Realidad aumentada: Explorando las fronteras de la visión por computadora en realidad aumentada

Por Fouad Sabry

Qué es la realidad aumentada

La realidad aumentada (AR) es una experiencia interactiva que combina el mundo real y contenido generado por computadora. El contenido puede abarcar múltiples modalidades sensoriales, incluidas la visual, auditiva, háptica, somatosensorial y olfativa. La RA se puede definir como un sistema que incorpora tres características básicas: una combinación de mundos reales y virtuales, interacción en tiempo real y registro 3D preciso de objetos virtuales y reales. La información sensorial superpuesta puede ser constructiva o destructiva. Como tal, es una de las tecnologías clave en el continuo realidad-virtualidad.

Cómo se beneficiará

(I) Información y validaciones sobre los siguientes temas:

Capítulo 1: Realidad aumentada

Capítulo 2: Realidad virtual

Capítulo 3: Computadora portátil

Capítulo 4: Realidad mediada por ordenador

Capítulo 5: Realidad mixta

Capítulo 6: Visor montado en la cabeza

Capítulo 7: Modelo aumentado de proyección

Capítulo 8: Interacción del usuario 3D

Capítulo 9: Aprendizaje aumentado

Capítulo 10: Gafas inteligentes

(II) Respondiendo a las principales preguntas del público sobre la realidad aumentada.

(III) Ejemplos del mundo real para el uso de la realidad aumentada en muchos campos.

Para quién es este libro

Profesionales, estudiantes universitarios y estudiantes de posgrado, entusiastas, aficionados y aquellos que quieran ir más allá del conocimiento o la información básica para cualquier tipo de Realidad Aumentada.

 

 

• Idioma: Español
• Editorial: Mil Millones De Conocimientos [Spanish]
• Fecha de lanzamiento: 15 may 2024

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Capítulo 1: Realidad aumentada

La realidad aumentada (RA) es una experiencia interactiva de un entorno del mundo real en la que los objetos que residen en el mundo real se ven reforzados por la información perceptiva generada por ordenador. Esta mejora a veces puede tener lugar a través de múltiples modalidades sensoriales, incluidas las visuales, auditivas, hápticas, somatosensoriales y olfativas. La realidad aumentada (RA) también se conoce como realidad mixta (RM). La realidad mixta y la realidad mediada por computadora están vinculadas a la realidad aumentada, sin embargo, los conceptos son en su mayoría equivalentes entre sí.

El beneficio más importante de la realidad aumentada es la forma en que los elementos del mundo digital se integran en la percepción que una persona tiene del mundo real. Esto se logra no a través de la presentación directa de datos, sino más bien a través de la incorporación de sensaciones inmersivas que se experimentan como un componente natural de un entorno. Comenzando en 1992 con el desarrollo del sistema Virtual Fixtures en el Laboratorio Armstrong de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos, los primeros sistemas funcionales de realidad aumentada (AR) que proporcionaron a los usuarios experiencias inmersivas de realidad mixta se inventaron a principios de la década de 1990. La recopilación y difusión de conocimiento tácito es otra área en la que la realidad aumentada es muy prometedora. La mayoría de las veces, los procedimientos de aumento se llevan a cabo en tiempo real y dentro de contextos semánticos con varias partes del entorno. A veces, la información adicional, como los puntajes, puede superponerse a una transmisión de video en vivo de un evento deportivo. Esto se hace para que los espectadores puedan obtener una experiencia inmersiva completa. Esto reúne las ventajas de la tecnología de realidad aumentada y la tecnología de visualización frontal en un práctico paquete (HUD).

Las impresiones de los usuarios sobre su entorno en un entorno de realidad virtual (RV) se forman íntegramente a partir de los datos obtenidos del sistema. La visión de la realidad del usuario se mejora mediante el uso de la realidad aumentada (AR), en la que se presentan al usuario datos adicionales que fueron creados por una computadora e integrados en los datos que se obtuvieron del mundo real.

Una CPU, una pantalla, sensores y dispositivos de entrada son las piezas esenciales de hardware para una experiencia de realidad aumentada. Estos elementos, que a menudo incluyen una cámara y sensores de sistemas microelectromecánicos (MEMS) como un acelerómetro, un GPS y una brújula de estado sólido, hacen que los dispositivos informáticos móviles modernos, como los teléfonos inteligentes y las tabletas, sean plataformas de realidad aumentada (RA) adecuadas. Algunos ejemplos de estos dispositivos son los teléfonos inteligentes y las tabletas. Las guías de ondas difractivas y las guías de ondas reflectantes son los dos tipos de guías de ondas que se utilizan en el proceso de realidad aumentada.

El renderizado en realidad aumentada hace uso de una variedad de tecnologías, como sistemas de proyección óptica, pantallas, dispositivos móviles y sistemas de visualización que se usan en el cuerpo humano.

Una pantalla montada en la cabeza, a menudo conocida como HMD, es un dispositivo de visualización que se usa en la frente y se puede sujetar a un arnés o un casco. Los HMD son piezas de hardware que superponen el campo de visión del usuario con imágenes tanto del mundo real como de cosas virtuales. En los HMD actuales, los sensores se utilizan a menudo para el monitoreo de seis grados de libertad, lo que permite que el sistema alinee la información virtual con el entorno real y cambie en respuesta a los movimientos de la cabeza del usuario.

Las pantallas de realidad aumentada (RA) pueden generarse en dispositivos que parecen gafas. Las gafas en ciertas versiones están equipadas con cámaras que interceptan la vista del mundo real y vuelven a mostrar una versión mejorada de esa visión a través de los oculares.

Un head-up display, a veces conocido como HUD, es un tipo de pantalla transparente que entrega datos a los usuarios sin necesidad de que desvíen la mirada de sus vistas normales. Las pantallas de visualización frontal se desarrollaron inicialmente para pilotos en la década de 1950 como una forma temprana de la tecnología que más tarde se conocería como realidad aumentada. Estas pantallas proyectarían datos básicos de vuelo en el campo de visión del piloto, lo que le permitiría mantener la cabeza erguida en lugar de mirar hacia abajo a los instrumentos. Debido a que son capaces de mostrar datos, información e imágenes simultáneamente con la visión del usuario del mundo real, los dispositivos de realidad aumentada cerca del ojo tienen el potencial de servir como pantallas portátiles de visualización frontal. Muchas definiciones de realidad aumentada se centran únicamente en el concepto de superposición de información digital sobre el mundo físico.

El desarrollo de lentes de contacto que puedan mostrar imágenes de realidad aumentada es ahora un objetivo. Estas lentes de contacto biónicas pueden incluir características de pantalla implantadas dentro de la propia lente, como electrónica integrada, LED y una antena para conectividad inalámbrica. Esto permitiría que las lentes funcionaran como pantallas. En 1999, Steve Mann recibió una patente para la primera pantalla de lentes de contacto. El dispositivo fue diseñado para ser utilizado junto con gafas de realidad aumentada, sin embargo, el proyecto finalmente fue desechado. La interfaz está diseñada para ser controlada por el usuario con solo parpadear. Además, está diseñado para conectarse con el teléfono inteligente del usuario para ver videos grabados y operarlo de forma independiente. En el caso de que el proyecto fuera un éxito, el objetivo incluiría una cámara o sensor en su interior. Se ha especulado que podría ser cualquier cosa, desde un sensor que detecta la luz hasta uno que detecta la temperatura.

Mojo Vision produjo el primer prototipo funcional lanzado públicamente de una lente de contacto de realidad aumentada que no necesita el uso de anteojos en relación con ella, y la compañía anunció y demostró la lente en CES 2020.

Bajo la dirección del Dr. Thomas A. Furness III, el Laboratorio de Tecnología de Interfaz Humana de la Universidad de Washington está trabajando en el desarrollo de un dispositivo de visualización personal conocido como pantalla virtual de retina (VRD). Los pacientes que tenían degeneración macular (una afección que degenera la retina) o queratocono fueron elegidos para ver imágenes utilizando la tecnología en una de las pruebas. Esto se hizo para que los pacientes pudieran comprender mejor los resultados de la prueba. En el grupo de degeneración macular, cinco de cada ocho pacientes prefirieron las imágenes VRD sobre el tubo de rayos catódicos (TRC) o las imágenes en papel. Estos pacientes pensaron que las imágenes VRD eran superiores en calidad y brillo, y pudieron ver niveles de resolución iguales o superiores a los de las imágenes CRT o en papel. En comparación con su propia corrección, todos los pacientes con queratocono fueron capaces de resolver líneas más pequeñas en una serie de pruebas de línea diferentes utilizando la VRD. Además, descubrieron que las imágenes VRD eran más nítidas y fáciles de examinar. Como consecuencia de estos numerosos exámenes, se ha determinado que la técnica de visualización virtual de la retina es segura.

La pantalla retinal virtual muestra imágenes que se pueden ver tanto con la luz natural del día como con la iluminación artificial de un espacio. Debido a la alta resolución, el alto contraste y el alto brillo del VRD, es una opción líder para su uso en pantallas quirúrgicas. Esto lo convierte en una opción preferida para su uso en pantallas quirúrgicas. Las pruebas adicionales indican que existe una posibilidad significativa de que las personas que tienen visión limitada se beneficien del uso de VRD como tecnología de visualización.

El EyeTap, también conocido como Generation-2 Glass, es una pieza de tecnología portátil que permite al usuario capturar rayos de luz que normalmente pasarían a través de la pupila de su ojo en el centro óptico, y luego reemplaza cada rayo de luz natural capturado con un rayo de luz artificial controlado por computadora.

El vaso de la cuarta generación

Una pantalla portátil es aquella que utiliza una pequeña pantalla que se puede sostener en la mano del usuario. Hasta el día de hoy, todas las soluciones portátiles de realidad aumentada utilizan la transparencia de video. Inicialmente, los marcadores de referencia se utilizaron para la realidad aumentada portátil, sin la necesidad de pantallas especializadas como monitores, pantallas montadas en la cabeza o dispositivos portátiles, el mapeo de proyección puede mejorar objetos y situaciones del mundo real con contenido de realidad aumentada. En el proceso de mapeo de proyección, se utilizan proyectores digitales para mostrar información gráfica sobre objetos del mundo real. Los usuarios del sistema están físicamente separados de la pantalla, que es la principal distinción entre el mapeo de proyección y otros métodos. Dado que las pantallas no están conectadas con cada usuario individual, el mapeo de proyección se escala orgánicamente a grupos de usuarios, lo que hace posible que los usuarios colaboren mientras se encuentran físicamente en el mismo espacio.

Algunos ejemplos son las luces sombreadas, los proyectores móviles, las mesas virtuales y los proyectores inteligentes. Al proyectar imágenes sobre cosas inanimadas, las luces de sombreado crean una ilusión que es a la vez realista y aumentada. Esto permite mejorar el aspecto del artículo mediante el uso de componentes que forman parte de una unidad sencilla, como un proyector, una cámara y un sensor.

Las proyecciones de mesa y las proyecciones de pared son otros dos usos. Los espejos divisores de haz que están conectados al techo en un ángulo ajustable se utilizan en un invento conocido como la Mesa Virtual Extendida. Esta tabla se utiliza para diferenciar entre el mundo virtual y el real. Una forma interactiva de interactuar tanto con el mundo virtual como con el real son las vitrinas virtuales. Estas vitrinas utilizan espejos divisores de haz junto con varias pantallas gráficas para crear el entorno. La pantalla espacial de realidad aumentada se está convirtiendo en una opción interactiva cada vez más atractiva a medida que se ponen a disposición más y más implementaciones y configuraciones.

Un sistema de mapeo de proyección puede mostrar simultáneamente contenido en un número ilimitado de superficies dentro de un edificio. Los usuarios finales pueden experimentar tanto una representación gráfica como un sentido háptico pasivo con la ayuda del mapeo de proyección. Los usuarios tienen la capacidad de experimentar pasivamente la sensación háptica al tocar elementos tangibles a través de un procedimiento.

Los sistemas móviles contemporáneos de realidad aumentada hacen uso de una o más de las tecnologías de seguimiento de movimiento enumeradas aquí: cámaras digitales y/u otros