Muchas son las tecnologías implicadas y los conceptos técnicos asociados a la Realidad Aumentada (RA). En esta serie de entradas AR Conceptos, realizaré un listado y una breve explicación de los más importantes sin dejar, por ello, de dedicar diferentes entradas a otros tantos conceptos que requieran una explicación mayor.
La Realidad Virtual (RV)
Realidad virtual
Es una ciencia basada en el empleo de ordenadores y otros dispositivos, cuyo fin es producir una apariencia de realidad que permita al usuario tener la sensación de estar presente en ella. Se consigue mediante la generación por ordenador de un conjunto de imágenes que son contempladas por el usuario a través de un dispositivo denominado visor. A diferencia de la Realidad Aumentada, las tecnologías de RV sumergen al usuario dentro de un entorno completamente sintético, sin consciencia del mundo real que lo rodea.
Inteligencia Artificial (IA)
Es un área multidisciplinaria que, a través de ciencias, tales como la informática, la lógica y la filosofía, estudia la creación y diseño de entidades capaces de razonar por sí mismas utilizando como paradigma la inteligencia humana.
Visión por Computador (CV)
También llamada visión artificial o visión técnica, es un subcampo de la inteligencia artificial cuyo propósito es programar un computador para que "entienda" una escena o las características de una imagen. Entre sus objetivos se incluyen:
- La detección, segmentación, localización y reconocimiento de ciertos objetos en imágenes (por ejemplo, caras humanas).
- La evaluación de los resultados (por ejemplo, segmentación, registro).
- Registro de diferentes imágenes de una misma escena u objeto, es decir, hacer concordar un mismo objeto en diversas imágenes.
- Seguimiento de un objeto en una secuencia de imágenes.
- Mapeo de una escena para generar un modelo tridimensional de la escena; este modelo podría ser usado por un robot para navegar por la escena.
- Estimación de las posturas tridimensionales de humanos.
- Búsqueda de imágenes digitales por su contenido.
Estos objetivos se consiguen por medio de reconocimiento de patrones, aprendizaje estadístico, geometría de proyección, procesamiento de imágenes, teoría de grafos y otros campos. La visión artificial cognitiva está muy relacionada con la psicología cognitiva y la computación biológica.
Esquema de las relaciones entre la visión por computadora y otras áreas afines
Computación Gráfica (CG)
Es el campo de la informática visual, donde se utilizan computadoras tanto para generar imágenes visuales sintéticamente como para integrar o cambiar la información visual y espacial probada del mundo real. Herramientas informáticas como maya, 3D studio MAX o blender son de las más utilizadas.
Marcador artificial o Marca
Son impresiones cuadradas o circulares normalmente en blanco y negro, utilizadas, una vez detectadas, para posicionar la cámara virtual y ubicar objetos 3D en el registro. Los principales factores que afectan a la detección de marcas son su tamaño físico, su complejidad, su orientación relativa respecto de la cámara y las condiciones de iluminación. Algunos ejemplos de marcadores son:
Plano de la imagen
En proyección, es el plano perpendicular a las líneas de mira (trayectorias paralelas desde el ojo del observador hasta un punto particular sobre el objeto observado). Este plano esta localizado entre el ojo del observador y el objeto que esta siendo mirado.
Registro o escena
Imágenes reales registradas por una cámara en el momento o previamente. El mayor problema que implica obtener el registro es calcular la posición relativa de la cámara real respecto de la escena para poder generar imágenes virtuales correctamente alineadas con esa imagen real (posición y rotación). El registro debe ser preciso (errores de muy pocos milímetros son muy sensibles en determinadas aplicaciones, como en medicina o en soporte a las aplicaciones industriales) y robusto (debe funcionar correctamente en todo momento). El registro puede realizarse empleando diferentes tipos de sensores y técnicas (las más extendidas son mediante el uso de tracking visual).
Tracking
Es un conjunto de métodos que tratan de obtener una estimación de la trayectoria en el espacio realizada por un objeto o sensor. Se pueden emplear diferentes tipos de sensores como mecánicos, magnéticos, ondas sonoras, inerciales o cámaras de visión. Las cámaras están actualmente integradas en multitud de dispositivos portátiles y permiten realizar tracking a un coste reducido.
Tracking visual
El tracking basado en cámaras de vídeo es un subcampo del tracking 3D en el que se emplean técnicas de visión por computador para obtener el posicionamiento de seis grados de libertad de la cámara (tres grados de la posición y tres de la orientación). Para calcular la posición de la cámara respecto al mundo real se necesitan un conjunto de referencias tridimensionales. Algunos ejemplos de estas referencias pueden ser marcas con una descripción geométrica previamente conocida u objetos previamente modelados. Realizando una comparación con lo que percibe la cámara en el mundo real es posible obtener el posicionamiento relativo a estas referencias.
La Realidad Virtual (RV)
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Inteligencia Artificial (IA)
Es un área multidisciplinaria que, a través de ciencias, tales como la informática, la lógica y la filosofía, estudia la creación y diseño de entidades capaces de razonar por sí mismas utilizando como paradigma la inteligencia humana.
Visión por Computador (CV)
También llamada visión artificial o visión técnica, es un subcampo de la inteligencia artificial cuyo propósito es programar un computador para que "entienda" una escena o las características de una imagen. Entre sus objetivos se incluyen:
- La detección, segmentación, localización y reconocimiento de ciertos objetos en imágenes (por ejemplo, caras humanas).
- La evaluación de los resultados (por ejemplo, segmentación, registro).
- Registro de diferentes imágenes de una misma escena u objeto, es decir, hacer concordar un mismo objeto en diversas imágenes.
- Seguimiento de un objeto en una secuencia de imágenes.
- Mapeo de una escena para generar un modelo tridimensional de la escena; este modelo podría ser usado por un robot para navegar por la escena.
- Estimación de las posturas tridimensionales de humanos.
- Búsqueda de imágenes digitales por su contenido.
Estos objetivos se consiguen por medio de reconocimiento de patrones, aprendizaje estadístico, geometría de proyección, procesamiento de imágenes, teoría de grafos y otros campos. La visión artificial cognitiva está muy relacionada con la psicología cognitiva y la computación biológica.
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Computación Gráfica (CG)
Es el campo de la informática visual, donde se utilizan computadoras tanto para generar imágenes visuales sintéticamente como para integrar o cambiar la información visual y espacial probada del mundo real. Herramientas informáticas como maya, 3D studio MAX o blender son de las más utilizadas.
Marcador artificial o Marca
Son impresiones cuadradas o circulares normalmente en blanco y negro, utilizadas, una vez detectadas, para posicionar la cámara virtual y ubicar objetos 3D en el registro. Los principales factores que afectan a la detección de marcas son su tamaño físico, su complejidad, su orientación relativa respecto de la cámara y las condiciones de iluminación. Algunos ejemplos de marcadores son:
Plano de la imagen
En proyección, es el plano perpendicular a las líneas de mira (trayectorias paralelas desde el ojo del observador hasta un punto particular sobre el objeto observado). Este plano esta localizado entre el ojo del observador y el objeto que esta siendo mirado.
Registro o escena
Imágenes reales registradas por una cámara en el momento o previamente. El mayor problema que implica obtener el registro es calcular la posición relativa de la cámara real respecto de la escena para poder generar imágenes virtuales correctamente alineadas con esa imagen real (posición y rotación). El registro debe ser preciso (errores de muy pocos milímetros son muy sensibles en determinadas aplicaciones, como en medicina o en soporte a las aplicaciones industriales) y robusto (debe funcionar correctamente en todo momento). El registro puede realizarse empleando diferentes tipos de sensores y técnicas (las más extendidas son mediante el uso de tracking visual).
Tracking
Es un conjunto de métodos que tratan de obtener una estimación de la trayectoria en el espacio realizada por un objeto o sensor. Se pueden emplear diferentes tipos de sensores como mecánicos, magnéticos, ondas sonoras, inerciales o cámaras de visión. Las cámaras están actualmente integradas en multitud de dispositivos portátiles y permiten realizar tracking a un coste reducido.
Tracking visual
El tracking basado en cámaras de vídeo es un subcampo del tracking 3D en el que se emplean técnicas de visión por computador para obtener el posicionamiento de seis grados de libertad de la cámara (tres grados de la posición y tres de la orientación). Para calcular la posición de la cámara respecto al mundo real se necesitan un conjunto de referencias tridimensionales. Algunos ejemplos de estas referencias pueden ser marcas con una descripción geométrica previamente conocida u objetos previamente modelados. Realizando una comparación con lo que percibe la cámara en el mundo real es posible obtener el posicionamiento relativo a estas referencias.
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