Departamento de Computación

La realidad aumentada combina elementos virtuales con escenas físicas reales, con la finalidad de facilitar el entendimiento de objetos o fenómenos poco usuales en entornos reales de la vida cotidiana. De esta forma se podría visualizar el campo magnético, por ejemplo. La visualización del mundo aumentado es sobre un monitor en el que visualizan objetos virtuales sobre una imagen del mundo real. La visualización es en tiempo real a 30 imágenes por segundo. En esta tesis se construyó un sistema de realidad aumentada que permite la interacción con objetos virtuales articulados animados. El hardware del sistema consiste en una serie de tres marcadores basados en tipo de orden, un sensor de posición para fijar la distancia entre la punta del sensor y los marcadores, una cámara de una Playstation 3, un monitor y la computadora. El software de la aplicación se construyó con la biblioteca de desarrollo de interfaces gráficas Qt y en C++. Con el marcador se calcula la posición y perspectiva de él para posteriormente dibujar el objeto virtual sobre él. Se diseñaron y construyeron tres objetos virtuales, usando el software Blender: una trucha, un pez animado y una grulla. Se usó el modelo matemático de la ecuación de onda para animar el movimiento ondulatorio del nado de los peces y del vuelo del ave. Para poder animar los objetos virtuales se definen estados y comportamientos; estos comportamientos son secuencias de estados. La animación se implementa en software como máquinas de estados. Se realiza una detección de colisiones entre la punta del sensor de posición y el objeto virtual y si existe colisión se ejecuta un comportamiento del objeto virtual. La detección de colisiones permite realizar la interacción con los peces y el ave, por ejemplo, el comportamiento de huida se realiza cuando se acerca el sensor a alguno de los objetos virtuales.

Abstract

Augmented Reality combines virtual elements within real physical scenes, with the idea to aim the understanding of objects or non-usual phenomena within real life environments. Using this technology is possible to visualize a magnetic field, for example. The augmented world is watched on a monitor screen in which the virtual objects are projected over an real world image. Visualization is performed in real time at 30 images per second. In this Thesis, an Augmented Reality system has been built. Furthermore, this system allows the human interaction with animated and articulated virtual objects. The system hardware consist in three fiducial markers based in order type, one position sensor to know the interaction position, one Playstation 3 camera, a display and a computer. Application software has been built with the development library for graphical user interfaces Qt and in C++. A marker allows to calculate its position and perspective transformation to draw above it a virtual object. Three virtual objects are designed and built using Blender program: one trout, one animated fish, and one crane. To animate these virtual animals, the wave equation is used. Wave equation can modeled the undulatory movement of the fished, and the bird flight. To animate an animal, states are defined, and a sequence of states produce an behavior. This animation is implemented in software are state machines. A collision detection allows to perform the iteration with the virtual objects. If a collision exists, then a behavior of the virtual object is executed. Collision detection allow the interaction with the fishes and the bird, for example, the behavior to run away is performed when the sensor is bring closer to an animal.