Este proyecto se centra en el desarrollo de un planisferio celeste mediante Realidad Aumentada (usando proyector o gafas). Para ello se estima la posición del usuario mediante marcas en la superficie de proyección y se añaden las estrellas que estarían visibles con respecto a esta. Usando una marca tipo puntero se pueden seleccionar estrellas para resaltar a qué constelación pertenecen, su nombre y otros datos.

1. Diseño de un observatorio celesteDiseño de un observatorio celeste
basado en Realidad Aumentadabasado en Realidad Aumentada
Autor: Daniel Berrocal RuizAutor: Daniel Berrocal Ruiz
Tutora: Cristina Urdiales GarcíaTutora: Cristina Urdiales García
Proyecto Fin de CarreraProyecto Fin de Carrera
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA DE TELECOMUNICACIÓNESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA DE TELECOMUNICACIÓN
UNIVERSIDAD DE MALAGAUNIVERSIDAD DE MALAGA
DEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍA ELECTRÓNICADEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA

2. ÍndiceÍndice
1. Introducción
2. Posicionamiento
3. Diseño del mundo virtual
4. Interacción con el entorno aumentado
5. Resultados y conclusiones
6. Líneas futuras
7. Demostración

3. ÍndiceÍndice
1. Introducción
2. Posicionamiento
3. Diseño del mundo virtual
4. Interacción con el entorno aumentado
5. Resultados y conclusiones
6. Líneas futuras
7. Demostración

4. 1.1.- Planetarios vs planisferios1.1.- Planetarios vs planisferios
1.- Introducción1.- Introducción

5. 1.2.- Realidad Aumentada1.2.- Realidad Aumentada
•Realidad Virtual: Modelo artificial de un entorno 3D
•Realidad Aumentada: Entorno real al que se le
añaden elementos virtuales.
1.- Introducción1.- Introducción

6. 1.2.- Objetivos de un sistema de1.2.- Objetivos de un sistema de
Realidad AumentadaRealidad Aumentada
 Mezclar lo real con lo virtual en un entornoMezclar lo real con lo virtual en un entorno
realreal
 Posicionamiento en 3DPosicionamiento en 3D
 TrackingTracking
 Técnicas de visiónTécnicas de visión  Búsqueda de marcasBúsqueda de marcas
 Interacción en tiempo realInteracción en tiempo real
1.- Introducción1.- Introducción

7. ÍndiceÍndice
1. Introducción
2. Posicionamiento
3. Diseño del mundo virtual
4. Interacción con el entorno aumentado
5. Resultados y conclusiones
6. Líneas futuras
7. Demostración

8. 2.- Posicionamiento2.- Posicionamiento
 ObjetivoObjetivo: Calcular la posición y la orientación: Calcular la posición y la orientación
de la vista del usuario.de la vista del usuario.
 Reconocimiento de marcas reales colocadasReconocimiento de marcas reales colocadas
artificialmente en el entorno.artificialmente en el entorno.
 ARToolKitARToolKit: Librería software empleada: Librería software empleada
 Libre distribuciónLibre distribución
 VelocidadVelocidad
2.- Posicionamiento2.- Posicionamiento

9. 2.1.- ARToolKit (1)2.1.- ARToolKit (1)
 FuncionamientoFuncionamiento
 Binarización de la imagenBinarización de la imagen
 Búsqueda de posibles marcasBúsqueda de posibles marcas
 Cálculo transformaciónCálculo transformación
cámara-marcacámara-marca
 Identificación de marcasIdentificación de marcas
 Representación objeto virtualRepresentación objeto virtual
alineado con el entorno realalineado con el entorno real
2.- Posicionamiento2.- Posicionamiento

10. 2.1.- ARToolKit. (2)2.1.- ARToolKit. (2)
 Sistemas de coordenadasSistemas de coordenadas
2.- Posicionamiento2.- Posicionamiento

11. 2.2.- Ubicación de un objeto virtual2.2.- Ubicación de un objeto virtual
sobre una marcasobre una marca
 NecesidadesNecesidades
 CalibraciónCalibración
 Entrenamiento de patronesEntrenamiento de patrones
 Parámetros de configuraciónParámetros de configuración
 Umbral de luminosidad ( tresh)Umbral de luminosidad ( tresh)
 Tamaño de la marcaTamaño de la marca
 Origen de coordenadas de la marca.Origen de coordenadas de la marca.
2.- Posicionamiento2.- Posicionamiento

12. 2.3.- Ubicación de varios objetos2.3.- Ubicación de varios objetos
usando marcas (1)usando marcas (1)
 ConfiguraciónConfiguración
2.- Posicionamiento2.- Posicionamiento

13. 2.3.- Ubicación de varios objetos2.3.- Ubicación de varios objetos
usando marcas (2)usando marcas (2)
 ConclusionesConclusiones
 Se identifican todas las marcas presentesSe identifican todas las marcas presentes
en la escena y se dibuja sobre cada una elen la escena y se dibuja sobre cada una el
objeto virtual correspondiente.objeto virtual correspondiente.
 Cada objeto se referencia localmente a laCada objeto se referencia localmente a la
marca correspondiente.marca correspondiente.
 Para que un objeto se dibuje su marcaPara que un objeto se dibuje su marca
debe estar visible.debe estar visible.
2.- Posicionamiento2.- Posicionamiento

14. 2.4.- Posicionamiento global (1)2.4.- Posicionamiento global (1)
 Objetivo: Colocar los objetos respecto a unObjetivo: Colocar los objetos respecto a un
sistema de coordenadas global para todos y nosistema de coordenadas global para todos y no
respecto a cada marca.respecto a cada marca.
 Solución: Marcas fijas cuya posición seráSolución: Marcas fijas cuya posición será
conocida en el sistema de coordenadas globalconocida en el sistema de coordenadas global
2.- Posicionamiento2.- Posicionamiento

15. 2.4.- Posicionamiento global (2)2.4.- Posicionamiento global (2)
 ConfiguraciónConfiguración
2.- Posicionamiento2.- Posicionamiento

16. 2.4.- Posicionamiento global (3)2.4.- Posicionamiento global (3)
 ComportamientoComportamiento
2.- Posicionamiento2.- Posicionamiento

17. ÍndiceÍndice
1. Introducción
2. Posicionamiento
3. Diseño del mundo virtual
4. Interacción con el entorno aumentado
5. Resultados y conclusiones
6. Líneas futuras
7. Demostración

18.  AlternativasAlternativas
 Programarlo todo.Programarlo todo.
 Librerías gráficas (OpenGL, Direct·3D)Librerías gráficas (OpenGL, Direct·3D)
 Motores gráficos (Genesis3D, GeoMod)Motores gráficos (Genesis3D, GeoMod)
 Herramientas de diseño y modelado (3DStudio,Herramientas de diseño y modelado (3DStudio,
WorldToolKit,...)WorldToolKit,...)
3.-Diseño del mundo virtual3.-Diseño del mundo virtual
3.- Diseño del mundo virtual3.- Diseño del mundo virtual

19. 3.1.- OpenGL. Introducción3.1.- OpenGL. Introducción
 ““Open Graphics Library”Open Graphics Library”
 Multiplataforma.Multiplataforma.
 Bajo nivel.Bajo nivel.
 Máquina de estadosMáquina de estados
 Librería auxiliar: GLUTLibrería auxiliar: GLUT
 Gestión de eventos. Funciones ‘callback’Gestión de eventos. Funciones ‘callback’
 Gestión de ventanasGestión de ventanas
 Escritura de textoEscritura de texto
3.- Diseño del mundo virtual3.- Diseño del mundo virtual

20. 3.1.- OpenGL. Funcionamiento3.1.- OpenGL. Funcionamiento
3.- Diseño del mundo virtual3.- Diseño del mundo virtual

21. 3.2.- Diseño de las estrellas (1)3.2.- Diseño de las estrellas (1)
 Para que no se resienta la velocidad de laPara que no se resienta la velocidad de la
aplicación, deben ser elementos no demasiadoaplicación, deben ser elementos no demasiado
complejos:complejos: uso de texturasuso de texturas..
3.- Diseño del mundo virtual3.- Diseño del mundo virtual

22.  Mezcla de la textura con la imagen de vídeo : BlendingMezcla de la textura con la imagen de vídeo : Blending
Sin BlendingSin Blending Con BlendingCon Blending
3.- Diseño del mundo virtual3.- Diseño del mundo virtual
3.2.- Diseño de las estrellas (2)3.2.- Diseño de las estrellas (2)

23. 3.3.- Dibujo de la bóveda celeste3.3.- Dibujo de la bóveda celeste
 Coordenadas del cieloCoordenadas del cielo
 Ascensión RectaAscensión Recta
 DeclinaciónDeclinación
 Independientes de laIndependientes de la
posición y del momentoposición y del momento
Coordenadas ecuatorialesCoordenadas ecuatoriales
3.- Diseño del mundo virtual3.- Diseño del mundo virtual

24. 3.2.- Dibujo de la bóveda celeste3.2.- Dibujo de la bóveda celeste
 Cambio de coordenadasCambio de coordenadas
 Esféricas-cartesianasEsféricas-cartesianas
x = cos DEC cos ARx = cos DEC cos AR
y = cos DEC sen ARy = cos DEC sen AR
z = sen DECz = sen DEC
3.- Diseño del mundo virtual3.- Diseño del mundo virtual

25. ÍndiceÍndice
1. Introducción
2. Posicionamiento
3. Diseño del mundo virtual
4. Interacción con el entorno aumentado
5. Resultados y conclusiones
6. Líneas futuras
7. Demostración

26. 4.4. Interacción con el entornoInteracción con el entorno
aumentadoaumentado
 ObjetivoObjetivo :: selección de una estrella cualquiera,selección de una estrella cualquiera,
presentando información sobre la mismapresentando información sobre la misma
 NecesidadesNecesidades
 Interfaz ergonómicoInterfaz ergonómico
 VelocidadVelocidad
 PrecisiónPrecisión
4.- Interacción con el entorno aumentado4.- Interacción con el entorno aumentado

27. 4.1.- Diseño del interfaz4.1.- Diseño del interfaz
 Usar la mano del usuarioUsar la mano del usuario Segmentación imagenSegmentación imagen
 Usar un puntero artificialUsar un puntero artificial  Uso de una marcaUso de una marca
4.- Interacción con el entorno aumentado4.- Interacción con el entorno aumentado

28. 4.2.- Presentación de la4.2.- Presentación de la
informacióninformación
4.- Interacción con el entorno aumentado4.- Interacción con el entorno aumentado

29. 4.3.- Selección de objetos4.3.- Selección de objetos
usando OpenGLusando OpenGL
 Dos modos de operaciónDos modos de operación
 Modo RENDERModo RENDER
 Modo SELECTModo SELECT
Datos y operaciones de dibujoDatos y operaciones de dibujoDatos y operaciones de dibujoDatos y operaciones de dibujo Datos y operaciones de dibujoDatos y operaciones de dibujoDatos y operaciones de dibujoDatos y operaciones de dibujo
Buffer de tramasBuffer de tramasBuffer de tramasBuffer de tramas Buffer de selecciónBuffer de selecciónBuffer de selecciónBuffer de selección
Imagen en pantallaImagen en pantallaImagen en pantallaImagen en pantalla
SELECTSELECTRENDERRENDER
4.- Interacción con el entorno aumentado4.- Interacción con el entorno aumentado

30.  Modo SELECTModo SELECT
 Área de selecciónÁrea de selección  Cambio de proyecciónCambio de proyección
 Primitivas de dibujoPrimitivas de dibujo
 Quitar detallesQuitar detalles
 Identificar los objetosIdentificar los objetos
4.- Interacción con el entorno aumentado4.- Interacción con el entorno aumentado
4.3.- Selección de objetos usando4.3.- Selección de objetos usando
OpenGLOpenGL

31. ÍndiceÍndice
1. Introducción
2. Posicionamiento
3. Diseño del mundo virtual
4. Interacción con el entorno aumentado
5. Resultados y conclusiones
6. Líneas futuras
7. Demostración

32. 5.- Resultados y conclusiones5.- Resultados y conclusiones
 Parámetros deParámetros de
inicializacióninicialización
 CalibraciónCalibración
 PatronesPatrones
 Tamaño de la imagenTamaño de la imagen
 TreshTresh

33. 5.- Resultados y conclusiones5.- Resultados y conclusiones
 ResultadosResultados
 VelocidadVelocidad
 MovilidadMovilidad
 Errores deErrores de
posicionamientoposicionamiento
 ConclusionesConclusiones
 Posicionamiento 3DPosicionamiento 3D
 Mezcla mundo real-Mezcla mundo real-
mundo virtualmundo virtual
 Interacción tiempo realInteracción tiempo real

34. ÍndiceÍndice
1. Introducción
2. Posicionamiento
3. Diseño del mundo virtual
4. Interacción con el entorno aumentado
5. Resultados y conclusiones
6. Líneas futuras
7. Demostración

35. 6.- Líneas futuras6.- Líneas futuras
 Ampliación del entorno virtual y desarrollo de
contenidos
 Automatización del proceso de calibración
 Aumentar la interactividad
 Reducción del error en la representación de
objetos alejados de las marcas

36. ÍndiceÍndice
1. Introducción
2. Posicionamiento
3. Diseño del mundo virtual
4. Interacción con el entorno aumentado
5. Resultados y conclusiones
6. Líneas futuras
7. Demostración