iamironman2.com/uk/
 Taj Mahal en 3D de Sourcebits ARToy http://
web www.sourcebits.com/artoy/




Referencias




Ronald T. Azuma. A Survey of Augmented
Reality. In Presence: Teleoperators and Virtual
Environments 6, 4 (August 1997), 355-385.
Ronald T. Azuma et al. Recent Advances in
Augmented Reality. In IEEE Computer Graphics
and Applications (Nov-Dec 2001), 34-47.


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