realidad aumentada modulo 1. introduccion a ra - autor: mjabasolo, unlp, cicpba

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

REALIDAD AUMENTADA

Profesora:

María José AbásoloUniversidad Nacional de La Plata


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

Contenidos


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 Virtual

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



4 características claves de RV

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


Realidad Virtual


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



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


RV y RA


Terminología

Entorno

Real

EntornoVirtual

Realidadaumentada

Virtualidadaumentada

Realidad Mixta



M1- Introducción a la Realidad AumentadaComparación de diferentes medios




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



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



Historia de RV y RA

Año 1967General Electric desarrolla el primer simulador de vuelo computerizado


Año 1968: Ivan Sutherland escribe el artículo “A head-mounted 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: W-Industries 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



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


Año 1997Columbia 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 RAM1- Introducción a la Realidad Aumentada


Año 1997Ronald Azuma provee definición formal del término Realidad Aumentada en el artículo “A Survey of Augmented Reality”



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.


Historia de RV y RA

DEMO: “simpleVRML” de ARToolkit http://www.hitl.washington.ed/artoolkitweb

(aquí estoy yo)


Año 2001Arqueoguide Guía turístico con

modelos 3D Usuario con HMD +

PC + GPS + WLAN

Historia de RV y RA

http://www.youtube.com/watch?v=IOAb2ejUdjkhttp://www.youtube.com/watch?v=IOAb2ejUdjkvideo



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



Año 2008-09 Gravimetric ARBrowsers de RA:

Wikitude de Mobilizy http://www.wikitude.com

Layar de LayarMet http://www.layar.com/

junaio de Metaio http://www.junaio.com/

Historia de RV y RA

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

web

web

web

video



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

projectglass

Historia de RV y RA

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

Demo en Google Demo en Google I/O2012I/O2012http://www.youtube.com/watch?v=MP1gvGcXcLk

video

video

web





Un poco de historia Sistemas actuales de RV y RA Características de aplicación de RA Aplicaciones de RA


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

Sistemas actuales de RVM1- Introducción a la Realidad Aumentada



Los sistemas de RV más habituales utilizan: 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





Monitor





Gafas de óptica “see-through”





Gafas “HMD” de video “see-through”





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



Dispositivos de visualización Los dispositivos de visualización usados en RA

Proyector

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



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

Características de un sistema RAM1- Introducción a la Realidad Aumentada


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)


Características de un sistema RA


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

trackingcaptura

generador de escena virtual

Posición y orientación Video o visión directadel mundo real

Imagen real + objetos virtuales registrados

Proyección dela escena virtual (gráficos 3d)

combinador




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: educación Ejemplo: visualización huesos

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

web

demo



Aplicaciones de RA

Asistencia en la realización de tareas complejas Ejemplo: ARMAR - Augmented Reality for maintenance

and Repair http://www.youtube.com/watch?v=mn-zvymlSvk&feature=player_embedded#at=59



Aplicaciones de RA

Asistencia en tareas complejas Ejemplo: reparación motor BMW

http://www.youtube.com/watch?v=4UA_PgBpiwshttp://www.youtube.com/watch?v=4UA_PgBpiwsvideo



Aplicaciones de RA

Planificación trayectoria robot



Aplicaciones de RA

Inspección y anotación de escenas



Aplicaciones de RA

Inspección y anotación de escenas Navicam 1995

http://www.youtube.com/watch?v=S6XKPEexRbUhttp://www.youtube.com/watch?v=S6XKPEexRbUvideo



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”

http://www.youtube.com/watch?v=qSfATEZiUYohttp://www.youtube.com/watch?v=qSfATEZiUYovideo



Aplicaciones de RA

Arquitectura y museística Sightseeing http://www.youtube.com/watch?

v=gwtmk1ZjhY0video



Aplicaciones de RA

Arte y museística MOMA art exhibition

http://www.youtube.com/watch?v=b9T2LVM7ynMhttp://www.youtube.com/watch?v=b9T2LVM7ynMvideo



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&feature=related

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/smartgrid/?c_id=Huff#/augmented_reality


demo


Aplicaciones de RA

Publicidad/Web Living Sasquatch

http://www.livingsasquatch.com/ Iron Man 2 http://www.iamironman2.com/uk/ Taj Mahal en 3D de Sourcebits ARToy http://

www.sourcebits.com/artoy/

web

web

web



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.


realidad aumentada modulo 1. introduccion a ra - autor: mjabasolo, unlp, cicpba

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