Realtà aumentata: Esplorando le frontiere della visione artificiale nella realtà aumentata

Di Fouad Sabry

Cos'è la realtà aumentata

La realtà aumentata (AR) è un'esperienza interattiva che combina il mondo reale e i contenuti generati dal computer. Il contenuto può abbracciare molteplici modalità sensoriali, tra cui visiva, uditiva, tattile, somatosensoriale e olfattiva. L’AR può essere definita come un sistema che incorpora tre caratteristiche fondamentali: una combinazione di mondi reali e virtuali, interazione in tempo reale e registrazione 3D accurata di oggetti virtuali e reali. Le informazioni sensoriali sovrapposte possono essere costruttive o distruttive. In quanto tale, è una delle tecnologie chiave nel continuum realtà-virtualità.

Come trarrai vantaggio

(I) Approfondimenti e convalide su i seguenti argomenti:

Capitolo 1: Realtà aumentata

Capitolo 2: Realtà virtuale

Capitolo 3: Computer indossabile

Capitolo 4: Realtà mediata dal computer

Capitolo 5: Realtà mista

Capitolo 6: Display montato sulla testa

Capitolo 7: Modello aumentato di proiezione

Capitolo 8: Interazione con l'utente 3D

Capitolo 9: Apprendimento aumentato

Capitolo 10: Smartglasses

(II) Rispondere alle principali domande del pubblico sulla realtà aumentata.

(III) Esempi del mondo reale per l'utilizzo della realtà aumentata in molti campi.

A chi è rivolto questo libro

Professionisti, studenti universitari e studenti laureati, appassionati, hobbisti e coloro che vogliono andare oltre le conoscenze o le informazioni di base per qualsiasi tipo di Realtà Aumentata.

 

 

• Lingua: Italiano
• Editore: Un Miliardo Di Ben Informato [Italian]
• Data di uscita: 15 mag 2024

Anteprima del libro

Capitolo 1: Realtà aumentata

La realtà aumentata (AR) è un'esperienza interattiva di un ambiente reale in cui gli oggetti che risiedono nel mondo reale sono potenziati da informazioni percettive generate dal computer. Questo miglioramento a volte può avvenire attraverso più modalità sensoriali, tra cui visiva, uditiva, tattile, somatosensoriale e olfattiva. La realtà aumentata (AR) è anche nota come realtà mista (MR). La realtà mista e la realtà mediata dal computer sono legate alla realtà aumentata, tuttavia i concetti sono per lo più equivalenti tra loro.

Il vantaggio più importante della realtà aumentata è il modo in cui gli elementi del mondo digitale si integrano nella percezione del mondo reale da parte di una persona. Ciò si ottiene non attraverso la semplice presentazione dei dati, ma piuttosto attraverso l'incorporazione di sensazioni immersive che vengono vissute come una componente naturale di un ambiente. A partire dal 1992 con lo sviluppo del sistema Virtual Fixtures presso l'Armstrong Laboratory della United States Air Force, nei primi anni '90 sono stati inventati i primi sistemi di realtà aumentata (AR) funzionali che fornivano agli utenti esperienze immersive di realtà mista. Virtual Fixtures è stato il primo del suo genere. La raccolta e la diffusione della conoscenza tacita è un'altra area in cui la realtà aumentata ha molte promesse non sfruttate. La maggior parte delle volte, le procedure di aumento vengono eseguite in tempo reale e all'interno di contesti semantici con varie parti dell'ambiente. A volte informazioni aggiuntive, come i punteggi, possono essere sovrapposte a un flusso video in diretta di un evento sportivo. Questo viene fatto in modo che gli spettatori possano ottenere un'esperienza immersiva completa. Ciò riunisce i vantaggi della tecnologia di realtà aumentata e della tecnologia di visualizzazione heads-up in un unico comodo pacchetto (HUD).

Le impressioni degli utenti sull'ambiente circostante in un ambiente di realtà virtuale (VR) sono formate interamente dai dati raccolti dal sistema. La visione della realtà da parte dell'utente viene migliorata attraverso l'uso della realtà aumentata (AR), in cui all'utente vengono presentati dati extra creati da un computer e incorporati nei dati ottenuti dal mondo reale.

CPU, display, sensori e dispositivi di input sono i componenti hardware essenziali per un'esperienza di realtà aumentata. Questi elementi, che spesso includono una fotocamera e sensori di sistemi microelettromeccanici (MEMS) come un accelerometro, un GPS e una bussola a stato solido, rendono i moderni dispositivi di mobile computing come smartphone e tablet adatti a piattaforme di realtà aumentata (AR). Esempi di tali dispositivi includono smartphone e tablet. Le guide d'onda diffrattive e le guide d'onda riflettenti sono i due tipi di guide d'onda che vengono utilizzate nel processo di realtà aumentata.

Il rendering in realtà aumentata si avvale di una varietà di tecnologie, come sistemi di proiezione ottica, display, dispositivi mobili e sistemi di visualizzazione che vengono indossati sul corpo umano.

Un display montato sulla testa, spesso noto come HMD, è un dispositivo di visualizzazione che viene indossato sulla fronte e può essere attaccato a un'imbracatura o a un casco. Gli HMD sono componenti hardware che sovrappongono il campo visivo dell'utente con immagini sia del mondo reale che di cose virtuali. Negli HMD odierni, i sensori sono spesso utilizzati per il monitoraggio a sei gradi di libertà, che consente al sistema di allineare le informazioni virtuali all'ambiente reale e di cambiare in risposta ai movimenti della testa dell'utente.

Le visualizzazioni di realtà aumentata (AR) possono essere generate su dispositivi che assomigliano a occhiali. Gli occhiali, in alcune versioni, sono dotati di telecamere che intercettano la visione del mondo reale e ri-visualizzano una versione migliorata di quella visione tramite gli oculari.

Un head-up display, a volte noto come HUD, è un tipo di display trasparente che fornisce dati agli utenti senza che debbano distogliere lo sguardo dalle loro normali visualizzazioni. Gli heads-up display sono stati inizialmente sviluppati per i piloti negli anni '50 come una prima forma della tecnologia che in seguito sarebbe diventata nota come realtà aumentata. Questi display proiettavano i dati di volo di base nel campo visivo del pilota, consentendo loro di mantenere la testa in alto piuttosto che guardare gli strumenti dall'alto. Poiché sono in grado di visualizzare dati, informazioni e immagini contemporaneamente alla visione dell'utente del mondo reale, i dispositivi di realtà aumentata near-eye hanno il potenziale per fungere da head-up display portatili. Molte definizioni di realtà aumentata si concentrano solo sul concetto di sovrapposizione di informazioni digitali al mondo fisico.

Lo sviluppo di lenti a contatto in grado di mostrare immagini in realtà aumentata è ora un punto focale. Queste lenti a contatto bioniche potrebbero includere caratteristiche di visualizzazione impiantate all'interno della lente stessa, come elettronica integrata, LED e un'antenna per la connettività wireless. Ciò consentirebbe alle lenti di funzionare come display. Nel 1999, Steve Mann ha ricevuto un brevetto per il primo display per lenti a contatto. Il dispositivo è stato progettato per essere utilizzato in combinazione con gli occhiali per la realtà aumentata, tuttavia il progetto è stato alla fine scartato. L'interfaccia è progettata per essere controllata dall'utente semplicemente sbattendo le palpebre. Inoltre, è progettato per essere collegato allo smartphone dell'utente per guardare i video registrati e utilizzarlo in modo indipendente. Nel caso in cui il progetto fosse un successo, l'obiettivo includerebbe una fotocamera o un sensore al suo interno. È stato ipotizzato che potrebbe essere qualsiasi cosa, da un sensore che rileva la luce a uno che rileva la temperatura.

Mojo Vision ha prodotto il primo prototipo funzionante rilasciato pubblicamente di una lente a contatto per la realtà aumentata che non richiede l'uso di occhiali in relazione ad essa, e l'azienda ha annunciato e dimostrato la lente al CES 2020.

Sotto la direzione del Dr. Thomas A. Furness III, lo Human Interface Technology Laboratory dell'Università di Washington sta lavorando allo sviluppo di un dispositivo di visualizzazione personale noto come display retinico virtuale (VRD). I pazienti che avevano la degenerazione maculare (una condizione che fa degenerare la retina) o il cheratocono sono stati scelti per vedere le immagini che utilizzavano la tecnologia in uno dei test. Questo è stato fatto in modo che i pazienti potessero comprendere meglio i risultati del test. Nel gruppo di degenerazione maculare, cinque pazienti su otto hanno preferito le immagini VRD rispetto al tubo catodico (CRT) o alle immagini cartacee. Questi pazienti pensavano che le immagini VRD fossero superiori in termini di qualità e luminosità e che fossero in grado di vedere livelli di risoluzione uguali o superiori a quelli delle immagini CRT o cartacee. Rispetto alla propria correzione, tutti i pazienti con cheratocono sono stati in grado di risolvere linee più piccole in una serie di test di linea diversi utilizzando il VRD. Inoltre, hanno scoperto che le immagini VRD erano più nitide e più semplici da esaminare. Come conseguenza di questi numerosi esami, è stato determinato che la tecnica della visualizzazione retinica virtuale è sicura.

Il display retinico virtuale visualizza immagini visualizzabili sia con la luce naturale del giorno che con l'illuminazione artificiale di uno spazio. Grazie all'alta risoluzione, all'elevato contrasto e all'elevata luminosità, il VRD è un'opzione leader per l'uso nei display chirurgici. Questo lo rende una scelta preferita per l'uso nei display chirurgici. Ulteriori test indicano che esiste una significativa possibilità per le persone che hanno una vista limitata di trarre beneficio dall'utilizzo di VRD come tecnologia di visualizzazione.

L'EyeTap, noto anche come Generation-2 Glass, è una tecnologia indossabile che consente all'utente di catturare i raggi di luce che normalmente passerebbero attraverso la pupilla dell'occhio al centro ottico, e quindi sostituisce ogni raggio di luce naturale catturato con un raggio di luce artificiale controllata da computer.

Il vetro della quarta generazione

Un display portatile è un display che utilizza un piccolo display che può essere tenuto in mano dall'utente. Ad oggi, ogni soluzione portatile di realtà aumentata utilizza video see-through. Inizialmente, i marcatori fiduciali sono stati utilizzati per la realtà aumentata portatile, senza la necessità di display specializzati come monitor, display montati sulla testa o dispositivi portatili, la mappatura di proiezione può migliorare oggetti e situazioni del mondo reale con contenuti di realtà aumentata. Nel processo di mappatura di proiezione, i proiettori digitali vengono utilizzati per mostrare informazioni grafiche su oggetti del mondo reale. Gli utenti del sistema sono fisicamente separati dal display, che è la distinzione principale tra il projection mapping e altri metodi. Poiché i display non sono collegati a ogni singolo utente, la mappatura di proiezione si adatta organicamente a gruppi di utenti, consentendo agli utenti di collaborare mentre si trovano fisicamente nello stesso spazio.

Gli esempi includono luci shader, proiettori mobili, tavoli virtuali e proiettori intelligenti. Proiettando immagini su oggetti inanimati, le luci shader creano un'illusione che è allo stesso tempo realistica e aumentata. In questo modo è possibile migliorare l'aspetto dell'articolo utilizzando componenti che fanno parte di un'unità semplice, come un proiettore, una fotocamera e un sensore.

Le proiezioni da tavolo e le proiezioni da parete sono altri due usi. Gli specchi beam-splitter collegati al soffitto con un'angolazione regolabile sono utilizzati in un'invenzione nota come Extended Virtual Table. Questa tabella viene utilizzata per distinguere tra il mondo virtuale e quello reale. Un modo interattivo per interagire sia con il mondo virtuale che con quello reale è fornito dalle vetrine virtuali. Queste vetrine utilizzano specchi beam splitter in combinazione con diversi display grafici per creare l'ambiente. Il display spaziale a realtà aumentata sta diventando un'opzione interattiva sempre più attraente man mano che vengono rese disponibili sempre più implementazioni e configurazioni.

Un sistema di projection mapping può mostrare simultaneamente contenuti su un numero illimitato di superfici all'interno di un edificio. Gli utenti finali possono sperimentare sia una rappresentazione grafica che un senso tattile passivo con l'aiuto della mappatura di proiezione. Agli utenti viene data la possibilità di sperimentare passivamente la sensazione tattile toccando oggetti tangibili tramite una procedura.

I moderni sistemi mobili di realtà aumentata fanno uso di una o più delle tecnologie di tracciamento del movimento qui elencate: fotocamere digitali e/o altri sensori ottici; Accelerometri;