Επαυξημένη Πραγματικότητα Augmented Reality

Transcript

1 HCI - Επικοινωνία ανθρώπου μηχανής Επαυξημένη Πραγματικότητα Augmented Reality Ορφανίδης Γεώργιος Ιούνιος 2010

2 Περιεχόμενα Εισαγωγή Ιστορία Διευκρινήσεις Υλικό Ανίχνευση Συσκευές εισόδου Υπολογιστικές απαιτήσεις Λογισμικό Εφαρμογές Σχεδίαση

3 Εισαγωγή

4 Εισαγωγή #1 Τα βιντεοπαιχνίδια μας διασκεδάζουν εδώ και κοντά 30 χρόνια από την εισαγωγή του Pong στα παιχνίδια arcade. Από τότε βεβαίως έχουν αλλάξει πολλά στο σκηνικό. Πλέον Τα γραφικά των υπολογιστών έχουν γίνει εξαιρετικά πολύπλοκα και τα γραφικά των παιχνιδιών αγγίζουν τα όρια του φωτορεαλισμού. Οι ερευνητές και οι μηχανικοί πλέον εξάγουν τα γραφικά από τη συσκευή αναπαράστασής τους όπως η οθόνη του υπολογιστή ή της τηλεόρασης και τα εισάγουν σε περιβάλλοντα πραγματικού κόσμου. Αυτή η νέα τεχνολογία η οποία αποκαλείται Επαυξημένη Πραγματικότητα, θολώνει τη διαχωριστική γραμμή μεταξύ του πραγματικού και του εικονικού επαυξάνοντας αυτό που βλέπουμε, ακούμε, αισθανόμαστε (αγγίζουμε) και μυρίζουμε.

5 Εισαγωγή #2 Η επαυξημένη πραγματικότητα αλλάζει τον τρόπο με τον οποίο βλέπουμε τον κόσμο η τουλάχιστον τον τρόπο με τον οποίο οι χρήστες της βλέπουν τον κόσμο. Φανταστείτε την παρακάτω εικόνα: Κάποιος περπατά ή οδηγεί στον δρόμο. Με τις προβολές επαυξημένης πραγματικότητας που στο τέλος θα μοιάζουν πολύ με κοινό ζευγάρι γυαλιών: ενημερωτικά γραφικά θα εμφανίζονται στο οπτικό του πεδίο και ο ήχος θα συμπίπτει με οτιδήποτε βλέπει. Αυτές οι επαυξήσεις θα ανανεώνονται συνεχώς για να ανακλούν τις κινήσεις του κεφαλιού του. Παρόμοιες συσκευές και εφαρμογές ήδη υπάρχουν κυρίως σε smartphones όπως το iphone.

6 Εισαγωγή #3 Στο φάσμα μεταξύ της εικονικής πραγματικότητα που δημιουργεί περιβάλλοντα δημιουργημένα από υπολογιστή στα οποία ενβυθίζεται ο χρήστης και του πραγματικού κόσμου η επαυξημένη πραγματικότητα είναι πιο κοντά στον πραγματικό κόσμο. Η επαυξημένη πραγματικότητα προσθέτει γραφικά, ήχους, απτικές αναδράσεις και μυρωδιές στον φυσικό κόσμο όπως αυτός υφίσταται. Αμφότερα και τα κινητά τηλέφωνα και τα βιντεοπαιχίδια πρωτοστατούν στις εξελίξεις σε σχέση με την τεχνολογία αυτή. Οποιοσδήποτε από τουρίστα μέχρι στρατιωτικό ή όποιον ψάχνει τη κοντινότερη στάση μετρό μπορεί να επωφεληθεί από τη δυνατότητα εισαγωγής γραφικών από υπολογιστή στο οπτικό του πεδίο.

7 Τρόποι αντίληψης & αλληλεπίδρασης με τον κόσμο Αντίληψη του κόσμου από τον άνθρωπο Αλληλεπίδραση με τον κόσμο Ο κόσμος μέσα από φακό

8 Ο κόσμος της επαυξημένης πραγματικότητας Ο κόσμος όπως τον βλέπει η επαυξημένη πραγματικότητα

9 Επαυξάνοντας τον κόσμο μας Η βασική ιδέα της επαυξημένης πραγματικότητας είναι να υπερθέσει γραφικά, ήχο και αισθητηριακές ενισχύσεις στον πραγματικό κόσμο σε πραγματικό χρόνο. Αν και ακούγεται πολύ απλό ή ακόμα και οικείο, με την έννοια ότι κάτι παρόμοιο συμβαίνει στον τηλεοπτικό κόσμο εδώ και πολύ καιρό, η επαυξημένη πραγματικότητα ξεφεύγει από οτιδήποτε έχει ιδωθεί στους δέκτες τηλεόρασης. Υπάρχουν κάποια εφέ πάντως που έχουν εμφανισθεί στην αμερικάνικη τηλεόραση που έχουν στοιχεία επαυξημένης πραγματικότητας όπως το RACEf/x και το super-imposed first down line. Η διαφορά τους είναι ότι αυτά τα συστήματα προβάλουν γραφικά μόνο για μία οπτική μεριά. Τα επόμενης γενιάς συστήματα επαυξημένης πραγματικότητας θα προβάλουν γραφικά για κάθε διαφορετική οπτική του κάθε θεατή.

10 Ιστορία

11 Ιστορία #1 Κάποια στοιχεία από την ιστορία της επαυξημένης πραγματικότητας: : Ο Morton Heilig, ένας κινηματογραφιστής δημιουργεί και πατεντάρει έναν προσομοιωτή ονόματι Sensorama με γραφικά, ήχο, δόνηση και οσμές. 1966: Ο Ivan Sutherland επινοεί τη συσκευή προβολής κεφαλής (head-mounted display) προτείνοντας την ως παράθυρο σε ένα εικονικό κόσμο. 1975: Ο Myron Krueger δημιουργεί το Videoplace που επιτρέπει στους χρήστες να αλληλεπιδράσουν με εικονικά αντικείμενα για πρώτη φορά. 1989: Ο Jaron Lanier εφευρίσκει τον όρο εικονική πραγματικότητα (Virtual Reality) και δημιουργεί την πρώτη εμπορική επιχείρηση γύρω από εικονικούς κόσμους. 1992: Ο Tom Caudell εισάγει τη φράση επαυξημένη πραγματικότητα (Augmented Reality) ενώ ήταν στην εταιρία Boeing και βοηθούσε εργάτες να τοποθετήσουν καλώδια σε σκάφος.

12 Ιστορία #2 Κάποια στοιχεία από την ιστορία της επαυξημένης πραγματικότητας: 1992: Ο L.B. Rosenberg αναπτύσσει ένα από τα πρώτα λειτουργικά συστήματα επαυξημένης πραγματικότητας με όνομα VIRTUAL FIXTURES σε ένα εργαστήριο του αμερικάνικου στρατού και παρουσιάζει πλεονεκτήματα στην απόδοση του ανθρώπου. 1992: Οι Steven Feiner, Blair MacIntyre και Doree Seligmann παρουσιάζουν το πρώτο σημαντικό paper σε ένα πρωτότυπο σύστημα επαυξημένης πραγματικότητας, KARMA, στο συνέδριο γραφικών διεπαφών. 1999: Ο Hirokazu Kato ( 加藤 博一 ) δημιουργεί το ARToolKit 2000: Ο Bruce H. Thomas αναπτύσσει το ARQuake, το πρώτο εξωτερικού χώρου παιχνίδι επαυξημένης πραγματικότητας και παρουσιάζεται στο διεθνές συμπόσιο για φορετούς υπολογιστές

13 Διευκρινήσεις

14 Χωροθέτηση του όρου #1 Οι όροι και οι ορισμοί σχετικά με την επαυξημένη πραγματικότητα δεν έχουν πλήρως αποκρυσταλλωθεί. Γίνεται μία προσπάθεια για στοιχειοθέτηση και ταξινόμηση των ιδεών αλλά εφόσον είναι τόσο ρευστές οι εξελίξεις και οι ορισμοί των τεχνολογιών και εφαρμογών είναι και αυτές ρευστές. Ο Paul Milgram και ο Fumio Kishino όρισαν το Milgram's RealityVirtuality Continuum το Περιέγραψαν ένα συνεχές που απλώνεται από το πραγματικό περιβάλλον (real environment) στο καθαρό εικονικό περιβάλλον (pure virtual environment). Στο ενδιάμεσο μεταξύ τους βρίσκονται η επαυξημένη πραγματικότητα (Augmented Reality) η οποία είναι κοντύτερα στην πραγματικότητα και η επαυξημένη εικονικότητα (Augmented Virtuality) κοντύτερα στον εικονικό κόσμο.

15 Χωροθέτηση του όρου #2 Έχει υπάρξει και επέκταση αυτού του μοντέλου στις 2 διαστάσεις όπου χρησιμοποιείται και η έννοια της μεσότητας (Mediality). Η μεσότητα ορίζεται ως η πραγματικότητα που γίνεται αντιληπτή μέσω των μέσων που χρησιμοποιούνται για να τη συλλάβουμε.

16 Ισοδύναμοι όροι Στη θέση του όρου augmented reality έχουν χρησιμοποιηθεί οι όροι: Περιβάλλοντα επαυξημένα από υπολογιστή (Computer Augmented Environments) Επίσης χρησιμοποιείται και ο όρος Μικτή πραγματικότητα (mixed reality).

17 Υλικό

18 Υλικό - Hardware Τα κύρια συστατικά από άποψη υλικού που απαιτούνται για την επαυξημένη πραγματικότητα είναι μία οθόνη προβολής, η ανιχνευτική συσκευή, συσκευές εισόδου και ο υπολογιστής. Το ενδιαφέρον είναι ότι ο συνδυασμός ισχυρού υπολογιστή, κάμερα, επιταχυνσιομετρο, GPS και στερεά πυξίδα είναι συχνά παρόντα σε ένα smartphone καθιστώντας δυνατό το συνδυασμό τους για τέτοιες εφαρμογές.

19 Προβολικά Υπάρχουν κατά βάση τριών ειδών τεχνικές για την επαυξημένη πραγματικότητα: Οθόνες προβολής κεφαλής Οθόνες προβολής κοιτώντας μπροστά (headup display - HUD) Οθόνες προβολής προσαρτημένες στο κεφάλι (head-mounted display) Οθόνες χειρός (handheld Displays) Χωρικές οθόνες (spatial Displays)

20 Οθόνες προβολής κεφαλής Ως προς τη χωροταξία τους χωρίζονται σε δύο κατηγορίες: Οθόνες προβολής κοιτώντας μπροστά (head-up display - HUD) Οθόνες προβολής προσαρτημένες στο κεφάλι (headmounted display) Ως προς τη λειτουργία τους χωρίζονται επίσης σε δύο κατηγορίες: Συσκευές με διάφανο οπτικά τρόπο λειτουργίας (see-through mode) και Συσκευές με αδιαφανή οπτικά τρόπο λειτουργίας (non see-through mode). Ο δεύτερος τρόπος επειδή κάνει χρήση βίντεο ονομάζεται και video see-through.

21 Οθόνες προβολής κοιτώντας μπροστά Μία οθόνη προβολής κοιτώντας μπροστά (head-up display (HUD)) είναι κατά κάποιον τρόπο μη αντιληπτή από τον χρήστη και δεν του περιορίζει το οπτικό πεδίο. Συνήθως υλοποιείται σε οχήματα στα όποια οι χρήσιμες πληροφορίες προβάλλονται απευθείας στο οπτικό πεδίο του οδηγού. Με αυτόν τον τρόπο ο οδηγός δεν απαιτείται να άρει την προσοχή του από τον πραγματικό κόσμο για να λάβει τις πληροφορίες από το όργανο.

22 Οθόνες προβολής προσαρτημένες στο κεφάλι #1 Συσκευές προσαρτημένη στο κεφάλι (head-mounted display), είτε προσαρτημένη η ίδια στο κεφάλι είτε αποτελώντας μέρος ενός κράνους και η οποία προβάλλει σε ένα και ή και στα δύο μάτια πληροφορίες.

23 Οθόνες προβολής προσαρτημένες στο κεφάλι #2 Απαιτείται μία ανιχνευτική συσκευή για να προσδιορισθεί με ακρίβεια έξι βαθμών ελευθερίας η κίνηση του χρήστη. Η ανίχνευση αυτή επιτρέπει στο υπολογιστικό σύστημα να καταγράψει με ακρίβεια τη χωροταξία του πραγματικού κόσμου για να μπορέσει να ενσωματώσει τις εικονικές πληροφορίες σε αυτόν. Οι έξι βαθμοί ελευθερίας ουσιαστικά αντιστοιχούν στην μετατόπιση (3 βαθμοί ελευθερίας εδώ μπρος/πίσω,πάνω/κάτω, αριστερά/δεξιά) και περιστροφή (άλλοι 3 βαθμοί εδώ - περιστροφή ως προς 3 κάθετους άξονες) του αντικειμένου. Με τους 6 βαθμούς εξασφαλίζουμε την κίνηση προς όλες τις κατευθύνσεις. Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα των συσκευών αυτών είναι η εμβύθιση του χρήστη στην επαυξημένη πραγματικότητα. Οι γραφικές πληροφορίες εξαρτώνται από την οπτική (και τις κινήσεις) του χρήστη.

24 Αδιαφανής vs Διάφανης τρόπος λειτουργίας Στην αδιαφανή περίπτωση η συσκευή όπως και στις περιπτώσεις εικονικής πραγματικότητας συνήθως απομονώνει πλήρως τον χρήστη από το περιβάλλον και για αυτό το λόγο το σύστημα πρέπει να χρησιμοποιεί κάμερες για να αποκτήσει ο χρήστης εικόνα του πραγματικού κόσμου. Στη οπτικά διάφανη περίπτωση η συσκευή κάνει χρήση μερικώς επαργυρωμένο καθρέφτη για να επιτρέψει στον χρήστη να βλέπει εικόνες του πραγματικού κόσμου και ταυτόχρονα να υπερθέτει πληροφορίες στα μάτια του. Το κανάλι του βίντεο στην περίπτωση αυτή απενεργοποιείται. Έτσι ο χρήστης βλέπει απευθείας τον πραγματικό κόσμο.

25 Οθόνες χειρός #1 Στις οθόνες χειρός υλοποιούν μία μικρή υπολογιστική συσκευή με προβολή που χωράει στο χέρι του χρήστη. Όλες οι συσκευές αυτής της κατηγορίας έχουν υλοποιήσει διάφανες οπτικές τεχνικές για να υπερθέσουν τις γραφικές (εικονικές) πληροφορίες στον πραγματικό κόσμο. Αρχικά τα προβολικά αυτά είχαν ενσωματώσει αισθητήρες όπως πυξίδες και GPS για να εκμεταλλευτούν τους έξι βαθμούς ελευθερίας τους. Αργότερα προχώρησαν στα συστήματα σημαδιών αναφοράς (fiducial marker systems) όπως το ARToolkit για ανίχνευση. Σήμερα οπτικά συστήματα όπως τα SLAM και PTAM υλοποιούνται για ανίχνευση.

26 Οθόνες χειρός #2 Οι συσκευές που κρατούνται στο χέρι υπόσχονται να είναι η πρώτη εμπορική επιτυχία για τεχνολογίες επαυξημένης τεχνολογίας. Τα κυριότερα πλεονεκτήματά τους είναι η φορητή τους φύση και η πληθώρα (με την έννοια της πανταχού παρουσίας) των κινητών με κάμερα.

27 Χωρικές οθόνες Μία ακόμα προσέγγιση είναι να χρησιμοποιηθούν προβολές πάνω σε φυσικά αντικείμενα αντί ο χρήστης να φοράει (στο κεφάλι) ή να κρατάει (στο χέρι) τη συσκευή. Η μεγάλη διαφορά των χωρικών προβολών είναι ότι οι προβολές αποδεσμεύονται από τους χρήστες του συστήματος. Επειδή δεν σχετίζονται οι προβολές με κάθε μεμονωμένο χρήστη τα συστήματα αυτά εστιάζει σε μία ομάδα χρηστών επιτρέποντας με αυτόν τον τρόπο μία συνεργασία μεταξύ των χρηστών.

28 Πλεονεκτήματα Χωρικών οθονών Οι Χωρικές οθόνες έχουν αρκετά πλεονεκτήματα σε σχέση με τις προηγούμενες κατηγορίες: Ο χρήστης δεν απαιτείται να μεταφέρει ή να φοράει τη συσκευή. Κατάλληλη για συνεργασία μεταξύ χρηστών όπως όταν απαιτείται οι χρήστες να βλέπουν το πρόσωπο των άλλων χρηστών. Το σύστημα μπορεί να χρησιμοποιηθεί από περισσότερους του ενός χρήστες ταυτόχρονα. Υποστηρίζουν προβολές υψηλής ανάλυσης. Μπορεί ένα τέτοιο σύστημα να εμπεριέχει περισσότερους προβολείς για να επεκτείνει την περιοχή προβολής. Μπορούν να προβάλλουν σε οποιαδήποτε επιφάνεια κλειστού χώρου απευθείας. Η απτή φύση των χωρικών προβολών τα καθιστά ιδανικά για την υποστήριξη σχεδίασης εφόσον εμπεριέχει τόσο οπτικοποίηση όσο και απτική αίσθηση για τον τελικό χρήστη. Οι άνθρωποι μπορούν να αγγίξουν φυσικά αντικείμενα και είναι αυτή η διαδικασία που προσφέρει την παθητική απτική αίσθηση.

29 Ανίχνευση

30 Ανίχνευση #1 Τα σύγχρονα φορητά συστήματα επαυξημένης πραγματικότητας περιέχουν ένα ή περισσότερα από τις παρακάτω τεχνολογίες ανίχνευσης: Ψηφιακές κάμερες ή/και άλλους οπτικούς αισθητήρες Επιταχυνσιομέτρα Συσκευές GPS Γυροσκόπια Πυξίδες στερεής κατάστασης (για ενσωμάτωση σε κινητά κτλ) Συστήματα RFID Ασύρματους αισθητήρες

31 Ανίχνευση #2 Κάθε μία από αυτές τις τεχνολογίες έχει διαφορετικό επίπεδο ακρίβειας. Το πιο σημαντικό σε ένα σύστημα ανίχνευσης είναι η εξακρίβωση της στάσης και της θέσης του κεφαλιού του χρήστη για την επαύξηση της οπτικής του. Τα χέρια επίσης μπορούν να ανιχνευθούν ή εναλλακτικά μία φορητή συσκευής χειρός μπορεί να ανιχνευθεί για να παρέχει μία ανάδραση έξι βαθμών ελευθερίας. Και στατικά όμως συστήματα μπορούν να παρέχουν ανίχνευση 6 βαθμών ελευθερίας όπως τα Polhemus, ViCON, A.R.T, or Ascension.

32 Συσκευές εισόδου

33 Συσκευές εισόδου #1 Γενικά είναι ένα ανοιχτό στην έρευνα ζήτημα. Μερικά συστήματα όπως το Tinmith χρησιμοποιούν τεχνικές με γάντια τσιμπήματος. Μία άλλη κοινή τεχνική είναι ένα ραβδί με κουμπί πάνω του.

34 Συσκευές εισόδου #2 Στην περίπτωση των smartphone το κινητό το ίδιο μπορεί να αποτελέσει μία 3D δεικτική συσκευή με την θέση του κινητού να υπολογίζεται από τις εικόνες της που βλέπει η κάμεράς του.

35 Υπολογιστικές Απαιτήσεις

36 Υπολογιστικές Απαιτήσεις Τα συστήματα που βασίζονται σε κάμερες απαιτούν συνήθως ισχυρούς επεξεργαστές και αρκετή μνήμη RAM για την επεξεργασία των εικόνων. Τα φορητά συστήματα υλοποιούν αυτές τις απαιτήσεις με ένα laptop σε μία διάταξη στην πλάτη. Για στατικά μοντέλα η υλοποίηση περιλαμβάνει μία παραδοσιακή πανίσχυρη κάρτα γραφικών. Επίσης υλικό για επεξεργασία ήχου μπορεί να συμπεριληφθεί σε ένα σύστημα επαυξημένης πραγματικότητας.

37 Λογισμικό

38 Συγχώνευση εικονικού & πραγματικού Για μία συνεπή συγχώνευση εικόνων πραγματικού και εικονικού κόσμου απαιτείται οι εικόνες (και πληροφορίες) που δημιουργήθηκαν από τον υπολογιστή να προσαρτώνται στις πραγματικές με οπτικά ρεαλιστικό τρόπο. Αυτό σημαίνει ότι οι συντεταγμένες του πραγματικού κόσμου, ανεξάρτητες από την κάμερα, να μπορούν να ανακτηθούν από τις εικόνες της κάμερας. Αυτό αποτελεί κομμάτι της επαυξημένης πραγματικότητας και ονομάζεται εγγραφή εικόνων (σε ένα σύστημα συντεταγμένων - Image registration). Η επαυξημένη πραγματικότητα χρησιμοποιεί γενικά διαφορετικό σύστημα εγγραφής εικόνων από την τεχνητή όραση κυρίως όσον αφορά την ανίχνευση βίντεο.

39 Μέθοδοι εξαγωγής του 3D μοντέλου #1 Συνήθως οι μέθοδοι αυτοί αποτελούνται από δύο μέρη: Πρώτον εντοπίζονται τα σημεία ενδιαφέροντος (interest points) ή σημάδια αναφοράς (fiduciary markers) στις εικόνες από την κάμερα. Το πρώτο αυτό στάδιο μπορεί να περιέχει εξαγωγή χαρακτηριστικών όπως εντοπισμών γωνιών, ακμών ή/και κατωφλίωση καθώς και άλλες μέθοδοι.

40 Μέθοδοι εξαγωγής του 3D μοντέλου #2 Δεύτερον, υπολογίζεται το σύστημα συντεταγμένων του πραγματικού κόσμου από τα δεδομένα του προηγούμενου σταδίου. Κάποιες μέθοδοι υποθέτουν αντικείμενα με γνωστή τρισδιάστατη γεωμετρία στη σκηνή και κάνουν χρήση αυτών των δεδομένων. Σε κάποιες από αυτές τις περιπτώσεις όλες οι τρισδιάστατες δομές πρέπει να υπολογισθούν προκαταβολικά. Αν δεν είναι γνωστές όλες οι πληροφορίες της σκηνής μπορούν να χρησιμοποιηθούν τεχνικές SLAM για τη μοντελοποίηση των σχετικών θέσεων. Αν από την άλλη καμία υπόθεση για τη δομή της σκηνής δεν είναι διαθέσιμη μέθοδοι Δομή από κίνηση (structures from motion methods) μπορούν να χρησιμοποιηθούν. Οι μέθοδοι στο δεύτερο στάδιο περιλαμβάνουν επιπολική γεωμετρία, αναπαράσταση περιστροφής, φίλτρα Kalman και σωματιδίων κτλ.

41 Εφαρμογές σε κινητά

42 SixthSense Ένα έργο το οποίο συνδυάζει κοινά δομικά στοιχεία σε μία ενδιαφέρουσα εφαρμογή είναι το SixthSense. Αποτελείται από: Κάμερα Μικρός προβολέας Smartphone Καθρέφτης Τα στοιχεία έχουν δεθεί μεταξύ τους σε μία συσκευή σαν κορδόνι που ο χρήστης φοράει γύρω από το λαιμό του. Ο χρήστης φοράει 4 χρωματιστά καπάκια στα δάχτυλά του για να χειρίζεται τις εικόνες που εκπέμπει ο προβολέας. Ο προβολέας μετατρέπει οποιαδήποτε επιφάνεια σε διαδραστική οθόνη. SixthSense #1 SixthSense #2

43 Layar Στην Ολλανδία οι κάτοχοι κινητών μπορούν να κατεβάσουν μία εφαρμογή ονόματι Layar η οποία χρησιμοποιεί την κάμερα του κινητού και πληροφορίες από GPS για να συγκεντρώσει πληροφορίες για τη γύρω περιοχή. Το πρόγραμμα τότε παρουσιάζει πληροφορίες για εστιατόρια ή άλλα μέρη της περιοχής τις οποίες υπερθέτει στην οθόνη του κινητού. Μπορεί κάποιος επίσης να στοχεύσει ένα κτίριο με την κάμερα και το Layar θα τον ενημερώσει αν υπάρχουν χώροι προς ενοικίαση στο κτίριο, να του παρουσιάσει φωτογραφίες του κτιρίου από το Flickr ή να εντοπίσει την ιστορία του στη Wikipedia. Layar (mp4)

44 Εφαρμογές σε βιντεοπαιχνίδια

45 Κάρτες baseball Οι εταιρίες βιντεοπαιχνιδιών επενδύουν πολύ στην επαυξημένη πραγματικότητα. Μία εταιρία ονόματι Total Immersion δημιουργεί λογισμικό που εφαρμόζει τεχνικές επαυξημένης πραγματικότητας σε κάρτες baseball. Απλά μετά την εγκατάσταση του προγράμματος η web κάμερα αναγνωρίζει τις κάρτες που φέρνει ο χρήστης μπροστά της και εμφανίζει στην οθόνη του υπολογιστή σχετικό βίντεο με τον παίκτη πάνω σε αυτήν. Επίσης κουνώντας την κάρτα χωρίς να χάνεται η επαφή με την κάμερα βεβαίως η τρισδιάστατη φιγούρα στην οθόνη θα εκτελέσει λειτουργίες όπως να πετάξει την μπάλα σε ένα στόχο κτλ. Total Immersion (mp4)

46 Human Pac-man Πολλά πρότυπα παιχνιδιών αυτής της μορφής ήδη υπάρχουν. Υπάρχει μία εκδοχή του Pac-Man για ανθρώπους στο οποίο κάποιος κυνηγά τους άλλους φορώντας ειδικά γυαλιά που του εμφανίζουν τον κόσμο όπως στο παιχνίδι Pac-Man (με κουκίδες και φαντάσματα κτλ) Human Pac-Man (mp4) AR PacMan

47 Άλλες εφαρμογές σε παιχνίδια Η προσπάθεια της Total Immersion είναι μόνο η αρχή. Στο μέλλον θα βλέπουμε παιχνίδια που πηγαίνουν την επαυξημένη πραγματικότητα σε παιχνίδια στο δρόμο. Μία πιθανή εφαρμογή περιλαμβάνει ένα εικονικό παιχνίδι ρακοσυλλέκτη. Με το κινητό θα μπορούσε κάποιος να τοποθετήσει αντικείμενα γύρω στην πόλη και οι υπόλοιποι να έπρεπε να χρησιμοποιήσουν το κινητό τους για εντοπίσουν αυτά τα αόρατα αντικείμενα. Από τον B. Thomas αναπτύχθηκε το ARQuake μία μεταφορά του παιχνιδιού ουσιαστικά στον δρόμο με στοιχεία επαυξημένης πραγματικότητας. ARQuake Augmented Reality (mp4)

48 Άλλες εφαρμογές

49 Εφαρμογές στρατιωτικές Η Arcane Technologies έχει πουλήσει συσκευές επαυξημένης πραγματικότητας στον αμερικάνικο στρατό. Η εταιρία παράγει συσκευές προβολής κεφαλής. Ουσιαστικά η λειτουργία της είναι να υπερθέτει πληροφορίες στον πραγματικό κόσμο: Για τη μορφολογία του εδάφους, Για τον αντίπαλο σχηματισμό, Για μη ορατές από την συγκεκριμένη οπτική λεπτομέρειες όπως πληροφορίες από δορυφόρους από άλλους στρατιώτες Ακόμα και κρίσιμα σημεία και αδυναμίες του αντιπάλου. Augmented Reality Military Animated Terrain

50 Διαφήμιση Η διαφήμιση είναι από τους βασικούς τομείς που μπορεί να εφαρμοσθεί η επαυξημένη πραγματικότητα. Πλεονεκτήματα: Πιο δυνατή επικοινωνία Προσθήκη νέων στοιχείων Προσωποιημένη διαφήμιση Κοινωνικές πληροφοριές (σχόλια φίλων, στατιστικά αγορών κτλ) Οπτικοποίηση προϊόντος και προφανώς εξοικέιωση του κοινού με αυτό πριν την αγορά BMW augmented reality (mp4)

51 Εφαρμογές στη συντήρηση&επισκευή Μπορεί να παρέχει εξηγήσεις για το πώς επισκευάζεται ένα μηχανήμα π.χ. αυτοκίνητο. Τα πλεονεκτήμα είναι εμφανή: Βήμα με βήμα εξήγηση Δυνατότητα επιπλέον οδηγιών και επανάληψή τους. Παρουσίαση λεπτομερειών δύσκολο να θυμάται κάποιος. Προειδοποιήσεις για πιθανούς κινδύνους και παραλλείψεις. Πραγματικού χρόνου παραγγελία ανταλλακτικών και εξαρτημάτων που χρειάζονται. Augmented Reality for Maintenance and Repair

52 Παρουσίαση προϊόντων Πλεονεκτήματα: Δημιουργεί νέα εμπειρία Προσθέτει νέες διαστάσεις Προσθέτει επιπλέον πληροφορίες Οπτικοποιεί αφηρημένες έννοιες ή ακόμα και δίνει μορφή σε οράματα πριν την υλοποίησή τους Mixed Reality Product Presentation Kiosk: Architecture Telkom Indonesia: Augmented Reality Presentation

53 Αγορά προϊόντων Τα βασικά πλεονεκτήματα που προσφέρει είναι: Ευκολότερες αγορές με το να προσθέτει επιπλέον πληροφορίες. Πληροφορίες για το τι είναι κάλο και τι όχι. Η θερμιδική αξία των προϊόντων (για φαγητά). Σχόλια άλλων χρηστών (που έχουν αγοράσει το προϊόν) Πληροφορίες για την προέλευση του προϊόντος (από τη χώρα κατασκευής μέχρι τον τρόπο ή το αν είναι φιλικό προς το περιβάλλον). Σύγκριση τιμών με άλλα καταστήματα ή προϊόντα Zugara's Augmented Reality Spatial Computing Part II: Shopping

54 Οπτικοποίηση πληροφοριών Πλεονεκτήματα: Η αμεσότητα των εικόνων σε σχέση με το κέιμενο. Επιπλεόν πλεονέκτημα 3D εικόνων. Μάθηση μέσω της πράξης Εξήγηση διαφορών και λεπτομερειών Οπτικοποίηση στατιστικών στοιχείων Augmented Reality and Information Visualization

55 Ιατρική Οι εφαρμογές στην ιατρική είναι πολλά υποσχόμενες: Επιπλέον πληροφορίες για το χειρούργο Οπτικοποίηση πληροφοριών (αγγείων κτλ) Επισήμανση επικίνδυνων περιοχών και σημείων Επίδειξη σημείων ενδιαφέροντος Προβολή σχετικών στοιχείων ανα πάσα στιγμή (για σύγκριση με άλλους ασθενείς κτλ) Augmented Reality at Society of Nuclear Medicine Annual Meeting 2009 MAR: Volume Rendering in High Quality Visualization

56 Άλλες εφαρμογές Οι πιθανές εφαρμογές είναι ατελείωτες: Από έλεγχο ορθότητας πέναλτι ως Οπτικοποίηση Twitter κτλ Augmented reality visualization of real-time offside Augmented Reality Twitter Visualization App

57 Σχεδίαση

58 Βελτιστοποίηση στη σχεδίαση Ένα από τα πιο δύσκολα θέματα που ανακύπτουν στη σχεδίαση καινοτόμων διαδραστικών εφαρμογών πανταχού παρουσών εφαρμογών επαυξημένης πραγματικότητας είναι η εξεύρεση των ιδανικών κριτηρίων από μεγάλο πλήθος των διαθέσιμων κριτηρίων. Διαιρούμε τα κριτήρια σε 3 κλάσεις: Τα κριτήρια που ανήκουν στις εργασίες που έχουν να εκτελεστούν, Τα κριτήρια που σχετίζονται με τις γνώσεις και τις δεξιότητες του χρήστη και Τα κριτήρια που σχετίζονται τις τελευταίες τεχνολογικές εξελίξεις.

59 Κριτήρια που σχετίζονται με τις εργασίες που έχουν να εκτελεστούν Τα κριτήρια αυτά σχετίζονται με τις συγκεκριμένες απαιτήσεις κάθε φορά των εργασιών προς εκτέλεση σε μία εφαρμογή. Σύμφωνα με τις αρχές της «Μηχανικής Λογισμικού» καθορίζονται από σενάρια και περιπτώσεις χρήσης λαμβάνοντας συγχρόνως υπόψιν τα δεδομένα περιβάλλοντος και τις απαιτήσεις για τεχνική ποιότητα. Μπορεί να αλλάξουν με τον καιρό λόγω αλλαγών στη διαδικασίες των εργασιών που μπορεί εμμέσως να επηρεάζονται από τις τεχνολογικές εξελίξεις.

60 Κριτήρια σχετιζόμενα με το σύστημα Τα κριτήρια αυτά καθορίζονται από τις τελευταίες τεχνολογικές εξελίξεις σε τομείς όπως τεχνολογία αισθητήρων, οθονών προβολής και υπολογιστικά συστήματα. Λόγω της εξελισσόμενης τεχνολογίας αυτά τα κριτήρια οφείλουν να επανεξετάζονται συνεχώς και οδηγούν σε μία βέλτιστη διαμόρφωση συνεχώς μεταβαλλόμενη.

61 Κριτήρια σχετικά με τον χρήστη Τα κριτήρια που σχετίζονται με τον χρήστη αφορούν θέματα εργονομίας και θέματα πολιτισμικού υπόβαθρου των χρηστών (κουλτούρα των χρηστών). Περιγράφουν τρέχουσες συνθήκες εργασίας, συνήθειες (εργασιακή κουλτούρα) και εκπαιδευτικό υπόβαθρο καθώς και ειδικούς περιορισμούς που σχετίζονται με τον χρήστη.

62 Στρατηγική σχεδίασης Η εξεύρεση μίας γενικά βέλτιστης λύσης που να ικανοποιεί και τις 3 κλάσεις μοιάζει πρακτικά αδύνατη. Η στρατηγική λοιπόν που ακολουθείται είναι να επιλέγουμε περιορισμούς από 1 ή 2 κλάσεις και να τους επιβάλλουμε στις υπόλοιπες κλάσεις

63 Συμπεράσματα για το μέλλον της επαυξημένης πραγματικότητας #1 Η επαυξημένη πραγματικότητα έχει ακόμα αρκετές προκλήσεις να ξεπεράσει. Για παράδειγμα το σύστημα GPS παρέχει ακρίβεια μέχρι 9 μέτρα και δεν λειτουργεί σε εσωτερικούς χώρους. Οι βελτιώσεις στον τομέα της αναγνώρισης εικόνων μπορούν να βοηθήσουν. Οι χρήστες ίσως δεν επιθυμούν να βασίζονται στα κινητά τους τηλέφωνα με τις μικρές οθόνες για υπέρθεση πληροφοριών. Για αυτό το λόγο φορητές συσκευές θα παρέχουν πιο βολικές, επεκτάσιμές λύσεις όπως φακούς επαφής και ειδικά γυαλιά. Στο μέλλον ίσως να μπορείς να παίξεις ένα παιχνίδι στρατηγικής πραγματικού χρόνου με κάποιον φίλο σου φορώντας γυαλιά στο tabletop μπροστά σου. Υπάρχει πάντα το θέμα με την υπερβολική πληροφορία. Σε περιπτώσεις όπου οι χρήστες βασίζονται στις συσκευές τους περισσότερο από όσο χρειάζεται. Ίσως χάνουν αυτό που υπάρχει στον πραγματικό κόσμο προτιμώντας το εικονικό.

64 Συμπεράσματα για το μέλλον της επαυξημένης πραγματικότητας #2 Υπάρχουν και θέματα ιδιωτικότητας. Το θέμα με την καταγραφή εικόνων που σε λίγο θα είναι τόσο οικείο (προσπαθώντας να αναζητήσουμε πληροφορίες θα κατευθύνουμε το κινητό μας σε άλλους ανθρώπους) πρέπει να εξετασθεί σε νέα βάση. Παρόλους αυτούς τους περιορισμούς οι δυνατότητες για απόκτηση πληροφοριών σε μία πόλη απλά κατευθύνοντας το κινητό σε παρακείμενο κτίριο ή πάρκο είναι απεριόριστες. Στις κατασκευές η τεχνολογία αυτή μπορεί να βοηθήσει να υποδείξει που τοποθετείται κάποιο δοκάρι, Ένας μηχανικός μπορεί να εντοπίσει βλάβες ή σχέδιο λειτουργίας, Ένας γιατρός να αναζητήσει πληροφορίες για τον ασθενή και ο κατάλογος των δυνατοτήτων είναι ατελείωτος. Με άλλα λόγια το μέλλον της επαυξημένης πραγματικότητας είναι μπροστά της.

65 Τέλος