Tecnologías Audiovisuales Avanzadas: Realidad Aumentada en Entornos Urbanos

Empresa:  Empresas o administraciones en el ámbito turístico

Agente tecnológico: i3A

Presentación del Caso:

El arte urbano constituye un patrimonio de gran interés cultural que merece la pena conservar y catalogar. Este patrimonio incluye tanto edificios históricos, estatuas y monumentos, así como nuevas expresiones de arte urbano, tales como grafitis. Con el paso del tiempo, dichos elementos se degradan, cambian de lugar, en incluso desaparecen. Existen incontables ejemplos de elementos monumentales desaparecidos en los últimos años debido a la ejecución de planes urbanísticos más modernos. De dichos edificios nos han llegado referencias a través de archivos históricos y en algunos casos fotografías de la época.

La combinación de nuevas tecnologías, como la Visión por Computador, la Realidad Aumentada o la generación de imágenes 3D permite la reconstrucción y visualización de elementos urbanos desaparecidos o que han cambiado notablemente con el tiempo. El caso que presentamos consiste en el desarrollo de una aplicación de Realidad Aumentada y su implementación en una plataforma móvil para la reconstrucción del patrimonio cultural perdido u oculto en entornos urbanos.

Actualmente las aplicaciones móviles de Realidad Aumentada se basan en marcadores 2D o geometrías simples pre-entrenadas, que son problemas abordables con la capacidad de cómputo de los móviles disponibles. En este proyecto se trasladan los procesos más pesados a la nube para poder atacar un problema mucho más complejo, basado en una nube 3D de puntos que modela un entorno urbano.

El piloto implementado en el proyecto demuestra el campo de aplicación en el ámbito turístico, permitiendo mostrar in-situ elementos del patrimonio que se han perdido o que actualmente están ocultos. En concreto se ha desarrollado una aplicación que permite tomar una fotografía desde cualquier posición en la Plaza San Felipe de Zaragoza y ver esa misma fotografía aumentada con una recreación de la desaparecida Torre Nueva en su ubicación original.

 

Proceso de trabajo:

En el proceso de trabajo se distinguen 6 fases:

  • Diseño y desarrollo de la arquitectura de sistema. Se diseña y pone en marcha un servidor para las tareas de cómputo en la nube y respuesta a las aplicaciones de usuario.
  • Geo posicionamiento basado en imágenes. Se desarrolla un módulo capaz de identificar la ubicación correspondiente a una fotografía, analizando las características que la describen y comparándolas contra las registradas en una base de datos.
  • Cálculo del punto de vista de una imagen. Se desarrolla un módulo capaz de calcular los 6 grado de libertad (3 dimensiones espaciales + 3 ángulos de orientación) con que se ha tomado una fotografía en una ubicación determinada.
  • Estimación de las condiciones de iluminación de una imagen. Se desarrolla un módulo capaz de estimar los principales parámetros de iluminación de una escena (posición y orientación de las fuentes de luz, componente difusa, etc.) a partir de una o varias imágenes.
  • Generación de contenido virtual. Se desarrolla un módulo capaz de generar un render de un modelo 3D dados un punto de vista y unas condiciones de iluminación determinadas, de manera que empaste de manera realista sobre una imagen de fondo a partir de la cual se han determinado el punto de vista y la iluminación.
  • Integración del sistema. Se integran todos los módulos en una estructura cliente-servidor de manera que desde una aplicación cliente se pueda capturar una imagen y lanzar una petición para que del lado del servidor se pueda geolocalizar, calcular el punto de vista y el modelo de iluminación y devolver al cliente una versión de la imagen aumentada con contenido virtual.

La siguiente figura ilustra las fases del proyecto sobre el piloto del proyecto que reconstruye la desaparecida Torre Nueva en la Plaza San Felipe de Zaragoza. En una primera fase se realiza el modelado 3D del objeto a representar (Torre Nueva), así como la ubicación física donde se va a presentar (Plaza San Felipe de Zaragoza). Posteriormente, el usuario se sitúa en la plaza tomando una instantánea de la misma. La fotografía su sube a la nube donde se procesa y se determina en primer lugar la localización espacial del usuario y la posición de la cámara. Con esta información se genera una imagen virtual del elemento a empastar en la imagen en las condiciones de iluminación similares a las actuales. El resultado se devuelve al terminal móvil para su visualización por parte del usuario.

Figura: Ejemplo de reconstrucción virtual de un edificio histórico desaparecido, y su representación en un terminal móvil, basado en técnicas de visión por computador, computación en la nube y rendering de imágenes.

Beneficios obtenidos por la empresa:

La Realidad Aumentada presenta un gran potencial en varios campos tales como la medicina, la educación, la cultura, industrial, publicidad, entornos urbanos, etc. En el ámbito cultural permitirá la generación de aplicaciones y servicios que potencien el turismo cultural, así como la educación ciudadana en el conocimiento del patrimonio cultural desaparecido y preservación del actual.

El impacto de la aplicación desarrollada es enorme, ya que la Realidad Aumentada supone un nuevo formato con el que presentar a los usuarios contenidos digitales integrados en un entorno real. En un contexto en el que los usuarios son cada más pro-activos en la selección de los contenidos que consumen, resulta de gran valor poder determinar contenidos relevantes en función de la ubicación del usuario y poder integrarlos en el espacio real en que se encuentra.

El desarrollo de terminales móviles con mayores prestaciones va a generar una explosión de aplicaciones audiovisuales en dichas plataformas. En unos pocos años se prevé la aparición de dispositivos orientados específicamente a realidad aumentada (Ej: Microsoft Hololens). El claro avance de este tipo de dispositivos va a ir acompañado de la necesidad de nuevos servicios y aplicaciones basados en cómputo distribuido entre la nube y el terminal.

Más información en http://tama.unizar.es/

 

 

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