Con la ayuda de la tecnología (por ejemplo, añadiendo la visión por computadora 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 de sensores y actuadores.
Recientemente, el término realidad aumentada se
ha difundido por el creciente interés del público en general.
Definiciones
Una 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 en 1994 la realidad de Milgram-Virtuality Continuum 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).
Realidad Aumentada también es la incorporación de datos e información digital en un entorno real, por medio del reconocimiento de patrones que se realiza mediante un software, en otras palabras, es una herramienta interactiva que está dando sus primeros pasos alrededor del mundo y que en unos años, la veremos en todas partes, corriendo y avanzando, sorprendiéndonos y alcanzando todas las disciplinas: videojuegos, medios masivos de comunicación, arquitectura, educación e incluso en la medicina, trayendo un mundo digital inimaginable a nuestro entorno real. Su gran diferencia con la realidad virtual, es que ésta nos extrae de nuestro entorno para llevarnos a una realidad.
Cronología
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 término realidad virtual y crea la primera actividad comercial en torno a los mundos virtuales.
1992: Tom Caudell crea el término 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: AR Toolkit es portado a Adobe Flash (FLARToolkit) por Saqoosha, con lo que la realidad aumentada llega al navegador Web.
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: Mahei Innovation crea una aplicacion móvil de AR capaz de interaccionar con libros y juguetes video
2012: Google se lanza al diseño de unas gafas que crearían la primera realidad aumentada comercializada. Bautiza a su proyecto como Project Glass.1
Tecnología
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 una situación presentada. 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.
D.A.R.T.
(Designer’s Augmented Reality Toolkit)
El Designer’s Augmented Reality Toolkit (DART)
es un sistema de programación que fue creado por el Augmented Environments Lab,
en el Georgia Institute of Technology, para ayudar a los diseñadores a
visualizar la mezcla de los objetos reales y virtuales. Proporciona un conjunto
de herramientas para los diseñadores: extensiones para el Macromedia Director
(herramienta para crear juegos, simulaciones y aplicaciones multimedia) que
permiten coordinar objetos en 3D, vídeo, sonido e información de seguimiento de
objetos de Realidad Aumentada.
Software Libre para Realidad Aumentada
ARToolKit biblioteca GNU GPL que permite la
creación de aplicaciones de realidad aumentada, desarrollado originalmente por
Hirokazu Kato en 19992 y fue publicado por el HIT Lab de la Universidad de
Washington. Actualmente se mantiene como un proyecto de código abierto alojado
en SourceForge con licencias comerciales disponibles en ARToolWorks..ATOMIC Authoring Tool - es un software Multi-plataforma para la creación de aplicaciones de realidad aumentada, el cual es un Front end para la biblioteca ARToolKit. Fue Desarrollado para no-programadores, y permite crear rápidamente, pequeñas y sencillas aplicaciones de Realidad Aumentada. Está licenciado bajo la Licencia GNU GPL
ATOMIC Web Authoring Tool es un proyecto hijo de ATOMIC Authoring Tool que permite la creación de aplicaciones de realidad aumentada para exportarlas a cualquier sitio web. Es un Front end para la biblioteca Flartoolkit.Está licenciado bajo la Licencia GNU GPL
Técnicas de visualización
Existen tres técnicas principales para mostrar
la realidad aumentada:· 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 de los usuarios.
·
Display de mano: 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 como imágenes 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.Cráneo humano con R. A. Una
de las primeras aplicaciones en formación es un sistema de realidad aumentada
para aprender a soldar sin riesgos y realizando todas las horas de prácticas
necesarias sin costos añadidos.En los últimos años la Realidad Aumentada está consiguiendo un protagonismo cada vez más importante en diversas áreas de conocimiento, mostrando la versatilidad y posibilidades que presenta esta nueva tecnología derivada de la Realidad Virtual. La capacidad de insertar objetos virtuales en el espacio real y el desarrollo de interfaces de gran sencillez, la han convertido en una herramienta muy útil para presentar determinados contenidos bajo las premisas de entretenimiento y educación, en lo que se conoce como “edutainment”.3
Una de las aplicaciones que actualmente se han extendido en el mundo es la instalada en telefónos celulares y que permite traducir las palabras que aparecen en una imagen. Basta con tomar una fotografía a cualquiera texto desconocido —un anuncio, un menú, un volante, etc— y se obtiene una traducción instantánea sobre el mismo objeto. El proceso es muy sencillo: el software identifica las letras que aparecen en el objeto y busca la palabra en el diccionario. Una vez que encuentra la traducción, la dibuja en lugar de la palabra original. La aplicación es ideal para quienes viajan mucho y necesitan conocer de manera rápida el significado de alguna palabra. Por el momento, programa ofrece traducción inglés - español y español – inglés, aunque sus creadores Otavio Good y John DeWeese señalaron que el paso siguiente es la traducción en otros idiomas, como el francés, el italiano o el portugués. 4
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.
Televisión
La RA se ha vuelto común en la teledifusión de
deportes. La línea amarilla del "primero y diez" vista en las
transmisiones de los partidos de fútbol americano, muestra la línea que la
ofensiva del equipo debe cruzar para recibir un primero y diez; Los elementos
del mundo real son el campo de fútbol y los jugadores, y el elemento virtual es
la línea amarilla electrónica, que aumenta la imagen en tiempo real. La RA
también se utiliza en las transmisiones de fútbol para mostrar el resultado (o un
anuncio) en el círculo central o para mostrar las situaciones de fuera de
juego. Del mismo modo, en los partidos de hockey sobre hielo se coloreaba en RA
la ubicación y dirección de la pastilla (puck), aunque fue rechazada por los
puristas del hockey. Las transmisiones de natación suelen añadir una línea a
través de los carriles para indicar la posición del poseedor del récord actual
y compararla con la carrera. Como un ejemplo de "realidad mediada"
(disminuida), las transmisiones puede ocultar un mensaje real o reemplazar un
mensaje de una publicidad real con un mensaje virtual.
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?",5 de Blast Theory.6 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.
Apoyo en tareas complejas:
Tareas complejas, como el montaje,
mantenimiento, y la cirugía pueden simplificarse mediante la inserción de
información adicional en el campo de visión. Por ejemplo, para un mecánico que
está realizando el mantenimiento de un sistema, las etiquetas pueden mostrar
las partes del mismo para aclarar su funcionamiento. La realidad aumentada
puede incluir imágenes de los objetos ocultos, que pueden ser especialmente
eficaces para el diagnóstico médico o la cirugía. Como por ejemplo una
radiografía de rayos vista virtualmente basada en la tomografía previa o en las
imágenes en tiempo real de los dispositivos de ultrasonido o resonancia
magnética nuclear abierta.Los dispositivos de navegación:
La RA puede mejorar la eficacia de los dispositivos de navegación para una variedad de aplicaciones. Por ejemplo, la navegación dentro de un edificio puede ser mejorada con el fin de dar soporte al encargado del mantenimiento de instalaciones industriales. Los parabrisas de los automóviles pueden ser usadas como pantallas de visualización para proporcionar indicaciones de navegación e información de tráfico.
Aplicaciones Industriales:
La realidad aumentada puede ser utilizada para
comparar los datos digitales de las maquetas físicas con su referente real para
encontrar de manera eficiente discrepancias entre las dos fuentes. Además, se
pueden emplear para salvaguardar los datos digitales en combinación con
prototipos reales existentes, y así ahorrar o reducir al mínimo la construcción
de prototipos reales y mejorar la calidad del producto final.
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