ARALD
Augmented Reality
Applications in
Logistic Domain
Progetto di ricerca
L’espressione “realtà aumentata” –augmented reality è stata
coniata agli inizi degli anni ’90 da due ricercatori della Boeing
Company [Caudell e Mizell, 1992] con riferimento alla
percezione visiva che si otteneva mediante un congegno di
loro invenzione – un casco sul quale erano stati montati due
visori -, che, indossato dai piloti di aereoplano, era in grado di
mostrare dati relativi alle procedure di volo e di atterraggio,
pur senza ostruire la normale visione del mondo reale,
permettendo così di incrementare quest’ultima con alcune
informazioni aggiuntive.
AR Definizione
L’AR si riferisce dunque a un arricchimento della realtà
mediante informazioni virtuali di diverso tipo e formato
(grafico, testuale, sonoro ecc.), che permette di accrescere la
percezione sensoriale oltre i suoi normali limiti, consentendo
così una migliore e più approfondita conoscenza del reale.
Normalmente consideriamo realtà ciò che abbiamo di fronte,
ciò che vediamo con i nostri occhi e, più in generale, ciò che
sperimentiamo con i nostri sensi. Non per questo però,
possiamo ritenere non reale tutto ciò che non riusciamo a
cogliere direttamente attraverso la percezione sensoriale.
AR Definizione
Per esempio, davanti a una scatola chiusa contenente un
libro, i nostri occhi ci suggeriscono di essere in presenza di un
contenitore, ma non possono dirci cosa esso contenga o,
addirittura, se contenga effettivamente qualcosa; non per
questo il libro al suo interno può considerarsi non reale, è
semplicemente parte di una realtà che non possiamo
sperimentare in modo immediato, senza cioè aprire la scatola
e verificare. Insomma, la realtà per sua natura non è in grado
di raccontarsi completamente ai nostri sensi in modo diretto,
ma fornisce soltanto una parte limitata delle informazioni che
possono esserci utili.
AR Definizione
Se trovandoci a Pisa e guardando la Torre volessimo sapere quanto è
alta, dovremmo metterci a sfogliare una guida della città o recarci a
un punto di informazione turistica per domandarlo. Si viene così a
creare una sorta di gap tra ciò che si può conoscere immediatamente
attraverso i cinque sensi e ciò che si può sapere in più con l’aiuto di
altri mezzi.
Grazie all’utilizzo di dati virtuali, che vanno a collocarsi all’interno del
contesto reale l’AR consente all’utente di ottenere informazioni
aggiuntive in modo diretto e immediato, semplicemente
sperimentando (guardando, ascoltando...) ciò che gli interessa.
Con uno smartphone dotato di un’applicazione AR è sufficiente
guardare il monumento per conoscerne immediatamente l’altezza
-inquadrandolo attraverso la telecamera dello smartphone,
apparirebbe sullo schermo con l’informazione cercata sovraimpressa-.
Il processo cognitivo viene così ridotto al minimo, sia per quanto
riguarda i tempi sia per quanto riguarda la sua complessità.
AR Definizione
Diagramma di Milgram, che mostra il continuum tra reale e virtuale
AR-> AV -> VR Definizione
Se ci muoviamo da sinistra verso destra, lasciando il campo del reale
ed entrando nella MR, incontriamo l’AR, dove reale e virtuale
coesistono, ma dove la realtà ha un ruolo predominante rispetto ai
dati virtuali aggiuntivi; proseguendo ulteriormente verso destra, si ha
un progressivo aumento dei dati virtuali a discapito di quelli reali e
pian piano si abbandona l’AR per entrare
nell’ambito della “virtualità aumentata” -augmented virtuality
dove coesistono ancora dati reali e virtuali, ma dove, adesso, sono i
secondi ad essere predominanti, mentre i primi si limitano ad
incrementare con qualcosa di realmente esistente un ambiente
completamente ricostruito.
Quando i dati reali saranno stati completamente sostituiti da quelli
virtuali, arriveremo, infine, alla VR.
Mentre la VR riguarda l’immersione in un mondo artificiale, la AR si
interessa di rendere la realtà più significativa sovrapponendo elementi
virtuali strettamente correlati con il mondo reale stesso.
AR-> AV -> VR Definizione
Dal confronto con VR e AV, emergono più chiaramente gli
obiettivi dell’AR. Mentre le prime due mirano sostanzialmente
a sostituirsi (del tutto o in parte) alla realtà, l’AR parte proprio
da questa, prefiggendosi di aumentarne la percezione. Se
dunque nel caso di VR e AV si ha una maggiore possibilità
creativo-inventiva, nel caso dell’AR si riesce a mantenere un
più solido legame con la realtà; in tal modo, viene lasciato
all’uomo un margine di azione più ampio, aprendo così un
vasto orizzonte di possibili applicazioni.
AR-> AV -> VR Definizione
Applicazioni in ambito militare
Lo sviluppo dell’AR ha avuto inizio dal campo militare
. Le principali applicazioni riguardano la simulazione delle missioni, che
avviene mediante la proiezione di target virtuali nell'ambiente reale e il
supporto tecnico-logistico, attraverso la sovrapposizione real-time sugli
oggetti reali di interesse, di informazioni relative all’ambiente circostante,
allo schieramento delle forze amiche e ai possibili pericoli, rappresentate in
modo da arrivare all’utente nella forma più intuitiva possibile.
Campi di applicazione dell’AR
Applicazioni nel marketing e nel commercio
La sua natura coinvolgente rende l’AR uno strumento di marketing
allettante. La fusione dei due mondi permette di far entrare in quello reale i
contenuti virtuali propri della pubblicità, che, non più mediati da televisori,
riviste o cartelloni, interagiscono ora direttamente con l’utente.
L’AR si rivela utile anche per il consumatore, perché gli fornisce
informazioni aggiuntive sul prodotto da acquistare o, addirittura, gli
permette di“guardare”dentro la confezione senza bisogno di
aprirla
Campi di applicazione dell’AR
Applicazioni per l’architettura, il design e l’arredamento
Poter sovrapporre modelli tridimensionali virtuali di oggetti
verosimili (che simulano cioé oggetti realmente esistenti) su un
ambiente reale ha il pregio di consentire agli utenti di visualizzare il
mondo esterno come se tali oggetti fossero realmente presenti.
Un campo in cui tale possibilità viene pienamente sfruttata è
l’architettura. Con l’avvento dei programmi di progettazione assistita
dal computer –come per esempio AutoCAD-, l’architetto, alla fine del
suo lavoro, ha a disposizione proprio un modello 3D virtuale della
struttura da realizzare; poterla visualizzare direttamente sul sito
reale dove essa dovrà essere
costruita
Campi di applicazione dell’AR
Applicazioni per l’archeologia e i beni culturali
L’AR può essere sfruttata assai proficuamente anche nell’archeologia e nei
beni culturali. É possibile infatti ricreare antiche città o scenari direttamente
in situ, sovrapponendo la ricostruzione virtuale di edifici e monumenti sulle
loro attuali rovine). Tale approccio consente un’immersione totale nel
periodo storico di interesse, migliorandone notevolmente la comprensione.
Campi di applicazione dell’AR
Applicazioni per sistemi di manutenzione e controllo industriale
L’AR può essere utilizzata per il controllo di processi industriali complessi
e la manutenzione di apparecchiature sofisticate.
Grazie all’AR un unico operaio specializzato può guidare a (qualunque)
distanza personale non specializzato, non solo via audio, ma anche con
materiale visivo virtuale di supporto (frecce, target, icone,
immagini...)sovraimpresso alle apparecchiature
reali
Campi di applicazione dell’AR
Applicazioni in ambito medico-chirurgico
Il campo della medicina è stato ed è tuttora uno degli ambiti di
ricerca sull’AR più promettente. Alla base delle molteplici
possibilità offerte, vi è la capacità di visualizzare direttamente sul
corpo modelli tridimensionali di strutture anatomiche e alterazioni
patologiche, costruiti a partire da immagini radiologiche specifiche
del paziente in esame nonché qualsiasi altra informazione utile ai
fini di una diagnosi o di un intervento chirurgico.
Campi di applicazione dell’AR
Applicazioni per il turismo
La diffusione esponenziale di tablet e smartphone, che tramite GPS e IMU
integrati sono in grado di geolocalizzare l’ambiente circostante e tramite la
telecamera di rappresentarlo sullo schermo, ha già dotato un alto numero di
persone di strumenti perfetti per applicazioni AR su scala geografica: tutte le
informazioni richieste possono essere recuperate e sovraimposte ai
monumenti e ai luoghi di interesse, limitando così al massimo -come già
detto- i tempi e le difficoltà che comporterebbe ricavarle in altro modo.
Applicazioni per l’intrattenimento
La possibilità di far comunicare tra loro reale e virtuale apre la strada a
nuove forme di intrattenimento in cui il soggetto si sente maggiormente
coinvolto rispetto a quanto accade nella VR.
Campi di applicazione dell’AR
Applicazioni per la vita di tutti i giorni
Alle soluzioni pensate per ambiti specifici, si affianca una
lunga lista di applicazioni pensate per fornire informazioni
riguardo ai piccoli grandi problemi di tutti i giorni: orari di
chiusura e apertura di un ufficio, disponibilità e prezzo di
alcuni prodotti in un determinato negozio, percorsi dei mezzi
di trasporto, ubicazione della propria autovettura in un grande
parcheggio, condizioni del traffico stradale, previsioni meteo
ecc.
Campi di applicazione dell’AR
Un caso concreto: PROGETTO ARALD
Movimentazione
merci in ambienti
outdoor
Movimentazione
merci in ambienti
indoor
Il contesto di riferimento
Addestramento e
manutenzione
mezzi
Assistenza realtime, localizzazione
indoor
Il progetto ARALD prevede attività di ricerca e sviluppo sperimentale di un ambiente di
Realtà Aumentata applicata al supporto delle attività operative afferenti alla
movimentazione delle merci, in ambiti mappati indoor outdoor ed il supporto alla
manutenzione, controllo remoto e risoluzione di problemi di funzionamento per
apparecchiature meccaniche ed elettromeccaniche di mezzi di movimentazione merci di
magazzino (carrelli elevatori, transpallet, etc.).
Il Progetto di ricerca ARALD
Progetto di ricerca finanziato
dalla Regione Abruzzo
attraverso Abruzzo Sviluppo,
con fondi comunitari.
Partecipanti al progetto
Partnership
Finanziatori
UNITA’ DI RICERCA n.1
studio di un sistema di localizzazione indoor e outdoor e
prototipazione di un modulo di navigazione AR
UNITA’ DI RICERCA n.2
prototipazione di un sistema di addestramento e manutenzione e studio delle
interfacce applicative in AR
Unità di ricerca e prototipazione
UR1: Il Sistema PickAR
Modulo di localizzazione indoor ed outdoor
Modulo di navigazione AR
I Moduli del sistema PickAR
Obiettivo della UdR è lo studio di interfacce
applicative in AR attraverso le quali accedere
a contenuti formativi e manualistica
ipermediale. L'utilizzo di interfacce in AR
permetterà al personale addetto alla
manutenzione dei mezzi di movimentazione
merci di intervenire con più efficacia sui
mezzi, effettuando un riconoscimento visivo
di elementi 3D che, resi interattivi,
permetteranno un accesso alla banca dati
tecnica.
UR2: Il Sistema di 3dLAR
Ambiente cloud Internet per accesso a
modelli 3D, manualistica interattiva,
courseware, simulazioni e unità di
apprendimento (learning objects)
Ambiente client su dispositivi
mobili e desktop
Tracking bi e tridimensionale
Piattaforma applicativa
Il tracciamento 3D di oggetti reali costituisce una delle sfide
più difficili per i ricercatori che operano nel campo della
Computer Vision e della Realtà Aumentata. La possibilità di
riconoscere e tracciare oggetti 3D reali costituisce anche uno
dei requisiti fondamentali per applicazioni avanzate in molti
settori industriali.
Acquisizione di modelli 3D di oggetti
complessi o parti di essi, con
riconoscimento tramite algoritmo di
edge tracking; riconoscimento di
ambienti 3D mediante tecnologia SLAM.
Tracciamento dei Modelli digitali
Individuazione di oggetti in tempo
reale, tramite edge tracking, SLAM o
ID Marker. Interazione su device
tablet e occhiali con gestione di
risorse associate all’oggetto
(3dflows, diagrammi e video).
Interazione e programmazione degli eventi
EPSON Moverio
BT200
Devices utilizzati
Google glass
Tablet Android - IOS
Sperimentazione pilota in campo
Tiriamo le somme….