ES2300204B1 - Sistema y metodo para la visualizacion de una imagen aumentada aplicando tecnicas de realidad aumentada. - Google Patents
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Abstract
Sistema y método para la visualización de una
imagen aumentada aplicando técnicas de realidad aumentada.
Sistema (1) de visualización interactivo basado
en tecnologías de Realidad Aumentada para aplicaciones de turismo y
ocio, que permite que un usuario (13) contemple una imagen real (6)
aumentada con cierta información interesante. El sistema (1)
incluye una cámara real (2), una unidad de procesamiento (3), una
base de datos (4), un dispositivo de visualización (8) y un sistema
de seguimiento (9). La unidad de procesamiento (3) convierte
objetos gráficos tridimensionales (5) almacenados en la base de
datos (4) en representaciones virtuales bidimensionales (5') en
función de la posición de la cámara real (2) calculada por el
sistema de seguimiento (9); posteriormente, alinea las
representaciones virtuales bidimensionales (5') y la imagen real
(6), generando la imagen aumentada (6'). El sistema (1) permite
hacer zoom sobre la imagen aumentada (6'), realizándose un zoom
simultáneo y ajustado sobre la imagen real (6) y las
representaciones virtuales bidimensionales (5').
Description
Sistema y método para la visualización de una
imagen aumentada aplicando técnicas de realidad aumentada.
Esta invención se refiere a un método y un
sistema para la visualización de una escena aumentada, que permita
aumentar con contenidos interesantes una escena o imagen real que
se encuentra dentro del punto de vista de un usuario. La invención
está principalmente orientada a aparatos para el sector del turismo
y del ocio del tipo de unos prismáticos para la observación de una
vista, aunque también está concebido para otros entornos como las
instituciones culturales, ferias o turismo de naturaleza.
Desde los anales de la ciencia moderna, la
observación visual ha precedido al conocimiento. La observación
visual, la contemplación y el conocimiento se encuentran
íntimamente ligados en la sociedad occidental. Incluso puede
afirmarse que la sociedad moderna es una sociedad basada en lo
visual. El sentido de la vista ha sido siempre el sentido dominante
y el que ha jugado un papel preponderante en la comunicación entre
las personas.
El concepto de unos prismáticos colocados sobre
una colina para que los turistas observen la zona circundante
durante unos minutos al introducir una moneda está muy
generalizado. Dichos prismáticos ofrecen una vista panorámica de
los edificios y calles de un área urbana, sus recursos naturales y
culturales. Adicionalmente, en algunos casos, permiten hacer zoom
sobre determinadas atracciones turísticas para verlas de forma más
cercana. Esta vista puede despertar en los turistas el interés de
visitar dichas atracciones posteriormente, ayudándoles en la
identificación de nuevos puntos de interés para su posterior
visita.
Sin embargo, muchas veces resulta complejo
encontrar algo en el campo de visión de los prismáticos que no sean
los bosques cercanos o el propio cielo. Incluso cuando se ha
encontrado una atracción turística que puede resultar interesante,
muchas veces se pierde ese interés por la falta de imágenes e
información sobre dicha atracción. Las personas están acostumbradas
a recibir información de una forma sencilla y entretenida a través
de diferentes canales como Internet o la televisión, utilizando
hipervínculos ("hyperlinks") para obtener contenidos
multimedia que respondan a su petición.
La mayoría de los turistas aprenden sobre el
mundo a través de diferentes procesos, que incluyen características
como la representación, la imaginación y la observación. Cada vez
más, las tecnologías visuales (fotografías, cine, vídeo,
televisión, imágenes digitales, etc.) forman parte de la
experiencia cotidiana de muchas personas y tienen además una
influencia directa en la forma en la que las personas experimentan
los nuevos entornos. Estas "visiones" o
"interpretaciones" socialmente generadas que plasman el mundo
y su patrimonio en términos visuales no sólo traen consigo nuevos
retos de investigación, sino que generan numerosas oportunidades de
examinar de forma crítica el papel y la función del turismo como un
vehículo en la comunicación de la observación, el ser y el
conocimiento.
De forma adicional, se puede afirmar que existe
una gran cantidad de información en formato digital, como contenido
audiovisual, textos electrónicos, aplicaciones multimedia o
sistemas de información geográfica. Hasta la actualidad, esta
información se ha usado de forma puntual en guías electrónicas,
permaneciendo inaccesible para el visitante. Además, las
presentaciones multimedia existentes se encuentran físicamente
alejadas de los entornos reales, lo que implica que el turista debe
dejar la atracción turística para disponer de información
adicional.
Si las organizaciones turísticas quieren acceder
a un público más extenso, deberán diseñar contenidos multimedia
suficientemente interesantes como para atraer a los turistas. Por
ello, son necesarios nuevos sistemas que permitan estas
aplicaciones innovadoras y proporcionen contenidos de valor
añadido.
La presente invención satisface las necesidades
previamente mencionadas mediante un sistema y un método para la
visualización de una imagen aumentada con contenido multimedia
adicional. Para ello, la invención detecta la posición de un
dispositivo de visualización comprendido en el sistema, aumenta la
vista del usuario con representaciones gráficas de objetos gráficos
recuperados de una base de datos y permite la interacción del
usuario con la información multimedia proporcionada.
Otro aspecto de la invención proporciona un
sistema y un método para hacer zoom sobre la imagen aumentada,
detectando la posición del dispositivo de visualización y fijando
la posición relativa de los objetos gráficos cuando se hace zoom
sobre la vista.
Los detalles de la invención se aprecian en las
figuras que se acompañan, no pretendiendo éstas ser limitativas del
alcance de la invención:
- La Figura 1 muestra un sistema de acuerdo con
un modo de realización de la invención.
- La Figura 2 muestra el esquema funcional de la
invención.
- La Figura 3 muestra el funcionamiento del
sistema mediante un ejemplo de uso de la invención.
- La Figura 4 muestra el método preferente de
acuerdo con la invención.
- La Figura 5 muestra un ejemplo del método de
la invención para hacer zoom.
En el presente documento, se definen las
tecnologías de Realidad Aumentada (RA) como aquellas tecnologías
que aumentan un escenario real mediante la adición de información
virtual, mientras que un entorno que consta principalmente de
información virtual aumentada con algunos objetos reales se conoce
como Virtualidad Aumentada (VA). En otras palabras, las tecnologías
RA pueden generar un entorno aumentado mediante la adición de cierta
información virtual sobre un entorno inicial totalmente real.
La invención se basa en la aplicación de las
tecnologías de Realidad Aumentada (RA) al concepto tradicional de
unos prismáticos en entornos turísticos, es decir, la invención se
refiere a un sistema que permite que los usuarios vean una escena
(por ejemplo, la vista desde una colina cercana) aumentada mediante
la superposición de información virtual relativa a la escena que
está observando el usuario utilizando las tecnologías de RA. El
aumento de la escena incrementa la experiencia lúdica del usuario,
dado que la información virtual proporciona contenido adicional a
la escena (por ejemplo, las flechas que señalan edificios y
muestran su nombre). El sistema también permite que el usuario
interaccione con la información virtual y obtenga contenidos
adicionales (por ejemplo, acceso a ficheros de textos, imágenes o
vídeos relacionados con un recurso turístico en concreto). El
sistema permite personalizar los contenidos en función de
diferentes perfiles de usuario.
La Figura 1 muestra un sistema (1) típico de
acuerdo con un modo de realización de la invención. El sistema (1)
comprende básicamente una cámara real (2) que registra una imagen
real (6) o imagen en tiempo real desde el punto de vista del
usuario (13), y que envía esta imagen real (6) a una unidad de
procesamiento (3). La unidad de procesamiento (3) incluye una base
de datos (4) que almacena objetos gráficos tridimensionales (5) -no
representados- que se superpondrán a la imagen real (6) utilizando
métodos RA. Los métodos RA convierten los objetos gráficos
tridimensionales (5) en representaciones virtuales bidimensionales
(5'), y a continuación, se superponen las representaciones
virtuales bidimensionales (5') de dichos objetos gráficos
tridimensionales (5) a la imagen real (6), conformando la imagen
aumentada (6'). Los objetos gráficos tridimensionales (5) pueden
incluir información multimedia adicional (7) -no representada-
capaz de proporcionar información adicional y más compleja sobre
los objetos gráficos tridimensionales (5).
El sistema (1) también incluye un dispositivo de
visualización (8) mediante el cual el usuario (13) puede observar
la imagen aumentada (6'), es decir, la imagen real (6) a la que se
le han añadido las representaciones virtuales bidimensionales (5')
de los objetos gráficos tridimensionales (5). El sistema (1)
incluye un sistema de seguimiento (9) para detectar la posición
actual del dispositivo de visualización (8) como un elemento
fundamental dentro del proceso de aumento. Tal y como se muestra en
la Figura 1, el dispositivo de visualización (8) y la cámara real
(2) se encuentran preferiblemente montados sobre el mismo eje
mecánico de modo que se mueven de manera solidaria. De este modo,
el sistema de seguimiento (9) calcula la posición del dispositivo
de visualización (8) y por lo tanto, la posición de la cámara real
(2).
Adicionalmente, se incluyen unos altavoces (10)
para que el usuario (13) pueda escuchar las presentaciones u otro
contenido en forma de audio incluido dentro del contenido
multimedia adicional (7). El sistema (1) también incluye medios de
interacción (11) que cumplen la función de interfaz de usuario para
el sistema (1). Finalmente, el sistema (1) puede incluir un sistema
de pago (12) basado en la inserción de monedas u otros medios de
pago.
La cámara real (2) puede ser cualquier tipo de
cámara que incluya lentes "autofocus" para el zoom óptico, de
modo que el usuario (13) pueda aumentar o disminuir el zoom para
observar objetos pequeños o lejanos de forma más nítida. La cámara
real (2) debe poder ser controlada desde un dispositivo de control
externo capaz de acceder y modificar el zoom y otros ajustes o
parámetros de control de la cámara, por ejemplo, mediante una
conexión por cable de tipo serie RS-232C. Existen
gran cantidad de cámaras de este tipo disponibles
comercialmente.
El sistema de seguimiento (9) se basa
preferentemente en sensores inerciales. Sin embargo, existe un gran
número de sistemas de posicionamiento alternativos que pueden
usarse de manera eficaz en otros modos de realización. Dado que se
supone que el sistema (1) se va a utilizar principalmente en dos
direcciones (derecha/izquierda, arriba/abajo), las técnicas de
seguimiento más sencillas proporcionan precisión suficiente. Sin
embargo, la invención puede utilizar cualquier sistema de
seguimiento que sea capaz de determinar la posición del dispositivo
de visualización (8) de forma robusta y de enviar las coordenadas a
la unidad de procesamiento (3).
El dispositivo de visualización (8) mediante el
que el usuario (13) percibe la imagen aumentada (6') que incluye la
imagen real (6) y las representaciones virtuales bidimensionales
(5') de los objetos gráficos tridimensionales (5) junto con el
contenido multimedia adicional (7), es preferentemente una metáfora
de los prismáticos convencionales. El dispositivo de visualización
(8) comprende preferentemente un visualizador que es básicamente un
sistema de visualización de vídeo no transparente, que puede ser de
tipo no-estereoscópico, estereoscópico y
autoestereoscópico. El dispositivo de visualización (8) puede ser
uno de los prismáticos o telescopios virtuales disponibles en el
mercado con capacidad estereoscópica. En futuros modos de
realización de la invención, se podrán utilizar dispositivos
semi-transparentes y autoestereoscópicos para
visualizar la imagen aumentada (6').
En lo referente a los medios de interacción
(11), el modo de realización preferente de la invención incluye
siete botones para interaccionar con el sistema (1) de una forma
sencilla y ergonómica. Tal y como muestra la Figura 1, los botones
(11) se han distribuido entre el lado izquierdo (19) y el lado
derecho (20) del sistema (1). En el lado izquierdo (19) del sistema
(1) hay dos botones que permiten interactuar con la imagen
aumentada (6'). El usuario (13) puede hacer zoom para aumentar la
imagen con uno de los botones y hacer zoom para reducirla con el
otro. En el lado derecho (20) del sistema (1) hay cinco botones: un
botón central (preferentemente de un color) y cuatro botones a su
alrededor (preferentemente de un color diferente al botón central).
El botón central es el botón de "intro", que se utiliza para
hacer clic en las representaciones virtuales bidimensionales (5')
de los objetos gráficos tridimensionales (5) y también para elegir
entre los menús del contenido multimedia adicional (7). Los botones
que lo rodean sirven para moverse por los menús que permiten la
selección del contenido multimedia adicional (7).
El sistema (1) incluye preferentemente dos bases
de datos (4) diferentes: una base de datos para el aumento y una
base de datos de contenidos autoadministrables. La base de datos
para el aumento incluye los objetos gráficos tridimensionales (5)
asociados a los puntos de interés para el usuario (13), incluyendo
el nombre de las principales atracciones turísticas y otros objetos
gráficos. La base de datos de contenidos autoadministrables
almacena el contenido multimedia adicional (7), incluyendo vídeos,
clips de películas, panoramas 3D interactivos o incluso modelos
tridimensionales de atracciones turísticas existentes y no
existentes.
El modo de realización preferente de la
invención también incluye una herramienta de autor para simplificar
la manipulación de los objetos gráficos tridimensionales (5), su
posición en la imagen aumentada (6') y el contenido multimedia
adicional (7) que pueden mostrar. El programa puede trabajar con
archivos XML para cambiarlos o crear otros nuevos adecuados para el
programa principal. El modo de realización preferente de la
invención incluye hasta diez puntos de interés con un máximo de
cinco subobjetos para elegir dentro del menú. Estos objetos
gráficos tridimensionales (5) incluyen los puntos de interés
turístico y sus marcadores correspondientes en la imagen aumentada
(6'), mientras que los subobjetos representan diferentes tipos de
contenido multimedia adicional (7) que se muestran al elegir las
representaciones virtuales bidimensionales (5') de los objetos
gráficos tridimensionales (5).
La Figura 2 muestra un esquema funcional del
sistema (1) de la Figura 1. Tal y como se ha explicado, la cámara
real (2) captura el punto de vista del usuario (13), es decir,
graba una imagen de vídeo en tiempo real que se denomina imagen
real (6). El sistema de seguimiento (9) calcula y envía una
información de posición (14) a la unidad de procesamiento (3),
informando sobre la localización y orientación actual del
dispositivo de visualización (8). La unidad de procesamiento (3)
realiza entonces un proceso de adaptación de gráficos (15), que
convierte los objetos gráficos tridimensionales (5) almacenados en
las representaciones virtuales bidimensionales (5') en función de
un vector de orientación que se obtiene a partir de la información
de posición (14). Es decir, la unidad de procesamiento (3) adapta
una vista de los objetos gráficos tridimensionales (5) para obtener
una escena virtual, controlando una "cámara virtual" que
utiliza el mismo vector de orientación que la cámara real (2), es
decir, orientando la cámara virtual exactamente igual que la cámara
real (2). Por ello, la escena real (6) y las representaciones
virtuales bidimensionales (5') de los objetos gráficos
tridimensionales (5) se sincronizan de acuerdo con el mundo real.
Esta sincronización permite componer las escenas real y virtual de
la imagen aumentada (6').
A continuación, la unidad de procesamiento (3)
realiza un proceso de aumento (16) en el que la escena real (6) se
aumenta con las representaciones virtuales bidimensionales (5') de
los objetos gráficos tridimensionales (5) para obtener la imagen
aumentada (6'), que se envía de nuevo al dispositivo de
visualización (8). Cuando el usuario (13) mira a través del
dispositivo de visualización (8), puede ver la imagen aumentada
(6'). Si el usuario (13) gira el sistema (1) o realiza algún
movimiento que cambia la posición del dispositivo de visualización
(8), el sistema de seguimiento (9) informa del cambio a la unidad
de procesamiento (3). El proceso de adaptación de gráficos (15)
actualiza entonces las representaciones virtuales bidimensionales
(5') de los objetos gráficos tridimensionales (5), de modo que
coincidan con la nueva imagen real (6). Por ello, cuando el usuario
(13) gira el sistema (1) o cambia su posición, la imagen aumentada
(6') cambia en su totalidad, es decir, la imagen real (6) y las
representaciones virtuales bidimensionales (5') se adecuan a ese
cambio.
La Figura 3 muestra el funcionamiento de la
invención utilizando un ejemplo de uso del sistema (1). El gráfico
de la parte superior muestra un ejemplo de una imagen aumentada
(6') visualizada por el usuario (13). Esta imagen aumentada (6')
está compuesta por la imagen real (6) de un pueblo (17) y algunos
montes (18), en la que aparecen señalados uno de los edificios y uno
de los montes mediante las correspondientes representaciones
virtuales bidimensionales (5'). Cuando el usuario (13) descubre un
objeto interesante sobre el que desea recabar más información -por
ejemplo, el edificio de gran altura en el centro de la pantalla
señalado con el texto "obj1"-, actúa con los medios de
interacción (11) hasta seleccionar la representación virtual
bidimensional (5') de dicho objeto interesante. A continuación, el
sistema (1) visualiza el contenido multimedia adicional (7)
relacionado con dicha representación virtual bidimensional (5').
Por ejemplo, tal y como se muestra en la Figura 3, el sistema (1)
puede mostrar una pantalla en la que se visualice algún texto
interesante y un vídeo de una persona que explica ciertas
características del edificio, y/o ofrece nuevas opciones de
navegación. El sistema (1) puede ofertar también información
personalizada, de modo que los diferentes contenidos pueden
mostrarse a diferentes perfiles de usuario, incluyendo aspectos
como el multilingüismo. Por ejemplo, un turista angloparlante que
tiene un perfil cultural puede ser un tipo de perfil de usuario.
Este usuario recibirá información adicional más completa en inglés
sobre la historia del edificio seleccionado que la información
recibida por otros perfiles.
La Figura 4 muestra el método de acuerdo con la
invención por el que los objetos gráficos tridimensionales (5) se
colocan en el mundo virtual utilizando un entorno esférico. La
información de registro (24) que determina la colocación de los
objetos gráficos tridimensionales (5) en la imagen aumentada (6')
se define utilizando la herramienta de autor. La unidad de
procesamiento (3) recibe la información de registro (24) de los
diferentes objetos gráficos tridimensionales (5) y la información
de posición (14) del dispositivo de visualización (8), para poder
realizar el proceso de adaptación de los gráficos (15). Se
construye un mundo virtual (21), es decir, un modelo tridimensional
en el que los objetos gráficos tridimensionales (5) se colocan en
su posición espacial previamente definida. En este mundo virtual
(21), se coloca una cámara virtual (22) con respecto a los objetos
gráficos tridimensionales (5) en función de la información de
posición (14) de la cámara real (2). En otras palabras, los objetos
gráficos tridimensionales (5) se colocan en los puntos virtuales
que simulan la distancia de los objetos reales desde el punto de
vista del usuario (13).
El proceso de adaptación de gráficos (15) de los
objetos virtuales tridimensionales (5) en representaciones
virtuales bidimensionales (5') se basa en la información sobre el
ángulo que los objetos gráficos tridimensionales (5) difieren
respecto a un valor de referencia
Zero-View-Vector, que representa el
punto central de un sistema coordenado. A continuación, el proceso
de adaptación de gráficos (15) convierte los objetos gráficos
tridimensionales (5) en sus respectivas representaciones virtuales
bidimensionales (5'). El resultado es la colocación y adecuación de
las representaciones virtuales bidimensionales (5') de modo que
proporcionen una sensación de profundidad al usuario (13).
Seguidamente, el proceso de aumento (16) combina
las representaciones virtuales bidimensionales (5') con la imagen
real (6) grabada por la cámara real (2) para obtener la imagen
aumentada (6'). Al mirar esta imagen aumentada (6'), el usuario
(13) puede disfrutar del paisaje y de la información proporcionada
por las representaciones virtuales bidimensionales (5'). Esta
información es útil (ya que contiene los nombres de las atracciones
turísticas y cualquier otra información interesante) y clara (ya que
se presenta en perspectiva, simulando los objetos en el
entorno).
El proceso de transformación de las coordinadas
espaciales definidas por los objetos gráficos tridimensionales (5)
en un entorno real en coordenadas bidimensionales que definen los
pixels que se visualizan en un dispositivo de visualización (8) es
un elemento clave en la presente invención. Tal y como se ha
explicado previamente, este proceso se realiza aplicando una
aproximación innovadora, construyendo un "mundo virtual" y
capturando una imagen de dicho "mundo virtual" de la misma
forma en la que la cámara real (2) graba la imagen real (6). A
continuación, la imagen aumentada (6') superpone el mundo real y el
mundo virtual para conseguir el efecto de aumento, haciendo confluir
ambos mundos en un nuevo "mundo aumentado".
Adicionalmente, y tal y como muestra la Figura
4, la invención permite hacer zoom sobre la imagen aumentada (6').
Al hacer zoom, las representaciones virtuales bidimensionales (5')
no sólo se reescalan, sino que también se recolocan, de modo que
continúan situadas sobre los objetos que aumentan. Esto quiere
decir que, al hacer zoom, la invención garantiza que los puntos de
vista de la cámara real (2) y de la cámara virtual (22) están
ajustados en todos los instantes.
El usuario (13) activa el proceso de zoom
interactuando con los dos botones que se encuentran en el lado
izquierdo (19) del sistema (1). Los botones están conectados a la
unidad de procesamiento (3), de modo que cuando el usuario (13)
actúa sobre ellos, la unidad de procesamiento (3) modifica el zoom
de la cámara virtual (22) y envía un comando a la cámara real (2)
para que cambie sus parámetros de control del zoom de forma
sincronizada.
El ajuste de los parámetros de control de la
cámara real (2) y la cámara virtual (22) debe hacerse de forma
dinámica en tiempo real, mientras funciona el sistema (1), para
conseguir alinear correctamente la imagen real (6) y las
representaciones virtuales bidimensionales (5'). Debido al sistema
mecánico de zoom de la cámara real (2), existe un retardo entre el
ajuste del valor del zoom de la cámara virtual (22) y la
actualización mecánica del zoom de la cámara real (2). Este retardo
en el cambio entre dos posiciones del zoom es percibido por el
usuario (13). Otra limitación mecánica del sistema de la cámara real
(2) es que la velocidad del zoom de dicha cámara real (2) no es
lineal, debido a los procesos de aceleración y deceleración al
inicio y al final.
Teóricamente, sería necesario disponer de una
conexión y un intercambio de datos continuos entre la cámara
virtual (22) y la cámara real (2) para que existiera una
correspondencia entre los parámetros de ambas cámaras en cualquier
instante de tiempo. Sin embargo, en la práctica, no es posible
conseguir un intercambio de datos continuos debido a las
limitaciones mecánicas de la cámara real (2). Además, existe un
retardo de tiempo desde que la unidad de procesamiento (3) envía un
comando para conocer el estado de la cámara real (2) y hasta que la
cámara real (2) devuelve su estado a la unidad de procesamiento
(3). Este retardo se incrementa debido a la baja velocidad de
actualización de los valores de los parámetros del zoom de la
cámara real (2).
La invención propone un método para actualizar y
ajustar los valores del zoom de las cámaras real (2) y virtual
(22), un ejemplo del cual se muestra en la Figura 5, de modo que
ambos valores sean coincidentes en todos los instantes de tiempo a
pesar de las limitaciones mecánicas y los retrasos de la cámara
real (2). En la Figura 5, el ángulo de vista inicial de ambas
cámaras real (2) y virtual (22) se fija en un valor de 48º. De
acuerdo con el modo de realización preferente de la invención,
cuando el usuario (13) interactúa con uno de los botones del lado
izquierdo (19) del sistema (1) para hacer zoom aumentando la
imagen, la cámara virtual (22) y la cámara real (2) comienzan a
hacer zoom. Como se ha mencionado previamente, existen algunos
retrasos en la cámara real (2) para seguir el proceso de zoom, es
decir, la cámara real (2) hace zoom de forma más lenta que la
cámara virtual (22). Para sincronizar el valor del zoom de la
cámara real (2) con el valor instantáneo del zoom de la cámara
virtual (22), la unidad de procesamiento (3) recibe un comando de
ajuste (25) de la cámara virtual (22) indicando su valor instantáneo
de zoom. La unidad de procesamiento (3) fija entonces el zoom de la
cámara real (2) con el valor del zoom de la cámara virtual (22).
Sin embargo, si el usuario (13) continúa haciendo zoom, el valor
del zoom de la cámara virtual (22) sigue cambiando. Por ello, este
proceso se repite hasta que el usuario (13) detiene el zoom (hasta
que transcurre un tiempo t de acuerdo con la Figura 5). En otras
palabras, el ajuste entre los zooms de la cámara real (2) y de la
cámara virtual (22) se realiza de una manera discreta iterativa, de
modo que la cámara real (2) relativamente más lenta sigue al zoom
instantáneo de la cámara virtual (22).
Hay que mencionar que el zoom de la cámara real
(2) sólo suele poder adoptar un conjunto de valores discretos
debido a su configuración mecánica. Tal y como se muestra en la
Figura 5, cuando la unidad de procesamiento (3) recibe información
del valor específico del zoom de la cámara virtual (22), por
ejemplo, 45º, la unidad de procesamiento (3) trata de fijar el zoom
de la cámara real (2) en el valor de 45º. Sin embargo, el zoom de
la cámara real (2) alcanza este valor específico con un error
"e" (positivo o negativo). Debido a este error, al final del
proceso, la unidad de procesamiento (3) debe leer el valor final del
zoom de la cámara real (2), que será ligeramente diferente al valor
final del zoom de la cámara virtual (22) debido al error "en".
A continuación, la unidad de procesamiento (3) envía un comando de
afinamiento (26) a la cámara virtual (22), de modo que el valor
final de la cámara virtual (22) se actualiza con el valor final del
zoom de la cámara real (2).
El parámetro de control de zoom de algunas
cámaras reales (2) utilizadas en la práctica está codificado en
formato hexadecimal. Por ello, cuando la unidad de procesamiento
(3) recibe un comando de ajuste (25) de la cámara virtual (22)
indicando el valor actual del zoom de la cámara virtual (22), la
unidad de procesamiento (3) transforma este valor en un código
hexadecimal antes de enviarlo a la cámara real (2) y viceversa.
Las especificaciones de las cámaras reales (2)
existentes en el mercado suelen incluir una tabla que relaciona un
conjunto de ángulos de vista con los correspondientes valores
hexadecimales de los parámetros de control. Por ejemplo, en el modo
de realización preferente, los valores hexadecimales de los
parámetros de control del zoom oscilan entre 0 y 4000, representando
ángulos de vista entre 4.8º (zoom máximo) y 48º (sin ningún tipo de
zoom). Esto significa que se conocen los valores de los ángulos de
vista para estos valores hexadecimales específicos. Sin embargo, la
mayor parte de los valores hexadecimales y sus ángulos
correspondientes no se incluyen en la tabla. Para poder calcular
cualquier código hexadecimal para cualquier ángulo de vista y
viceversa, la invención propone la utilización de algoritmos de
interpolación basados en la tabla de especificaciones de la cámara
real (2). Por ejemplo, para la cámara real (2) del modo de
realización preferente de la invención, se proponen las siguientes
ecuaciones de interpolación:
y =
-0.2274x^{3} + 22.593x^{2} - 949.94x +
18690,
donde y es el valor del parámetro
de control del zoom en hexadecimal y x es el ángulo de vista actual
de la cámara real (2). Cuando recibe un comando de ajuste (25) que
incluye el ángulo de vista de la cámara virtual (22), la unidad de
procesamiento (3) utiliza esta ecuación para calcular el código
hexadecimal correspondiente que se envía a la cámara real
(2).
x =
-2.87*10^{12} y^{3} + 1.99*10^{7} y^{2} * -0.00525077y
+
48,
donde x es el ángulo de vista de
la cámara real (2) e y es el valor hexadecimal del parámetro de
control del zoom. Una vez leído el valor del parámetro de control
del zoom de la cámara real (2) en formato hexadecimal, la unidad de
procesamiento (3) utiliza esta ecuación para calcular el ángulo de
vista correspondiente que se enviará a la cámara virtual (22) como
comando de afinamiento
(26).
Tal y como se ha explicado previamente, la
invención se aplica al sector del turismo cultural, que es una de
las áreas futuras clave para la creación y el afianzamiento de las
industrias culturales. Las técnicas de Realidad Aumentada
propuestas para acceder y entender los contenidos turísticos y
culturales son formas de presentación altamente visuales e
interactivas. Por lo tanto, estas aproximaciones tecnológicas son un
valor añadido, que permite que los visitantes experimenten la
historia asociada a un entorno real de una forma personalizada.
Como un primer ejemplo de aplicación de la
invención, el lector puede imaginar la vista de una ciudad desde
una colina cercana. La invención está colocada en lo alto de la
colina para permitir una "visita" a algunas de las atracciones
turísticas y elementos del entorno, y para recibir información sobre
cada una de estas atracciones. Por ejemplo, se puede elegir una
catedral o una isla en medio de la bahía para recibir información
multimedia
adicional.
adicional.
Sin embargo, los modos de realización de la
invención no están limitados a los entornos turísticos, sino que se
pueden extender a una gran variedad de experiencias lúdicas y
culturales. Escenarios similares pueden describirse en situaciones
como las instituciones culturales, salas de exposición, turismo de
naturaleza, ferias o cualquier otro escenario en el que aparezcan
objetos y recursos que pueden aumentarse mediante Gráficos por
Ordenador o contenidos multimedia adicionales.
Como un segundo ejemplo, se puede mencionar la
aplicación de la invención para piezas de arte culturales y
artísticas, monumentos y piezas únicas. El uso de técnicas de
restauración actuales como los rayos infrarrojos se está
generalizando entre las instituciones culturales. Así, se ha
encontrado información oculta detrás de la primera capa de los
cuadros. El visitante de un museo puede utilizar la invención
delante de un cuadro para obtener información adicional invisible e
interactuar con las diferentes partes del lienzo. Los museos y las
instituciones culturales pueden definir un precio por el contenido
que se muestra utilizando la invención.
Un tercer ejemplo puede ser el aumento de
objetos que se muestran en ferias comerciales. La máquina
herramienta se suele mostrar en grandes ferias. Uno de los
principales problemas de los fabricantes es que no pueden mostrar
todas las funcionalidades de las máquinas en la feria. La invención
puede proporcionar más información sobre los componentes y el
funcionamiento real de las máquinas.
En un ejemplo final de la invención, el lector
puede considerar el caso de los excursionistas que quieren conocer
más datos sobre los paisajes, la flora y la fauna mientras que
caminan por el medio rural. La invención puede proporcionar
información adicional en la cima de las montañas, como el nombre de
los diferentes picos del entorno, la forma de acceso o la diversidad
en fauna y flora.
Aunque esta invención se ha presentado y
descrito en relación a sus modos de realización preferentes,
resulta evidente que se realizarán algunos cambios y modificaciones
adicionales a los previamente mencionados sobre las características
básicas de la invención. Adicionalmente, existe una gran diversidad
de tipos de software y hardware que se pueden utilizar a la hora de
materializar la invención, y la invención no se limita a los
ejemplos previamente descritos. Por ello, los solicitantes protegen
todas las variaciones y modificaciones dentro del ámbito de
aplicación de la presente invención. La invención se define
mediante las siguientes reivindicaciones, incluyendo todas las
equivalentes.
Claims (14)
1. Sistema (1) para la visualización de una
imagen aumentada (6') que comprende una imagen real (6) o imagen en
el campo de vista de un usuario (13) aumentada con ciertos
contenidos interesantes, que se caracteriza porque
comprende:
- -
- una cámara real (2) para grabar la imagen real (6) desde el punto de vista del usuario (13),
- -
- una base de datos (4) con un conjunto de objetos gráficos tridimensionales (5) que proporcionan información gráfica capaz de aumentar la imagen real (6),
- -
- un sistema de seguimiento (9) que calcula y registra la posición del dispositivo de visualización (8),
- -
- una unidad de procesamiento (3), que convierte los objetos gráficos tridimensionales (5) en representaciones virtuales bidimensionales (5') en función de la posición del dispositivo de visualización (8) calculada por el sistema de seguimiento (9), y que construye la imagen aumentada (6') mediante la composición de las representaciones virtuales bidimensionales (5') de los objetos gráficos (5) y la imagen real (6),
- -
- un dispositivo de visualización (8) para la visualización de la imagen aumentada (6'),
- -
- medios de interacción (11) que proporcionan una interfaz de usuario.
2. Sistema (1), según la reivindicación 1, que
se caracteriza porque la cámara real (2) comprende lentes de
zoom, los medios de interacción (11) proporcionan una interfaz de
usuario para variar el zoom de la imagen aumentada (6'), y porque
cuando el usuario (13) actúa sobre los medios de interacción (11),
la unidad de procesamiento (3) ajusta el zoom de la cámara real (2)
y adecuadamente reconvierte los objetos gráficos tridimensionales
(5) en representaciones virtuales bidimensionales (5').
3. Sistema (1), según la reivindicación 1, que
se caracteriza porque el sistema (1) incluye al menos un
altavoz (10) y porque la base de datos (4) incluye una base de
datos para el aumento de los objetos gráficos tridimensionales (5)
y una base de datos de contenidos autoadministrables para la
información multimedia adicional (7) que puede ser visualizada en el
dispositivo de visualización (8) y escuchada gracias al altavoz
(10).
4. Sistema (1), según la reivindicación 1, que
se caracteriza porque el sistema de seguimiento (9)
comprende un sensor inercial.
5. Sistema (1), según la reivindicación 1, que
se caracteriza porque el dispositivo de visualización (8) es
un dispositivo que permite la visualización de imágenes cerca de
los ojos del usuario (13) de una forma similar a un prismático
convencional.
6. Sistema (1), según la reivindicación 1, que
se caracteriza porque comprende un sistema de pago (12).
7. Sistema (1), según la reivindicación 1, que
se caracteriza porque el sistema (1) es un aparato orientado
hacia los sectores del turismo y del ocio.
8. Método para la generación de una imagen
aumentada (6') que comprende una imagen real (6) o imagen desde el
punto de vista de un usuario (13) aumentada con algunos contenidos
interesantes, que se caracteriza porque comprende los
siguientes pasos:
- -
- proveer a una unidad de procesamiento (3) con una base de datos (4) que incluye una serie de objetos gráficos tridimensionales (5) que proporcionan contenidos interesantes capaces de aumentar la imagen real (6),
- -
- grabar la imagen real (6) desde el punto de vista del usuario (13) utilizando una cámara real (2),
- -
- seguir la posición de un dispositivo de visualización (8) mediante un sistema de seguimiento (9),
- -
- transformar los objetos gráficos tridimensionales (5) en representaciones virtuales bidimensionales (5') en función de la posición del dispositivo de visualización (8) calculada por el sistema de seguimiento (9), y generar la imagen aumentada (6') alineando las representaciones virtuales bidimensionales (5') y la imagen real (6),
- -
- visualizar la imagen aumentada (6') mediante un dispositivo de visualización (8),
- -
- adaptar la imagen aumentada (6') en función de los cambios en la posición del dispositivo de visualización (8) o en función de los comandos del usuario a través de los medios de interacción (11), permitiendo que el usuario (13) interaccione con áreas de interés de la imagen real (6).
9. Método, según la reivindicación 8, que se
caracteriza porque incluye el paso adicional de visualizar,
en el dispositivo de visualización (8), información multimedia
adicional (7) almacenada en la base de datos (4).
10. Método, según la reivindicación 8, que se
caracteriza porque comprende además los siguientes
pasos:
- -
- el usuario (13) interactúa con los medios de interacción (11) para cambiar el grado de zoom de la imagen aumentada (6'),
- -
- la unidad de procesamiento (3) cambia el valor del zoom de la cámara real (2) y cambia adecuadamente las representaciones virtuales bidimensionales (5') de los objetos gráficos tridimensionales (5),
- -
- la unidad de procesamiento (3) recompone la imagen aumentada (6') en función de la nueva posición del zoom.
11. Método, según la reivindicación 10, que se
caracteriza porque cuando el usuario (13) actúa sobre los
medios de interacción (11) durante un tiempo t, el proceso de
variar el zoom de la cámara real (2) y readaptar los objetos
gráficos tridimensionales (5) en sus correspondientes
representaciones virtuales bidimensionales (5') se realiza un
cierto número de veces, en intervalos discretos, durante el tiempo
t.
12. Método, según la reivindicación 10, que se
caracteriza porque comprende el paso de leer el valor final
del zoom de la cámara real (2) y fijar el valor del zoom de la
cámara virtual (22) a dicho valor final del zoom de la cámara real
(2).
13. Método, según la reivindicación 10, que se
caracteriza porque la unidad de procesamiento (3) lee el
valor del zoom de la cámara real (2) en forma de un valor
hexadecimal y, y reconvierte los objetos gráficos tridimensionales
(5) en sus correspondientes representaciones virtuales
bidimensionales (5') en función de un ángulo de vista x dado
por
x = -2.87*10^{12}y^{3} + 1.99*10^{7}y^{2} * -0.00525077y + 48.
x = -2.87*10^{12}y^{3} + 1.99*10^{7}y^{2} * -0.00525077y + 48.
14. Método, según la reivindicación 10, que se
caracteriza porque la unidad de procesamiento (3)
reconvierte los objetos gráficos tridimensionales (5) en sus
correspondientes representaciones virtuales bidimensionales (5') en
función de un ángulo de vista x, y a continuación, cambia la cámara
real (2) en función de un valor del zoom codificado como un valor
hexadecimal y dado por y = -0.2274x^{3} + 22.593x^{2} - 949.94x
+ 18690.
Priority Applications (2)
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