Outdoor Augmented Reality: State of the Art and Issues

International audienceThe goal of an outdoor augmented reality system is to allow the human operator to move freely without restraint in its environment, to view and interact in real time with geo-referenced data via mobile wireless devices. This requires proposing new techniques for 3D localization, visualization and 3D interaction, adapted to working conditions in outdoor environment (brightness variation, features of displays used, etc.). This paper surveys recent advances in outdoor augmented reality. It resumes a large retrospective of the work carried out in this field, especially on methodological aspects (localization methods, generation of 3D models, visualization and interaction approaches), technological aspects (sensors, visualization devices and architecture software) and industrial aspects

3D printing and immersive visualization for improved perception of ancient artifacts

This article investigates the use of 3D immersive virtual environments and 3D prints for interaction with past material culture over traditional observation without manipulation. Our work is motivated by studies in heritage, museum, and cognitive sciences indicating the importance of object manipulation for understanding present and ancient artifacts. While virtual immersive environments and 3D prints have started to be incorporated in heritage research and museum displays as a way to provide improved manipulation experiences, little is known about how these new technologies affect the perception of our past. This article provides first results obtained with three experiments designed to investigate the benefits and tradeoffs in using these technologies. Our results indicate that traditional museum displays limit the experience with past material culture, and reveal how our sample of participants favor tactile and immersive 3D virtual experiences with artifacts over visual non-manipulative experiences with authentic objects. This paper is part of a larger study on how people perceive ancient artifacts, which was partially funded by the University of California Humanities Network and the Center for the Humanities at the University of California, Merced.This is the author accepted manuscript. The final version is available from MIT Press via http://dx.doi.org/10.1162/PRES_a_0022

Evaluation of UUM mobile augmented reality based i-brochure application

Paper brochure is one of the typical approaches that have been used by most higher learning institutions (HLIs) to disseminate information to their prospective students.However, some drawbacks of paper brochure include information consisting of only text and picture that is static non-interactive and if updated, the brochure will be obsolete.With the advent of mobile technology, new technologies including Mobile Augmented Reality (MAR) have been introduced to facilitate human life.This paper discusses the design and evaluation of an MAR based interactive brochure (ibrochure) for promoting the Universiti Utara Malaysia (UUM) amongst the international students. User evaluation was conducted amongst the international students and the results indicated that the respondents highly agreed on all the measures that include; Usefulness, Ease of Use, Effects on Motivation, Out-come/Future Use, and Satisfaction of the i-brochure.The introduction of the i brochure coincides with the needs of the students to acquire comprehensive information about UUM

THEORY INTO PRACTICE: "DOMAIN-CENTRIC HANDHELD AUGMENTED REALITY GAME DESIGN" FOR DESIGNERS

Master'sMASTER OF ARTS (INDUSTRIAL DESIGN

Augmented Reality

Augmented Reality (AR) is a natural development from virtual reality (VR), which was developed several decades earlier. AR complements VR in many ways. Due to the advantages of the user being able to see both the real and virtual objects simultaneously, AR is far more intuitive, but it's not completely detached from human factors and other restrictions. AR doesn't consume as much time and effort in the applications because it's not required to construct the entire virtual scene and the environment. In this book, several new and emerging application areas of AR are presented and divided into three sections. The first section contains applications in outdoor and mobile AR, such as construction, restoration, security and surveillance. The second section deals with AR in medical, biological, and human bodies. The third and final section contains a number of new and useful applications in daily living and learning

Real Time Sequential Non Rigid Structure from motion using a single camera

En la actualidad las aplicaciones que basan su funcionamiento en una correcta localización y reconstrucción dentro de un entorno real en 3D han experimentado un gran interés en los últimos años, tanto por la comunidad investigadora como por la industrial. Estas aplicaciones varían desde la realidad aumentada, la robótica, la simulación, los videojuegos, etc. Dependiendo de la aplicación y del nivel de detalle de la reconstrucción, se emplean diversos dispositivos, algunos específicos, más complejos y caros como las cámaras estéreo, cámara y profundidad (RGBD) con Luz estructurada y Time of Flight (ToF), así como láser y otros más avanzados. Para aplicaciones sencillas es suficiente con dispositivos de uso común, como los smartphones, en los que aplicando técnicas de visión artificial, se pueden obtener modelos 3D del entorno para, en el caso de la realidad aumentada, mostrar información aumentada en la ubicación seleccionada.En robótica, la localización y generación simultáneas de un mapa del entorno en 3D es una tarea fundamental para conseguir la navegación autónoma. Este problema se conoce en el estado del arte como Simultaneous Localization And Mapping (SLAM) o Structure from Motion (SfM). Para la aplicación de estas técnicas, el objeto no ha de cambiar su forma a lo largo del tiempo. La reconstrucción es unívoca salvo factor de escala en captura monocular sin referencia. Si la condición de rigidez no se cumple, es porque la forma del objeto cambia a lo largo del tiempo. El problema sería equivalente a realizar una reconstrucción por fotograma, lo cual no se puede hacer de manera directa, puesto que diferentes formas, combinadas con diferentes poses de cámara pueden dar proyecciones similares. Es por esto que el campo de la reconstrucción de objetos deformables es todavía un área en desarrollo. Los métodos de SfM se han adaptado aplicando modelos físicos, restricciones temporales, espaciales, geométricas o de otros tipos para reducir la ambigüedad en las soluciones, naciendo así las técnicas conocidas como Non-Rigid SfM (NRSfM).En esta tesis se propone partir de una técnica de reconstrucción rígida bien conocida en el estado del arte como es PTAM (Parallel Tracking and Mapping) y adaptarla para incluir técnicas de NRSfM, basadas en modelo de bases lineales para estimar las deformaciones del objeto modelado dinámicamente y aplicar restricciones temporales y espaciales para mejorar las reconstrucciones, además de ir adaptándose a cambios de deformación que se presenten en la secuencia. Para ello, hay que realizar cambios de manera que cada uno de sus hilos de ejecución procesen datos no rígidos.El hilo encargado del seguimiento ya realizaba seguimiento basado en un mapa de puntos 3D, proporcionado a priori. La modificación más importante aquí es la integración de un modelo de deformación lineal para que se realice el cálculo de la deformación del objeto en tiempo real, asumiendo fijas las formas básicas de deformación. El cálculo de la pose de la cámara está basado en el sistema de estimación rígido, por lo que la estimación de pose y coeficientes de deformación se hace de manera alternada usando el algoritmo E-M (Expectation-Maximization). También, se imponen restricciones temporales y de forma para restringir las ambigüedades inherentes en las soluciones y mejorar la calidad de la estimación 3D.Respecto al hilo que gestiona el mapa, se actualiza en función del tiempo para que sea capaz de mejorar las bases de deformación cuando éstas no son capaces de explicar las formas que se ven en las imágenes actuales. Para ello, se sustituye la optimización de modelo rígido incluida en este hilo por un método de procesamiento exhaustivo NRSfM, para mejorar las bases acorde a las imágenes con gran error de reconstrucción desde el hilo de seguimiento. Con esto, el modelo se consigue adaptar a nuevas deformaciones, permitiendo al sistema evolucionar y ser estable a largo plazo.A diferencia de una gran parte de los métodos de la literatura, el sistema propuesto aborda el problema de la proyección perspectiva de forma nativa, minimizando los problemas de ambigüedad y de distancia al objeto existente en la proyección ortográfica. El sistema propuesto maneja centenares de puntos y está preparado para cumplir con restricciones de tiempo real para su aplicación en sistemas con recursos hardware limitados

Authoring Tools for Augmented Reality Scenario Based Training Experiences

Augmented Reality\u27s (AR) scope and capabilities have grown considerably in the last few years. AR applications can be run across devices such as phones, wearables, and head-mounted displays (HMDs). The increasing research and commercial efforts in HMDs capabilities allow end users to map a 3D environment and interact with virtual objects that can respond to the physical aspects of the scene. Within this context, AR is an ideal format for in-situ training scenarios. However, building such AR scenarios requires proficiency in game engine development environments and programming expertise. These difficulties can make it challenging for domain experts to create training content in AR. To combat this problem, this thesis presents strategies and guidelines for building authoring tools to generate scenario-based training experiences in AR. The authoring tools were built leveraging concepts from the 3D user interfaces and interaction techniques literature. We found from early research in the field and our experimentation that scenario and object behavior authoring are substantial aspects needed to create a training experience by an author. This work also presents a technique to author object component behaviors with high usability scores, followed by an analysis of the different aspects of authoring object component behaviors across AR, VR, and Desktop. User studies were run to evaluate authoring strategies, and the results provide insights into future directions for building AR/VR immersive authoring tools. Finally, we discuss how this knowledge can influence the development, guidelines, and strategies in the direction of a more compelling set of tools to author augmented reality SBT experiences