Sviluppo di funzionalità di Image Targeting con apps basate su realtà aumentata

Dopo una breve introduzione sulla realtà aumentata (definizione, storia e stato dell’arte) viene effettuata un'analisi delle librerie esistenti per l’implementazione su dispositivi mobile. Considerando compatibilità con i recenti SO, frequenza degli aggiornamenti, costi per le licenze e funzionalità offerte viene scelta la libreria Vuforia, originariamente sviluppata da Qualcomm e poi acquistata da PTC inc. Si conviene poi che le apps basate su realtà aumentata creano il contenuto “aumentato” in due maniere: o tramite riconoscimento di una specifica immagine oppure tramite localizzazione GPS. Di questi due metodi descritti, il primo risulta molto più affidabile e per questo viene sviluppata una app che crea un contenuto in 3D (aumentato) riconoscendo una immagine: funzionalità di Image Targeting. Il progetto considera le seguenti varianti: l’immagine da riconoscere, chiamata “target”, può essere in un database locale oppure cloud mentre il contenuto in 3D aumentato può essere sia statico che animato. Durante la fase di implementazione vengono fornite anche alcuni nozioni di base di Computer Graphic per il rendering del modello 3D. La tesi si conclude con una panoramica di apps presenti sullo store che funzionano secondo questo principio di Image Targeting, i possibili utilizzi in ambito educativo/ludico ed i costi di realizzazione.

Studio del modello Augmented Worlds per l'ingegneria di sistemi software basati su realtà aumentata: esplorazioni basate su Unity e Android

Negli ultimi anni il crescere della capacità di calcolo dei dispositivi e il diminuire delle loro dimensioni ha permesso di far nascere idee innovative e di esplorare più in dettaglio alcuni settori. Uno di questi è sicuramente quello della realtà aumentata (Augmented reality), infatti, la discussione su questo argomento nasce già negli anni 40 del novecento, ma, per mancanza di mezzi tecnologici adeguati, solo ora si iniziano a realizzare le prime applicazioni che si basano su questa idea e il grande pubblico inizia ad interessarsi all'argomento. La costruzione di applicazioni di realtà aumentata, al momento, è basata sull'utilizzo di alcuni framework che mettono a disposizione dello sviluppatore alcune funzioni molto comuni in questi software, come il tracking di marker e l'utilizzo di bottoni virtuali. Questi strumenti, seppur comodi, non garantiscono sempre la buona progettazione dell'applicazione e tendono a unire insieme parti di logica applicativa e di grafica. Per questo motivo, anche nella ricerca, si stanno cercando di studiare dei metodi in grado di permettere una divisione ottimale dei compiti in modo da ottenere un software riusabile e facilmente mantenibile, ma che permetta anche di sfruttare appieno le potenzialità dell'AR attraverso, per esempio, sistemi distribuiti. Un framework concettuale che rientra in questa categoria è sicuramente quello degli Augmented Worlds, mondi virtuali collegati a quello fisico che ne incrementano le caratteristiche e le possibilità tramite la presenza di entità aumentate. La tesi, quindi, si propone di sviluppare un prototipo di un framework con le caratteristiche sopra citate di estendibilità, utilizzando le piattaforme in questo momento a disposizione e ispirandosi alla visione degli Augmented Worlds.

Reti sociali e realtà aumentata: la digitalizzazione della vita quotidiana

Il mio progetto di ricerca è nato da una riflessione concernente una domanda fondamentale che si pongono gli studiosi della comunicazione digitale: le attuali tecnologie mediali che hanno creato nuovi modelli comunicativi e inaugurato inedite modalità di interrelazione sociale conducono a un dualismo digitale o a una realtà aumentata? Si è cercato di dare una risposta a questo interrogativo attraverso un’indagine compiuta su un social network, Facebook, che è la piattaforma digitale più diffusa nel mondo. L’analisi su Facebook, è stata preceduta da una riflessione sui concetti dello spazio e del tempo elaborati dalla letteratura filosofica e sociologica. Tale riflessione è stata propedeutica all’analisi volta a cogliere l’impatto che hanno avuto sulla relazionalità intersoggettiva e sulle dinamiche di realizzazione del sé l’interazione semantica nello spazio delimitato della piazza tradizionale, la molteplicità e la potenza seduttiva delle offerte comunicative dei media elettronici nella estensione della piazza massmediale e soprattutto la nascita e l’affermazione del cyberspazio come luogo della comunicazione nella piazza digitale. Se la peculiarità della piazza tradizionale è nel farsi dei rapporti face to face e quella della piazza massmediale nella funzione rilevante della fonte rispetto al destinatario, la caratteristica della piazza digitale consiste nella creazione autonoma di un orizzonte inclusivo che comprende ogni soggetto che si collega con la rete il quale, all’interno del network, riveste il doppio ruolo di consumatore e di produttore di messaggi. Con l’avvento dell’online nella prassi della relazionalità sociale si producono e si attuano due piani di interazioni comunicative, uno relativo all’online e l’altro relativo all’offline. L’ipotesi di lavoro che è stata guida della mia ricerca è che la pervasività dell’online conduca all’integrazione dei due segmenti comunicativi: l’esperienza della comunicazione digitale si inserisce nella prassi sociale quotidiana arricchendo i rapporti semantici propri della relazione face to face e influenzandoli profondamente.

Progettazione e sviluppo di applicazioni di augmented reality interattive

Nel 2011, circa 5 milioni di persone usavano regolarmente applicativi mobi-le basati su qualche forma di realtà aumentata. Secondo alcune previsioni entro il 2020 servizi che sfruttano questa tecnologia avranno una base di utenti che rasenta un settimo della popolazione mondiale, rendendo di fatto la realtà aumentata l’ottavo mezzo di comunicazione di massa dopo la stampa, l’audio registrato, il cinema, la radio, la televisione, internet ed infine i servizi multimediali mobile. La tesi si propone di illustrare le caratteristiche di questa tecnologia distinguendo varie tecniche e strumenti a disposizione degli sviluppatori per costruire l’esperienza di augmented reality. Entrando nel merito dello sviluppo software si analizza una architettura di riferimento proposta per sistemi di realtà aumentata e pattern per lo sviluppo dei diversi componenti. Infine vengono confrontati gli SDK oggi più diffusi cercando di evidenziarne caratteristiche comuni e peculiarità.

Realtà aumentata per dispositivi android: lo stato dell'arte

Obiettivo di questa tesi è quello di illustrare il mondo della realtà aumentata (AR) ed in particolare delle tecnologie software disponibili per lo sviluppo di applicazioni su dispositivi Android. Si partirà dal darne una definizione e riassumerne i principali fatti storici, all'illustrarne i vari hardware disponibili sul mercato e le tecnologie software per sviluppare progetti. Non verranno tralasciati utilizzi e settori di ricerca, e si presenterà poi il sistema operativo Android. Dopo uno sguardo alla sua architettura e alle sue caratteristiche, nonché al linguaggio di programmazione Java, cardine per lo sviluppo in questo sistema, si presenteranno alcune API dell'SDK nativo che si rivelano utili per lo sviluppo di applicazioni per la realtà aumentata. Infine, verrà presentato un approfondimento sull'SDK Metaio.

Applicazioni di realtà aumentata in ambito museale

La realtà aumentata, unitamente a quella mista, stanno rapidamente prendendo pieno all'interno di molti aspetti della vita umana. Scopo di questo lavoro è di analizzare tecnologie e tecniche esistenti al fine di applicarle ad un caso reale, la rilevazione e la sovrapposizione di un oggetto digitale tridimensionale ad uno presente in un museo.

Studio di Augmented World come Paradigma di Progettazione di Sistemi basati su Realtà Aumentata e Pervasive Computing - Verso la Definizione di un Modello

L’obiettivo della tesi è definire un modello che permetta di realizzare applicazioni che integrino diverse tecnologie come la realtà aumentata, pervasive computing e Internet of Things. In particolare si analizza la nozione di "augmentation" che indica un’estensione e un arricchimento delle funzionalità e delle informazioni che possono essere percepite dai sensi umani e che può essere ritrovata, in modo diverso, nelle tecnologie trattate. A tal proposito, si introduce l’idea di augmented world, il cui scopo è quello di realizzare un livello aumentato collegato ad un livello fisico, attraverso il quale permettere l’interazione tra elementi virtuali ed elementi fisici. In seguito, tramite un'analisi tassonomica si vogliono individuare le caratteristiche ed i requisiti fondanti degli ambiti applicativi trattati per poter definire un modello che possa essere utilizzato come riferimento per le diverse tipologie di applicazioni. Infine il modello proposto è stato applicato a diversi casi di studio che spaziano tra i principali contesti applicativi in cui vengono utilizzate le tecnologie illustrate. La modellazione è fatta prescindendo da alcuni aspetti relativi alla comunicazione o alla sincronizzazione tra livello reale e livello aumentato, in quanto l’obiettivo è esporre una prima validazione del modello che permetta di riscontrarne l’adeguatezza ed eventuali limiti per una futura raffinazione.

Multimodal augmented reality system for surgical microscopy

Image-guided, computer-assisted neurosurgery has emerged to improve localization and targeting, to provide a better anatomic definition of the surgical field, and to decrease invasiveness. Usually, in image-guided surgery, a computer displays the surgical field in a CT/MR environment, using axial, coronal or sagittal views, or even a 3D representation of the patient. Such a system forces the surgeon to look away from the surgical scene to the computer screen. Moreover, this kind of information, being pre-operative imaging, can not be modified during the operation, so it remains valid for guidance in the first stage of the surgical procedure, and mainly for rigid structures like bones. In order to solve the two constraints mentioned before, we are developing an ultrasoundguided surgical microscope. Such a system takes the advantage that surgical microscopy and ultrasound systems are already used in neurosurgery, so it does not add more complexity to the surgical procedure. We have integrated an optical tracking device in the microscope and an augmented reality overlay system with which we avoid the need to look away from the scene, providing correctly aligned surgical images with sub-millimeter accuracy. In addition to the standard CT and 3D views, we are able to track an ultrasound probe, and using a previous calibration and registration of the imaging, the image obtained is correctly projected to the overlay system, so the surgeon can always localize the target and verify the effects of the intervention. Several tests of the system have been already performed to evaluate the accuracy, and clinical experiments are currently in progress in order to validate the clinical usefulness of the system.

Projector-based augmented reality for intuitive intraoperative guidance in image-guided 3D interstitial brachytherapy

PURPOSE: The aim of this study is to implement augmented reality in real-time image-guided interstitial brachytherapy to allow an intuitive real-time intraoperative orientation. METHODS AND MATERIALS: The developed system consists of a common video projector, two high-resolution charge coupled device cameras, and an off-the-shelf notebook. The projector was used as a scanning device by projecting coded-light patterns to register the patient and superimpose the operating field with planning data and additional information in arbitrary colors. Subsequent movements of the nonfixed patient were detected by means of stereoscopically tracking passive markers attached to the patient. RESULTS: In a first clinical study, we evaluated the whole process chain from image acquisition to data projection and determined overall accuracy with 10 patients undergoing implantation. The described method enabled the surgeon to visualize planning data on top of any preoperatively segmented and triangulated surface (skin) with direct line of sight during the operation. Furthermore, the tracking system allowed dynamic adjustment of the data to the patient's current position and therefore eliminated the need for rigid fixation. Because of soft-part displacement, we obtained an average deviation of 1.1 mm by moving the patient, whereas changing the projector's position resulted in an average deviation of 0.9 mm. Mean deviation of all needles of an implant was 1.4 mm (range, 0.3-2.7 mm). CONCLUSIONS: The developed low-cost augmented-reality system proved to be accurate and feasible in interstitial brachytherapy. The system meets clinical demands and enables intuitive real-time intraoperative orientation and monitoring of needle implantation.

AIRYE: Uno strumento in realtà aumentata per la produzione musicale

L’elaborato di tesi che segue si propone di ricercare una nuova linea di esperienza utente e d’interazione attraverso la tecnologia della realtà aumentata contestualizzata nel mondo della produzione musicale. La tesi analizza innanzitutto la tecnologia come strumento d’interazione, la sua storia e la sua evoluzione fino ai nostri giorni con un excursus sui campi applicativi e i device utili per avere un’esperienza completa. L’analisi prosegue attraverso un’attenta ricerca sullo stato dell’arte e sulle applicazioni di realtà aumentata nel campo della musica presenti sul mercato per giungere ad una dettagliata indagine sugli strumenti che hanno indirizzato il concept di progetto. L’output di progetto è rappresentato da un’interfaccia 2d per la parametrizzazione di alcuni settaggi fondamentali ed infine da un’interfaccia semplificata in realtà aumentata. Quest’ultima è composta prevalentemente da sliders con cui è possibile modificare dei parametri della traccia audio portando l’esperienza di produzione musicale verso una concezione democratica, semplificata e giocosa. L’obiettivo di progetto è stato quello di creare un sistema di facile utilizzo anche da parti di utenti poco esperti con i software Daw presenti sul mercato attualmente.

ISEGI-NOVA AR Project - Augmented Reality Aplied to the Universidade Nova de Lisboa

Project work presented as a partial requirement to obtain a Master Degree in Information Management