Ideazione di sistemi distribuiti collaborativi basati su realta aumentata mobile: Un caso di studio, con approfondimento relativo al livello della cooperazione

Dall'inizio del nuovo millennio lo sviluppo di tecnologie nel campo del mobile computing, della rete internet, lo sviluppo dell'Internet of things e pure il cloud computing hanno reso possibile l'innovazione dei metodi di lavoro e collaborazione. L'evoluzione del mobile computing e della realtà aumentata che sta avvenendo in tempi più recenti apre potenzialmente nuovi orizzonti nello sviluppo di sistemi distribuiti collaborativi. Esistono oggi diversi framework a supporto della realtà aumentata, Wikitude, Metaio, Layar, ma l'interesse primario di queste librerie è quello di fornire una serie di API fondamentali per il rendering di immagini 3D attraverso i dispositivi, per lo studio dello spazio in cui inserire queste immagini e per il riconoscimento di marker. Questo tipo di funzionalità sono state un grande passo per quanto riguarda la Computer Graphics e la realtà aumentata chiaramente, però aprono la strada ad una Augmented Reality(AR) ancora più aumentata. Questa tesi si propone proprio di presentare l'ideazione, l'analisi, la progettazione e la prototipazione di un sistema distribuito situato a supporto della collaborazione basato su realtà aumentata. Lo studio di questa applicazione vuole mettere in luce molti aspetti innovativi e che ancora oggi non sono stati approfonditi né tanto meno sviluppati come API o forniti da librerie riguardo alla realtà aumentata e alle sue possibili applicazioni.

Ideazione di sistemi distribuiti collaborativi basati su realta aumentata mobile: un caso di studio, con approfondimento relativo all'interfaccia utente

L'obiettivo di questa tesi è quello di esplorare l'ideazione di sistemi software collaborativi innovativi basati su smart-glasses e forme di realtà aumentata mobile. In particolare, è stato formulato un caso di studio che cattura alcuni aspetti essenziali di questi sistemi: un'applicazione nel quale più utenti dotati di smart glasses si muovono in una zona precisa cercando di raggiungere tutti i punti d'interesse preimpostati in fase di inizializzazione e ottendendo le ricompense contenute dentro agli scrigni situati nei suddetti punti. Lo specifico caso di studio si occupa di approfondire gli aspetti relativi all'Interfaccia Utente, mentre precedentemente erano state affrontate le parti riguardanti la comunicazione e la cooperazione. L'applicazione è location-based e si serve delle tecniche di geolocalizzazione GPS ed è hands-free perché l'interfaccia grafica è mostrata all'utente tramite lo schermo degli smart-glasses.

Support on the remote interaction for augmented reality system

This article presents a support on the remote interaction for utilization in augmented reality systems based on ARToolkit. It utilizes the multicast communication in order to improve the scalability of distributed environment. This support may be utilized in production of specific applications pointed to distance education, training and entertainment. The validity of support happened with the implementation of a prototype and realization of tests for communication latency analysis and frames per second rate. © 2007 IEEE.

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

Indoor Localization Solutions for a Marine Industry Augmented Reality Tool

In this report are described means for indoor localization in special, challenging circum-stances in marine industry. The work has been carried out in MARIN project, where a tool based on mobile augmented reality technologies for marine industry is developed. The tool can be used for various inspection and documentation tasks and it is aimed for improving the efficiency in design and construction work by offering the possibility to visualize the newest 3D-CAD model in real environment. Indoor localization is needed to support the system in initialization of the accurate camera pose calculation and auto-matically finding the right location in the 3D-CAD model. The suitability of each indoor localization method to the specific environment and circumstances is evaluated.

SMART: system of augmented reality for teaching

Os computadores e os jogos de consola, são um vocabulário bem comum dos jovens e das crianças de hoje. No entanto, na maior parte das escolas, o processo de ensino-aprendizagem continua a ser feito da forma tradicional através do recurso aos quadros pretos e aos cadernos. Este projecto pretende mostrar que, se as aulas forem dadas de uma forma mais interactiva, as crianças estarão mais motivadas e consequentemente a taxa de aprendizagem terá tendência a aumentar. Pretende-se então, utilizar a tecnologia – a Realidade Aumentada, acreditando que será uma mais valia para o ensino, pois permite estabelecer novas relações com o saber, ultrapassando os limites dos materiais tradicionais e contribuindo para a diminuição da distância entre os alunos e o conhecimento.

SysteM of augmented reality for teaching kids: smartkids

As crianças do jardim de infância/pré-escola são um grupo de utilizadores muito especiais, uma vez que se encontram numa fase inicial das suas vidas onde têm de aprender a viver em sociedade, isto é, aprender a ouvir e respeitar as opiniões dos outros, partilhar os mesmos objectos e também a ajudar-se mutuamente. Este estudo mostra que através da utilização da tecnologia Realidade Aumentada, estas crianças são capazes de colaborar de uma forma espontânea suportada pela motivação, envolvimento e curiosidade. Descreve-se o design e a avaliação de um jogo de Realidade Aumentada, que consiste num sistema educativo para o ensino de crianças do pré-escolar. Este jogo permite que as crianças explorem conceitos tais como os animais e os meios onde vivem através de marcadores de Realidade Aumentada e de um tabuleiro de madeira. Estes marcadores consistem nas peças do jogo e através deles, as crianças podem manipular objectos virtuais em 3D. Foram realizados testes com diversas turmas de crianças em diferentes ambientes de aprendizagem, nomeadamente em escolas e num museu. Os resultados sugerem que o jogo é eficaz para obter níveis altos de concentração, motivação e colaboração entre as crianças, particularmente quando o feedback do jogo é fornecido de forma imediata. Os resultados mostram também que o jogo tem um impacto positivo sobre a experiência de aprendizagem das crianças.

ARBOT: augmented reality system for teaching logic algorithmic

This article purposes the ARBot, a system that has as main objective the presentation of concepts of logic for students of elementary and secondary education. The system was developed using the technology known as Augmented Reality (AR), which allows complement the actual environment where the user is, by adding virtual objects. In this scenario the RA created from a virtual game interface is used, through which cognitive challenges are presented. To solve these challenges, users must set up three-dimensional virtual characters using visual language. As a result it follows that, in a playful way, concepts of algorithms and programming are assimilated by users. In addition, the system enables two users to interact in a cooperative game mode. In cooperative mode, the system focuses on collaborative learning, since it allows users to jointly solve the cognitive challenge presented by the system.

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.

Augmented reality endoscopic system (ARES): preliminary results

During endoscopic surgery, it is difficult to ascertain the anatomical landmarks once the anatomy is fiddled with or if the operating area is filled with blood. An augmented reality system will enhance the endoscopic view and further enable surgeons to view hidden critical structures or the results of preoperative planning.

Landmark-based augmented reality system for paranasal and transnasal endoscopic surgeries

BACKGROUND: In this paper we present a landmark-based augmented reality (AR) endoscope system for endoscopic paranasal and transnasal surgeries along with fast and automatic calibration and registration procedures for the endoscope. METHODS: Preoperatively the surgeon selects natural landmarks or can define new landmarks in CT volume. These landmarks are overlaid, after proper registration of preoperative CT to the patient, on the endoscopic video stream. The specified name of the landmark, along with selected colour and its distance from the endoscope tip, is also augmented. The endoscope optics are calibrated and registered by fast and automatic methods. Accuracy of the system is evaluated in a metallic grid and cadaver set-up. RESULTS: Root mean square (RMS) error of the system is 0.8 mm in a controlled laboratory set-up (metallic grid) and was 2.25 mm during cadaver studies. CONCLUSIONS: A novel landmark-based AR endoscope system is implemented and its accuracy is evaluated. Augmented landmarks will help the surgeon to orientate and navigate the surgical field. Studies prove the capability of the system for the proposed application. Further clinical studies are planned in near future.