La realidad aumentada: Una visión general

La realidad aumentada: Una visión general
Ana Laura Espı́nola Benza1 , Ruth Pavón Mendoza2
Facultad Politécnica - UNE.
Ciudad del Este - Paraguay
1 [email protected] 2 [email protected]
Resumen
La Realidad Aumentada es alcanzada mediante un conjunto de dispositivos que añaden
información virtual a la información fı́sica ya existente. Esta tecnologı́a es utilizada como
una opción de innovación de aplicaciones tecnológicas. En este artı́culo se presenta una
visión general sobre la Realidad Aumentada, introduciendo la definición de la misma, sus
aplicaciones y caracterı́sticas propias. Descriptores: realidad aumentada, benchmark,
estudio comparativo.
Abstract
Augmented Reality is reached through a set of devices that add virtual information to the existing physical information. This technology is used as an innovative option of technological
applications. This paper presents an overview of Augmented Reality, introducing the definition, its applications and characteristics. Keywords: augmented reality, benchmark,
comparative study.
1. Introducción
La Realidad Aumentada (RA) es un campo que
ofrece grandes posibilidades a la investigación;
consiste en la combinación de imágenes reales
junto a una imagen generada por computador,
añadiendo información extra a lo que se observa. Trata de generar objetos, seres, contextos, imágenes y textos virtuales, entre otros por
medio del ordenador, que puedan superponerse en
el mundo real [1]. Esta definición es parte de un
concepto mucho más amplio denominado Realidad
Mixta (Fig. 1).
La realidad mixta puede recibir dos denominaciones: Realidad Aumentada cuando el ambiente principal es el real y Virtualidad Aumentada
cuando el ambiente principal es el ambiente virtual. Ası́, la realidad aumentada es una particularización de la realidad mixta.
La RA es llamada comúnmente como una
variación de la Realidad Virtual, donde una persona se sumerge al entorno interactivo y tridimensional generado por el computador, en contraste,
un sistema de realidad aumentada, aumenta la escena del mundo real, es decir, adhiere objetos virtuales al mundo real utilizando o no un archivo
marcador.
Fig. 1. Realidad – Virtualidad.
Existen cuatro formas a implementar esta tecnologı́a:
– Aplicaciones que operan en entorno de escritorio.
– Aplicaciones que operan en entorno web.
– Aplicaciones que operan en entorno móvil.
– Aplicaciones con dispositivos de sensores,
por ejemplo las gafas.
Algunas aplicaciones prácticas son en el área de
la medicina, publicidad, arquitectura, musealización o reconstrucción virtual de yacimientos
arqueológicos, decoración de interiores, proyectos
educativos, manutención de sistemas, pero aún
queda mucho a recorrer. Este estudio proporciona
un punto de partida para cualquier persona interesada en la investigación o el uso de la Realidad
Aumentada.
La realidad aumentada: Una visión general
2. Aplicaciones.
La realidad aumentada mejora la percepción del
usuario y su interacción con el mundo real, a
través de objetos virtuales que muchas veces
pueden ayudarle a mostrar informaciones que el
mismo no puede visualizar con sus propios sentidos. A continuación, se describen aplicaciones que
utilizan realidad aumentada en distintas áreas.
En la Medicina, los médicos podrı́an usar la
realidad aumentada como ayuda a una mejor formación para sus cirugı́as [2]. Es posible obtener
un conjunto de datos 3D de un paciente en tiempo
real, utilizando sensores no invasivos como la resonancia magnética, la tomografı́a computarizada
o las imágenes de ultrasonido. Estos conjuntos
de datos podrı́an ser tomados y combinados en
tiempo real con el verdadero paciente. En efecto,
esto se asemeja a una visión de Rayos X dentro del
paciente. Esto serı́a muy útil durante una cirugı́a
de carácter invasivo, donde utilizando pequeñas
incisiones se reduce el trauma de una cirugı́a. Con
este tipo de cirugı́as, la dificultad del médico para
visualizar el interior del paciente aumenta, lo que
podrı́a ser un riesgo. La Realidad Aumentada
proporciona una visión interna del paciente sin la
necesidad de mayores incisiones.
La realidad aumentada también podrı́a ser útil
para tareas de visualización médica en salas de
cirugı́as, donde los propios médicos podrán detectar caracterı́sticas que no son posibles visualizar con la resonancia magnética y la tomografı́a
computarizada. También es posible implementar
RA para fines de entrenamiento de médicos recién
recibidos, con instrucciones virtuales de forma que
hagan rememorar los pasos a realizar, sin la necesidad de apartar la mirada de un paciente consultado un manual.
En UNC Chapel Hill [3], un grupo de investigadores han realizado pruebas para escanear el
vientre de una mujer embarazada con un sensor
de ultrasonido generando una visión 3D del feto
en el interior del vientre de la madre. El objetivo
de esta investigación es dotar al médico la capacidad de visualizar y controlar los movimientos y las
distintas reacciones del feto (Fig. 2).
Fig. 2. Feto virtual dentro del vientre de la madre.
Es importante mencionar un área dentro de la
medicina donde se ha realizado diversos estudios y
pruebas con pacientes utilizando la Realidad Aumentada, la Psicologı́a.
Los sistemas de Realidad Aumentada son
útiles para el tratamiento de las fobias a insectos,
como las arañas y cucarachas, donde el paciente
utiliza un casco y puede visualizar dichos animales
virtuales en el mundo real (Fig. 3). El programa
reconoce un patrón perceptivo y proyecta sobre
este el animal virtual deseado; el terapeuta puede
controlar el número, tamaño y movimiento del insecto.
Fig. 3. Realidad Aumentada para ayudar a pacientes
a controlar las fobias a insectos.
Se cree que del mismo modo que la Realidad Virtual comenzó con el tratamiento de fobias,
hasta llegando a abarcar tratamientos más complejos, la Realidad Aumentada pronto será una
herramienta de gran utilidad para el tratamiento
de diversos problemas.
Otra categorı́a es el Mantenimiento y
Reparación de maquinarias. Las instrucciones
para montar equipos especı́ficos muchas veces se
encuentran archivadas dentro de la empresa, en
textos o imágenes, esto podrı́a ser mucho más
fácil si es posible visualizar las imágenes en forma
tridimensional. Con la Realidad Aumentada se
podrá superponer a los equipos reales imágenes
3D, mostrando paso a paso a los usuarios las
instrucciones que deben seguir como una herramienta que ofrezca soporte a un proceso.
La Realidad Aumentada puede ser utilizada
para cualquier maquinaria complicada, como los
motores de los automóviles. Este es el caso de
BMW (Fig. 4), que ha implementado este tipo
de aplicaciones. El operario utiliza unas gafas la
cual actúa como guı́a para el mantenimiento de
los vehı́culos, describiendo en tiempo real las herramientas y las partes del motor a utilizar.
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sus ventas y ayudar al cliente a la hora de la compra.
Fig. 4. Realidad Aumentada para la reparación de
automóviles.
En la Educación, el Magic Book [4] es motivo de inspiración para distintos trabajos, donde
la persona es capaz de leer normalmente un libro, girar las páginas, ver las imágenes y leer el
texto sin ninguna tecnologı́a adicional. Pero una
vez visualizado el libro a través de una pantalla
de Realidad Aumentada, es posible ver modelos
virtuales de tres dimensiones superpuestos en el
mismo (Fig. 5). Los modelos se encuentran adjuntos a la página real, de modo que el usuario
pueda ver la escena desde cualquier perspectiva,
moviendo ellos mismos el libro y ası́ participar en
la escena virtual.
En la actualidad, la Realidad Aumentada
es utilizada en libros de cuentos infantiles tal
que el niño pueda interactuar con los personajes
del mismo, pudiendo visualizar desde caricaturas
hasta imágenes prehistóricas.
Fig. 5. Imagen del Planeta Tierra superpuesto al libro.
En el Marketing, actualmente empresas utilizan aplicaciones con Realidad Aumentada de tal
forma de promocionar sus productos y llamar la
atención de sus clientes. Productos como anteojos,
vestimentas, y relojes son diseñados de tal forma
que el usuario se situé frente a la cámara web y
pueda ver los modelos virtuales superpuestos sobre el mismo. Las empresas dan la facilidad al
cliente en tener la tienda en su propia casa para
experimentar los productos, hasta cambiar el estilo de los mismos, con lo cual desean aumentar
1 Artoolkit,
Otra área interesante es la Arquitectura, para
la visualización de los planos arquitectónicos. Con
la creación de sucesivos modelos uno puede ir revisando de manera fı́sica-virtual paso a paso la
finalización del proyecto. Actualmente con el uso
de los dispositivos móviles es posible reconstruir
monumentos históricos a través de la Realidad Aumentada, es decir, al observar una construcción a
través del dispositivo móvil se superpone una imagen de cómo se veı́a en el pasado.
3. Caracterı́sticas.
La Realidad Aumentada consiste en superponer
imágenes virtuales en el mundo real, esto es, el
disponer de un dispositivo con cámara web, un
sistema de localización incorporado [6] y una pantalla hacen posible la combinación de imágenes
reales junto a una imagen generada por computador en el mundo real.
Hoy en dı́a, la Realidad Aumentada puede considerarse como una innovación tecnológica a ser
aplicada en distintas áreas [?] que serán útiles a la
sociedad.
Hasta aquı́ se ha centrado en añadir objetos
virtuales al entorno real. Sin embargo, superposiciones gráficas también pueden utilizarse para
eliminar u ocultar partes del entorno real de un
usuario. Por ejemplo, para retirar un escritorio
del mundo real, dibujando una representación real
de las paredes y pisos detrás del escritorio para
eliminar la vista del usuario. Igualmente la Realidad Aumentada podrı́a incluir sonido de tal forma
que acompañe la interacción del usuario con las
imágenes virtuales en su ambiente real.
Existen opciones básicas que se encuentran
disponibles para la visualización de aplicaciones
con Realidad Aumentada son aquellas que utilizan
marcadores y las de video.
El marcador o Marker File (Fig. 6), es la
forma en que el equipo reconoce donde debe superponer las imágenes virtuales, es decir, es el patrón
que la librerı́a1 de Realidad Aumentada identifica
al ser permitida la petición de la cámara web.
Flartoolkit, Slartoolkit, Nyartoolkit, Artag
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Fig. 8. Proceso y componentes de la Realidad Aumentada utilizando HDM.
Fig. 6. Archivo Marcador.
En una aplicación utilizando el archivo marcador, la petición de cámara web inicia. La persona sujeta el marcador en dirección a la cámara
web y luego es mostrado superpuesto al marcador
la imagen 3D previamente diseñada (Fig. 7).
4. Análisis de desempeño.
Un benchmark [7] es una técnica utilizada para
medir el rendimiento de un sistema o componente
del mismo, comúnmente conocido como comparativa.
Existen distintas librerı́as, las cuales han sido
mencionadas anteriormente, que hacen posible la
creación de aplicaciones con Realidad Aumentada;
es por ello que actualmente se está desarrollando
un estudio comparativo de herramientas. Tal estudio abarca lo siguiente: definición de la aplicación, implementación en diferentes plataformas,
definición de criterios a considerar en la evaluación
y el diseño e implementación de un benchmark
para estimar el desempeño del sistema.
5. Conclusión.
Fig. 7. Proceso y componentes de la Realidad Aumentada utilizando marcadores.
La lista de aplicaciones y ámbitos o escenarios
donde podemos disfrutar de los beneficios que nos
brinda la Realidad Aumentada es extensa. Optar
por el desarrollo de aplicaciones que utilicen Realidad Aumentada es una ventaja por el reducido
costo de implementar esta tecnologı́a, ya sea a
través de marcadores o del dispositivo HDM.
En este artı́culo se presenta una visión general sobre la Realidad Aumentada, describiendo
las principales aplicaciones y caracterı́sticas de la
misma.
Referencias
De modo, existen escenarios donde podemos
disfrutar de los beneficios que implica el uso del
dispositivo HDM2 que ayudan a la interacción
con ambientes generados por computador. El
mismo permite al usuario visualizar el mundo real,
con objetos virtuales superpuestos por tecnologı́as
ópticas o vı́deo (Fig. 8).
[1] Monsalve, M; Castillón, A; Cuartas, D. Exploración teórica de la realidad aumentada para determinar su incidencia en el diseño visual, Trabajo Final de Grado de la carrera de Diseño
Visual, Universidad de Caldas. Julio 2007.
[2] Ritter, E; Kindelan, T; Michael, C; Pimentel,
E; Bowyer, M. Concurrent validity of augmented reality metrics applied to the fundamen-
2 Dispositivo de visualización similar a un casco, que permite reproducir imágenes creadas por ordenador sobre un display
muy cercano a los ojos.
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tals of laparoscopic surgery (FLS). Publisher
Springer. New York. Junio 2007.
[3] Bajura, M; Henry F; Ryutarou O. Merging
Virtual Reality with the Real World: Seeing
Ultrasound Imagery Within the Patient. Proceedings of SIGGRAPH. Chicago. Julio 1992.
[4] Cawood S, Fiala M, Augmented Reality: A
Practical Guide, 1ra Edición, Pragmatic Bookshelf, Enero 2008.
[5] Mooser, J; You, S; Neumann, U. Real-Time
Object Tracking for Augmented Reality Com-
bining Graph Cuts and Optical Flow. Mixed
and Augmented Reality. 6th IEEE and ACM
International Symposium. Noviembre 2007.
[6] Klinker, G; Striker, D; Reiners, D. The use of
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[7] Dolan, E; More, J. Benchmarking optimization software with performance profiles.
Journal Mathematical Programming. Publisher
Springer Berlin. Enero 2002.
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