REALIDAD AUMENTADA
La realidad aumentada (RA)
es el término que se usa para definir una visión directa o indirecta de un
entorno físico del mundo real, cuyos elementos se combinan con elementos
virtuales para la creación de una realidad mixta en tiempo real. Consiste en un
conjunto de dispositivos que añaden información virtual a la información física
ya existente, es decir, añadir una parte sintética virtual a lo real. Esta es
la principal diferencia con la realidad
virtual, puesto que no sustituye la realidad física, sino que
sobreimprime los datos informáticos al mundo real.
Con la ayuda de la
tecnología (por ejemplo, añadiendo la visión por computador y reconocimiento de
objetos) la información sobre el mundo real alrededor del usuario se convierte
en interactiva y digital. La información artificial sobre el medio ambiente y
los objetos pueden ser almacenada y recuperada como una capa de información en
la parte superior de la visión del mundo real.
La realidad aumentada
de investigación explora la aplicación de imágenes generadas por ordenador en
tiempo real a secuencias de vídeo como una forma de ampliar el mundo real. La
investigación incluye el uso de pantallas colocadas en la cabeza, un display
virtual colocado en la retina para mejorar la visualización, y la construcción
de ambientes controlados a partir sensores y actuadores.
DEFINICION
Hay dos
definiciones comúnmente aceptadas de la Realidad Aumentada en la actualidad.
Uno de ellas
fue dada por Ronald Azuma en 1997. La definición de Azuma dice que la realidad
aumentada:
§ Combina elementos reales y virtuales.
§ Es interactiva en tiempo real.
§ Está registrada en 3D.
Además Paul
Milgram y Fumio Kishino definen la realidad de Milgram-Virtuality Continuum en
1994. Que describen como un continuo que abarca desde el entorno real a un
entorno virtual puro. Entre medio hay Realidad Aumentada (más cerca del entorno
real) y Virtualidad Aumentada (está más cerca del entorno virtual).
CRONOLOGIA
§ 1962: Morton Heilig, un director de fotografía, crea un simulador de moto
llamado Sensorama con imágenes, sonido, vibración y olfato.
§ 1973: Ivan Sutherland inventa la display de cabeza (HMD) lo que sugiere una
ventana a un mundo virtual.
§ 1985: Nacimiento de Hurto. Myron Krueger crea Videoplace que permite a los
usuarios interactuar con objetos virtuales por primera vez.
§ 1990: Jaron Lanier acuña el termino realidad virtual y crea la primera
actividad comercial en torno a los mundos virtuales.
§ 1992: Tom Caudell crea el termino Realidad Aumentada.
§ 1994: Steven Feiner, Blair MacIntyre y Doree Seligmann primera utilización
importante de un sistema de Realidad Aumentada en un prototipo, KARMA,
presentado en la conferencia de la interfaz gráfica. Ampliamente citada en la
publicación Communications of the ACM al siguiente año.
§ 1999: Hirokazu Kato desarrolla ARToolKit en el HitLab y se presenta en
SIGGRAPH ese año.
§ 2000: Bruce H. Thomas desarrolla ARQuake, el primero juego al aire libre
con dispositivos móviles de Realidad Aumentada, y se presenta en el
International Symposium on Wearable Computers.
§ 2008: AR Wikitude Guía sale a la venta el 20 de octubre de 2008 con el
teléfono Android G1.
- 2009: Se crea el logo oficial
de la Realidad Aumentada con el fin de estandarizar la identificación de
la tecnología aplicada en cualquier soporte o medio por parte del público
general. Desarrolladores, fabricantes, anunciantes o investigadores pueden
descargar el logo original desde la web oficial
- 2012: Google se lanza al diseño
de unas gafas que crearían la primera realidad aumentada comercializada.
Bautiza a su proyecto como Proyect
Glass.
TECNOLOGIA
HARDWARE
Los dispositivos de
Realidad aumentada normalmente constan de un "headset" y un sistema de display para mostrar al usuario la información
virtual que se añade a la real. El "headset" lleva incorporado
sistemas de GPS, necesarios para poder
localizar con precisión la situación del usuario.
Los dos principales
sistemas de "displays"
empleados son la pantalla óptica transparente (Optical See-through Display) y la
pantalla de mezcla de imágenes (Video-mixed Display). Tanto uno como el otro
usan imágenes
virtuales que se
muestran al usuario mezcladas con la realidad o bien proyectadas directamente
en la pantalla.
Los Sistemas de
realidad aumentada modernos utilizan una o más de las siguientes tecnologías:
cámaras digitales, sensores ópticos, acelerómetros, GPS, giroscopios, brújulas
de estado sólido, RFID, etc. El Hardware de procesamiento de sonido podría ser
incluido en los sistemas de realidad aumentada. Los Sistemas de cámaras basadas
en Realidad Aumentada requieren de una unidad CPU potente y gran cantidad de
memoria RAM para procesar imágenes de dichas cámaras. La combinación de todos
estos elementos se da a menudo en los smartphones modernos, que los convierten
en un posible plataforma de realidad aumentada.
SOFTWARE
Para fusiones
coherentes de imágenes del mundo real, obtenidas con cámara, e imágenes
virtuales en 3D, las imágenes virtuales deben atribuirse a lugares del mundo
real. Ese mundo real debe ser situado, a partir de imágenes de la cámara, en un
sistema de coordenadas. Dicho proceso se denomina registro de imágenes. Este
proceso usa diferentes métodos de visión por ordenador, en su mayoría
relacionados con el seguimiento de vídeo. Muchos métodos de visión por
ordenador de realidad aumentada se heredan de forma similar de los métodos de
odometría visual.
Por lo general los
métodos constan de dos partes. En la primera etapa se puede utilizar la
detección de esquinas, la detección de Blob, la detección de bordes, de umbral
y los métodos de procesado de imágenes. En la segunda etapa el sistema de
coordenadas del mundo real es restaurado a partir de los datos obtenidos en la
primera etapa. Algunos métodos asumen los objetos conocidos con la geometría 3D
(o marcadores fiduciarios) presentes en la escena y hacen uso de esos datos. En
algunos de esos casos, toda la estructura de la escena 3D debe ser calculada de
antemano. Si no hay ningún supuesto acerca de la geometría 3D se estructura a
partir de los métodos de movimiento. Los métodos utilizados en la segunda etapa
incluyen geometría proyectiva (epipolar), paquete de ajuste, la representación
de la rotación con el mapa exponencial, filtro de Kalman y filtros de
partículas.
TECNICAS DE VISUALIZACION
DISPLAY EN LA CABEZA
Una
pantalla instalada en la cabeza (HMD Head-Mounted Display) muestra tanto las
imágenes de los lugares del mundo físico y social donde nos encontremos, como
objetos virtuales sobre la vista actual del usuario. Los HMD son dispositivos
ópticos que permiten al usuario poder ver el mundo físico a través de la lente
y superponer información gráfica que se refleja en los ojos del usuario. El HMD
debe ser rastreado con un sensor. Este seguimiento permite al sistema
informático añadir la información virtual al mundo físico. La principal ventaja
de la HMD de Realidad Aumentada es la integración de la información virtual
dentro del mundo físico para el usuario. La información gráfica esta
condicionada a la vista del usuario.
DISPLAY
DE MANOS
El
dispositivo manual con realidad aumentada cuenta con un dispositivo informático
que incorpora una pantalla pequeña que cabe en la mano de un usuario. Todas las
soluciones utilizadas hasta la fecha por los diferentes dispositivos de mano
han empleado técnicas de superposición sobre el video con la información gráfica.
Inicialmente los dispositivos de mano empleaban sensores de seguimiento tales
como brújulas digitales y GPS que añadían marcadores al video. Más tarde el uso
de sistemas, como ARToolKit, nos permitían añadir información digital a las
secuencias de video en tiempo real. Hoy en día los sistemas de visión como SLAM
o PTAM son empleados para el seguimiento. El display de mano promete ser el
primer éxito comercial de las tecnologías de Realidad Aumentada. Sus dos
principales ventajas son el carácter portátil de los dispositivos de mano y la
posibilidad de ser aplicada en los teléfonos con cámara.
DISPLAY
ESPACIAL
La
Realidad Aumentada espacial (SAR) hace uso de proyectores digitales para
mostrar información gráfica sobre los objetos físicos. La diferencia clave es
que la pantalla está separada de los usuarios del sistema. Debido a que el
display no está asociado a cada usuario, permite a los grupos de usuarios,
utilizarlo a la vez y coordinar el trabajo entre ellos. SAR tiene varias
ventajas sobre el tradicional display colocado en la cabeza y sobre
dispositivos de mano. El usuario no está obligado a llevar el equipo encima ni
a someterse al desgaste de la pantalla sobre los ojos. Esto hace del display
espacial un buen candidato para el trabajo colaborativo, ya que los usuarios
pueden verse las caras. El display espacial no está limitado por la resolución
de la pantalla, que sí que afecta a los dispositivos anteriores. Un sistema de
proyección permite incorporar más proyectores para ampliar el área de
visualización. Los dispositivos portátiles tienen una pequeña ventana al mundo
para representar la información virtual, en cambio en un sistema SAR puedes
mostrar un mayor número de superficies virtuales a la vez en un entorno
interior. Es una herramienta útil para el diseño, ya que permite visualizar una
realidad que es tangible de forma pasiva.
APLICACIONES
La realidad
aumentada ofrece infinidad de nuevas posibilidades de interacción, que hacen
que esté presente en muchos y varios ámbitos, como son la arquitectura, el
entretenimiento, la educación, el arte, la medicina o las comunidades
virtuales.
§ Proyectos educativos:
Actualmente
la mayoría de aplicaciones de realidad aumentada para proyectos educativos se
usan en museos, exhibiciones, parques de atracciones temáticos... puesto que su
coste todavía no es suficientemente bajo para que puedan ser empleadas en el
ámbito doméstico. Estos lugares aprovechan las conexiones wireless para
mostrar información sobre objetos o lugares, así comoimágenes
virtuales como por ejemplo ruinas reconstruidas o paisajes tal
y como eran en el pasado, Además de escenarios completos en realidad aumentada,
donde se pueden apreciar e interactuar con los diferentes elementos en 3D, como
partes del cuerpo. Una de las primeras aplicaciones en formación es un sistema
de realidad aumentada para aprender a soldar sin riesgos.Soldadura con R. A.
§ Cirugía:
La
aplicación de realidad aumentada en operaciones permite al cirujano superponer
datos visuales como por ejemplo termografías o la delimitación de los bordes
limpios de un tumor, invisibles a simple vista, minimizando el impacto de la
cirugía.
§ Entretenimiento:
Teniendo en
cuenta que el de los juegos es un mercado que mueve unos 30.000 millones de
dólares al año en los Estados Unidos, es comprensible que se esté apostando
mucho por la realidad aumentada en este campo puesto que ésta puede aportar
muchas nuevas posibilidades a la manera de jugar. Una de las puestas en escena
más representativas de la realidad aumentada es el "Can You See Me
Now?",2 de
Blast Theory.3 Es
un juego on-line de persecución por las calles donde los jugadores empiezan en
localizaciones aleatorias de una ciudad, llevan un ordenador portátil y están
conectados a un receptor de GPS. El objetivo del juego es procurar que otro
corredor no llegue a menos de 5 metros de ellos, puesto que en este caso se les
hace una foto y pierden el juego. La primera edición tuvo lugar en Sheffield
pero después se repitió en otras muchas ciudades europeas. Otro de los
proyectos con más éxito es el ARQuake Project, donde se puede jugar
al videojuego Quake en
exteriores, disparando contra monstruos virtuales. A pesar de estas
aproximaciones, todavía es difícil obtener beneficios del mercado de los juegos
puesto que el hardware es muy costoso y se necesitaría mucho tiempo de
uso para amortizarlo.
§ Simulación:
Se puede
aplicar la realidad aumentada para simular vuelos y trayectos terrestres.
§ Servicios de emergencias y militares:
En caso de
emergencia la realidad aumentada puede servir para mostrar instrucciones de
evacuación de un lugar. En el campo militar, puede mostrar información de
mapas, localización de los enemigos...
§ Arquitectura:
La realidad
aumentada es muy útil a la hora de resucitar virtualmente edificios históricos
destruidos, así como proyectos de construcción que todavía están bajo plano.