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Realidad Aumentada

Realidad Aumentada.


La Realidad Aumentada (RA) es una tecnología que está cogiendo mucha fuerza en nuestro entorno, en Colombia el termino casi no es conocido, pero en países Europeos y en Norte América es una tecnología que está acogiendo muchos adeptos, en áreas como publicidad, entretenimiento, en el campo militar, diseño, entre otras.

Los inicios de la RA se remontan a 1960, cuando Sutherland usó un dispositivo de despliegue de imágenes tridimensionales de tipo casco, para visualizar gráficos tridimensionales. Sin embargo, esta tecnología se ha desarrollado en los últimos quince años [1]; la RA adquiere presencia en el mundo científico a principios de los años 1990 cuando la tecnología basada en ordenadores de procesamiento rápido, técnicas de renderizado de gráficos en tiempo real, y sistemas de seguimiento de precisión portables, permiten implementar la combinación de imágenes generadas por el ordenador sobre la visión del mundo real que tiene el usuario. [2]

Daniel Wagner, dice en su tesis de PHD titulada Dissertation – Handheld Augmented Reality, que no existe una definición clara de RA, pero que a falta de un acuerdo en su definición existen dos que describen muy bien lo que es. Una de ellas es la dada por Azuma [3], la cual expresa que la RA debe cumplir tres requisitos:

  1. Combinar lo real y lo virtual.
  2. Registrar el mundo real en 3D.
  3. Interacción en tiempo real.

Explica que el primer requisito es una descripción fundamental de la RA, ya que combina el mundo real con contenido virtual. El segundo requisito separa la RA de los conceptos más generales de la realidad mixta, exigiendo que los contenidos virtuales deban estar registrados en 3D en el mundo real. Por último “interacción en tiempo real ” requiere que el sistema reaccione al usuario y se actualice en tiempo real.

A continuación, D. Wagner propone la de definicion de Milgram [4], que dice que la RA es  solo una posible manifestación de la Realidad Mixta, que reúne lo real y lo virtual en una sola pantalla.

Teniendo en cuenta estas definiciones, se puede decir que la RA es una rama de la Realidad Virtual, la cual tiene como objetivo principal crear la sensación de que objetos virtuales están presentes en el mundo real. Para lograrlo, el software combina elementos de la Realidad Virtual – RV con el mundo real y se hace mucho más efectivo cuando esta combinación de elementos se hace en tiempo real [2].

Como se mencionó anteriormente, la RA tiene sus inicios en 1960, pero es en los últimos años cuando esta tecnología se ha desarrollado con fuerza obteniendo resultados sorprendentes en gran variedad de campos.

A continuación se describirá algunos aportes a esta tecnología en los últimos 10 años.

2000

  • Bruce Thomas et al. Presentan AR-Quake, el cual es una extensión del popular juego de escritorio Quake. Este es un juego en primera persona, donde el usuario puede jugarlo en ambientes cerrados o en exteriores, y quien está equipado con un sistema informático portátil en una mochila, una HMD y un dispositivo de entrada simple de dos botones.

2001

  • JürgenFruend et al. Presenta AR-PDA, un concepto para la construcción de un sistema de RA inalámbrica y un prototipo especial de hardware del tamaño de la palma de la mano. La idea básica del diseño incluye el aumento de imágenes del mundo reala través de la cámara  con objetos virtuales adicionales, por ejemplo para la ilustración de la funcionalidad y la interacción con los equipos domésticos de uso común.
  • Reitmayr y Schmalstieg presentan un sistema de RA móvil y multi-usuario. La idea combina la realidad aumentada móvil y la colaboración entre usuarios en un ambiente aumentado que se combina en un sistema híbrido.
  • Kretschmer et al. presenta el sistema Geist, el cual es un sistema interactivo de narración de historias dentro de zonas urbanas y entornos históricos. Una configuración compleja de base de datos proporciona información para la aparición de edificios de la antigüedad o los hechos y acontecimientos históricos. Consultas complejas pueden ser formuladas y las historias pueden ser contadas por los avatares de ficción o de personajes históricos.
  • Kooper y MacIntyre crean el navegador RWWW, una aplicación de RA móvil que actúa como una interfaz para la World Wide Web. Es el primer navegador de RA. Este sistema tiene el inconveniente que el usuario requiere tener un visualizador en su cabeza lo que complica el seguimiento de la infraestructura.

2002

  • Michael Kalkusch et al. presentan un sistema móvil de realidad aumentada para guiar al usuario a través de un edificio hacia una habitación destino. El seguimiento se realiza mediante una combinación de marcadores ubicados en la pared los cuales son visualizados a través de una cámara montada en la cabeza, y un programa de seguimiento de inercia.

2003

  • Ramesh Raskar et al.  Presentan el iLamps. En este trabajo se creó un primer prototipo para el aumento del objeto con un sistema de proyección, cámara en mano. Un proyector mejor puede determinar y responder a la geometría de la superficie de la pantalla, y puede ser utilizado en un grupo ad-hoc para crear una pantalla de auto-configuración. Además las técnicas de interacción y cooperación entre las unidades múltiples se discuten.
  • Daniel Wagner y Schmalstieg Dieter presentan un sis-tema de orientación interior usando la RA funcionando de forma autónoma en un PDA. Explotan la amplia disponibilidad de dispositivos de consumo con una mínima necesidad de infraestructura. La aplicación proporciona al usuario una vista aumentada tridimensional del medio ambiente mediante el uso de un puerto de Windows Mobile de ARToolKit para el seguimiento y se ejecuta directamente en el PDA.

2004

  • Mathias Möhring etal. Presentan un sistema de seguimiento 3D basado en marcadores por medio de un teléfono móvil. Este trabajo mostró un primer video a través del sistema de RA en un teléfono móvil. Es compatible con la detección y diferenciación de los diferentes marcadores en 3D, y la integración correcta de graficas en 3D en el flujo de video en vivo.
  • The Invisible Train, expuesto por SIGGRAPH 2004 Emerging Technologies. El tren invisible es la primera aplicación multi-usuario de RA para dispositivos de mano.
  • Un grupo de investigadores del Laboratorio Americano de Investigación Naval, en colaboración con la Universidad Columbia, desarrolló una mochila móvil con sistema de realidad aumentada. Este sistema mezcla imágenes del mundo real con información geográfica obtenida a través del sistema de posicionamiento global o GPS.

2005

  • Proyecto ULTRA muestra cómo utilizar el seguimiento de características naturales en tiempo no real en PDA para apoyar a las personas en varios dominios tales como el mantenimiento y el apoyo de máquinas complejas, construcción y producción, educación y entretenimiento y el patrimonio cultural. Además, un entorno de creación se ha desarrollado para crear las escenas de RA para las tareas de mantenimiento.
  • Anders Henrysson. Puerto ARToolkit para Symbian. Con base en esta tecnología Anders, presenta el famoso juego AR-Tennis, la primera aplicación RA que se ejecuta en un teléfono móvil. AR-Tennis fue galardonado con el premio Independent Mobile Gaming al mejor juego de 2005, y el premio a la técnica.

2006

  • Reitmayr et al. Presentan un sistema híbrido de seguimiento basado en modelos de realidad aumentada al aire libre en entornos urbano que permiten precisar en tiempo real superposiciones en un dispositivo de mano o móvil.

2007

  • Klein y Murray presentan un sistema capaz de rastrear en tiempo real mapas en paralelo con una cámara monocular en espacios de trabajo pequeños.
  • Diverdi y Höllerer presentan el GroundCam, un sistema que combina una cámara y un programa de seguimiento de orientación.

2008

  • Wagner et al. Presentan la primera implementación 6DOF (refiérase al movimiento de un cuerpo rígido en el espacio de tres dimensiones) en tiempo real en teléfonos móviles los cuales alcanzan tasas de trama interactiva de hasta 20 Hz.
  • Metaio presenta una aplicación que permite al usuario realizar un recorrido utilizando RA en un museo durante una exposición que duro seis meses sobre el arte islámico. En su artículo se describen las experiencias realizadas en este proyecto.[5]
  • Mobilizy lanza Wikitude, una aplicación que combina GPS y brújula de datos con las entradas de Wikipedia. El Wikitude es un navegador que superpone información sobre la vista de cámara en tiempo real de un teléfono Android.

2009

  • SPRXmobile lanza Layar, una variante avanzada de Wikitude. Layar utiliza un mecanismo de registro único como Wikitude (GPS + brújula), y los incorpora en una plataforma abierta cliente-servidor. Capas de contenido son el equivalente de las páginas web en los navegadores normales. Los contenidos existentes incluyen Wikipedia, Twitter y Brightkite a los servicios locales como Yelp, Trulia, localizadores de tiendas, paradas de autobús cercanas, cupones móviles, los concesionarios de Mazda y la naturaleza de turismo y guías culturales.[6]

Estas son las principales presentaciones que Daniel Wagner destaca durante el periodo enmarcado entre el 2000 y el 2009; hasta el día de hoy  se encuentran muchas aplicaciones que tienen el mismo enfoque que las ya mencionadas, visualización de textos sobre monumentos históricos, juegos aplicados en RA, entre otras.

¿Pero quien es Daniel Wagner? Daniel Wagner fue investigador postdoctoral en la Universidad Tecnológica de Graz hasta marzo de 2010. Obtuvo su Maestría de la Universidad de Viena en tecnología y un doctorado de la Universidad Tecnológica de Graz. Durante sus estudios trabajó como desarrollador de software y se unió a Reality2, desarrollando software de realidad virtual. Después de terminar sus estudios de Informática, Daniel fue el desarrollador principal de la compañía de Viena, trabajando en juegos de internet de alta calidad para varios usuarios, como el desarrollado  para Tisc Media Comunication, haciendo el desarrollo de motores 3D para un juego de televisión. En 2006 fue investigador en HIT Lab Nueva Zelanda. En octubre de 2007 Daniel terminó su tesis doctoral sobre el manejo de la Realidad Aumentada. Daniel realizó una investigación en la Universidad Tecnológica de Graz en la tecnología móvil de Realidad Aumentada.

La Realidad Aumentada, es una tecnología que va creciendo a pasos agigantados. ¿Pero, que ha sucedido en el campo de la educación? Actualmente muchas instituciones se encuentran realizando estudios sobre RA. Se puede mencionar algunas instituciones como el MIT (Massachusetts Institute of Technology), Harvard, el grupo HIT de Nueva Zelanda, instituciones que mediante sus investigaciones han logrado realizar herramientas como por ejemplo el Magic Book que consiste en un libro en el cual el alumno a través de un visualizador de  mano observa sobre las páginas reales, contenidos virtuales, o la creación de programas académicos a través de juegos orientados a la ciencia.

Ya hablando de metodologías de desarrollo para la RA, es difícil encontrar documentación que describa un proceso para su manejo, se encuentra información que mezcla conceptos de otras tecnologías como la computación ubicua, como la tesis de doctorado realizada por Toni Granollers i Saltiveri, titulada “Una Metodología que Integra la Ingeniería de Software, La Interacción Persona-Ordenador y la Accesibilidad en el contexto de equipos de Desarrollo Multidisciplinares”, donde el objetivo principal de la investigación reside en proponer y validar una metodología de desarrollo de aplicaciones interactivas basada en métodos de ingeniería que, integrando aportaciones de una variedad disciplinar efectiva, facilite el desarrollo de sistemas software de manera que los parámetros relacionados con la facilidad de uso y con la accesibilidad de dichos sistemas adquieren un papel predominante, incluso por encima de los aspectos derivados de la propia tecnología. Resalta, que a pesar de que el paradigma predominante de interacción sigue siendo el de un usuario sentado frente al ordenador de su mesa de trabajo —modelo conocido como el paradigma de la sobremesa—, el método o forma de trabajar propuesto sigue siendo válido para paradigmas emergentes tales como la computación ubicua y la RA [7].

A nivel nacional, la investigación sobre RA ha sido poco trabajada y por ende, poco conocida. Sin embargo, a partir del año 2004 se empiezan a realizar investigaciones en éste campo, formándose grupos de investigación, como el conformado en la Universidad EAFIT de Medellín. Este grupo de investigación desarrolló el proyecto “La Enseñanza para la Comprensión Apoyada con la Realidad Aumentada en el Cálculo de Varias Variables”[1]; adicionalmente, en la Universidad EAFIT se desarrolló un documento de investigación donde se plantea un modelo para realizar una aplicación de este tipo; el documento tiene como título “Modelo de Contexto para Realidad Aumentada[2], el cual se basa en el manejo de objetos y la implementación de los patrones MVC, Observador y Fachada, definen un método basado en un modelo de datos orientado a objetos, en el cual, la información del contexto requerida por la aplicación es estructurada en un conjunto de objetos organizados en forma de grafo, describiendo entidades reales o virtuales [8].

También en Medellín, se encuentra la Universidad ESCOLME, la cual, a través del Centro de Educación a Distancia participó con gran éxito en el Festival Latinoamericano de Instalación de Software Libre -FLISOL- 2010 con talleres sobre “Realidad aumentada con fines educativos”. En  ese mismo evento, se presentaron demostraciones de diseño y desarrollo simultáneos de aplicaciones y usos educativos en RA e integración de modelos 3D generados con Blender[3], además se dio a conocer las Aulas Virtuales, donde llamó la atención el uso de simuladores en tercera dimensión y de aplicaciones de RA, las cuales generan modelos informáticos de lugares y sonidos relacionados con la realidad física, demostrando innovación en los procesos educativos.

Adicionalmente, en Cali se encuentran grupos de investigación conformados por jóvenes pertenecientes a semilleros en Ingeniería Multimedia, de la Universidad San Buenaventura, quienes por sus avances han logrado que los estudiantes no solo interactúen en un alto nivel con el objeto que desean conocer, sino que lo hacen con mayor libertad y realismo. (Lo digital revoluciona el acceso al conocimiento, 2010, mayo 29, Ingenierías, El País, PP. 9)

También encontramos en Cali la universidad ICESI, la cual ha introducido en sus carreras de pregrado, Diseño de Medios Interactivos, donde sus estudiantes reciben conceptos acerca de esta tecnología, logrando mediante laboratorios crear pequeñas aplicaciones con RA, un ejemplo de esto son unas camisetas realizadas como proyecto de práctica empresarial por los estudiantes Jaime Cruz y José Moncada, en las cuales el usuario encuentra tres patrones, que al ser puestos frente a una cámara web se puede visualizar tres personajes moviéndose.

Para el desarrollo de aplicaciones que implementen esta tecnología, se encuentran en la actualidad gran variedad de librerías por medio de las cuales podemos realizar el proceso de creación de las mismas, pero cabe destacar que la gran mayoría, sino todas, están basadas en la librería ARToolkit, la cual está basada en el lenguaje de programación C y C++, bajo licencia GNU; otras librerías son:

A pesar de encontrar esta variedad de librerías, no es fácil encontrar la suficiente documentación que permita conocer y entender a fondo los componentes necesarios para la construcción de una herramienta que permita visualizar imágenes, animaciones o videos mediante esta tecnología.

Comparándonos con países europeos, asiáticos y con norte américa, podemos darnos cuenta que la RA en Colombia, es todavía una tecnología muy nueva, donde no se ha realizado suficiente investigación y existen diversos campos de aplicación que han sido  poco trabajados, como lo es la educación, área donde la utilización de la RA, como lo menciona X. Basogian et al. en su artículo “Realidad Aumentada en la Educación: una tecnología emergente”, complementaria la percepción e interacción con el mundo real y permitiría al usuario estar en un entorno real aumentado con información adicional generada por el ordenador.

Y continúa diciendo que “La Realidad Aumentada establecerá un puente entre los conceptos teóricos y la realización física de los experimentos con los dispositivos reales. El sistema mediante una cámara captura la imagen del dispositivo real (por ejemplo un circuito electrónico) y mostrará al alumno en la pantalla del ordenador el dispositivo real con información adicional. La información virtual añadida a la imagen real estará relacionada con los conceptos teóricos del dispositivo real y se presentará en un formato 2D, 3D, video, audio o texto entre otros. En un futuro escenario móvil de enseñanza basada en Realidad Aumentada el sistema mostrará en el dispositivo móvil del alumno la realidad aumentada a partir de la imagen del dispositivo real

¿Qué nos deparara la Realidad Aumentada? solo queda esperar los resultados de las investigaciones actuales, pero como van las cosas, vienen cosas que nos sorprenderán.

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[1] Heras Lara, L, y Villarreal Benítez, J.L., (2004). “La realidad Aumentada: Una tecnología en espera de usuarios”. Revista Digital Universitaria. Volumen 5 Número 7. ISSN: 1067-6079.

[2]X. Basogain, M. Olabe,  K. Espinosa, C. Rouèche  y, J.C. Olabe. “Realidad Aumentada en la Educación: una tecnología emergente”. ONLINE EDUCA MADRID 2007: 7ª Conferencia Internacional de la Educación y la Formación basada en las Tecnologías. ONLINE EDUCAMADRID’2007 Proceedings, pp.24-29.May 2007, Madrid, Spain.ISBN 3-9810562-5-6.

[3] Azuma, R.: A Survey of Augmented Reality. In SIGGRAPH ’95 Proceedings, Course

Notes #9: Developing Advanced Virtual Reality Applications (1995), 1-38

[4] Milgram P., F. Kishino: A taxonomy of mixed reality visual displays. EICE

Transactions on Information Systems, Vol E77-D, No.12 December 1994

[5] http://www.computer.org/portal/web/csdl/doi?doc=doi/10.1109/ISMAR.2008.4637334

[6] http://www.layar.com/

[7] Toni Granollers i Saltiveri, “Una Metodología que Integra la Ingeniería de Software, La Interacción Persona-Ordenador y la Accesibilidad en el contexto de equipos de Desarrollo Multidisciplinares”. Tesis Doctoral. Universitat de Lleida. Julio 2004.

[8] Andres Agudelo Toro. “Modelo de Contexto para Realidad Aumentada.” Proyecto de grado para optar al título de Ingeniero de Sistemas. 2004
Agradecimientos a Ana Laura Espinola por brindarme informacion sobre las posibles librerias para la creacion de herramientas de Realidad Aumentada.

[1] P. Esteban, J. Restrepo, H. Trefftz, J. E. Jaramillo, N. Álvarez, Departamento de Ingeniería de Sistemas, Departamento de Ciencias Básicas, Universidad EAFIT, AA 3300, Medellín, Colombia.

[2] Andrés Agudelo del Departamento de Informática y Sistemas de la Universidad EAFIT de Medellín.

[3]Plataforma de código abierto, para creación de modelos en 3D.

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Comentarios

Un comentario en “Realidad Aumentada.

  1. Excelente 😀

    Publicado por luixmic | 23 noviembre, 2011, 12:11 AM

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