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Estado del arte: La realidad aumentada en la educación




Enviado por Mario Ochoa



  1. Resumen
  2. Introducción
  3. Realidad
    aumentada
  4. Realidad aumentada
    en la educación
  5. Visión del
    futuro
  6. Conclusiones
  7. Referencias

Resumen

El desarrollo de la humanidad permite
implementar tecnologías emergentes en diferentes
ámbitos, entre ellas se encuentra la realidad aumentada,
la cual se abarca en el presente documento, se toca conceptos
elementales a lo que concierne la realidad aumentada tales como
sus características, sus sistemas de visualización,
interacción, registro; una vez revisados dichas
temáticas se realiza una descripción general de
esta tecnología aplicada en el campo de la
educación secundaria y superior, se presenta los avances
en las herramientas de desarrollo, al finalizar se realiza una
reseña en cuanto al futuro de esta tecnología y sus
campos de aplicación.

Abstract — The development of
humanity can implement emerging technologies in different areas,
among them is augmented reality, which is covered in this
document, touch elementary concepts regarding augmented reality
such as their characteristics, display systems, interaction,
registration and once these issues are reviewed provides a
general description of the technology applied in the field of
secondary and higher education, presented the advances in
development tools, at the end of a review is conducted in as for
the future of this technology and its application
areas.

Index Terms—Realidad Aumentada, Mundo
Real, Mundo Virtual, Entorno, Interfaces, Visualización,
Registro, educación, información.

Introducción

La realidad aumentada se puede considerar un concepto
tecnológico relativamente nuevo, a pesar de que sus
primeros conceptos fueron concebidos hace mucho tiempo
atrás, pero es hasta la época actual en donde estos
conceptos se puede aplicar de manera práctica dado al
enorme avance que ha tenido la tecnología en los
últimos años[14], [22].

La realidad aumentada consiste en un sistema o
múltiples sistemas que le permitan a un usuario integrar
de manera eficiente el campo del mundo virtual como por ejemplo
información de lugares turísticos e incluso
información técnica, con el campo del mundo real,
dando la posibilidad de interactuar entre estos dos ambientes,
justificando de esta manera el concepto ¨Aumentado¨ dado
que a partir de la realidad el sistema proporciona
información adicional en tiempo real[10], [13], [14],
[20].

Realidad
aumentada

Una definición coloquial propone que la realidad
aumentada es una tecnología en la cual se pretende enlazar
el mundo digital con el mundo real; de manera más formal
según Azuma , la realidad aumentada es "un entorno que
incluye elementos de realidad virtual con elementos del mundo
real coexistiendo en el mismo espacio"[20], [15], [8], [22], [2],
[21].

Tratar de enlazar estos dos aspectos no es tarea
fácil dado que no consiste simplemente en sobreponer las
imágenes o información virtual sobre nuestro mundo
real, por lo que se vuelve necesario diferentes métodos
para lograr dicho objetivo[22].

Es muy importante diferenciar la realidad aumentada de
la realidad virtual, aunque son conceptos que están
estrechamente ligados, existen una gran diferencia que marca la
línea límite entre la una tecnología y la
otra, esta diferencia viene de que al hablar de realidad virtual
se refiere a que el usuario se encuentra completamente inmerso en
un mundo generado por computadora imposibilitándole
interactuar con elementos reales, lo que hace que el sistema
utilice más recursos para generar con precisión
dicho mundo virtual, mientras que la realidad aumentada toma como
base el mundo real y sobre este integra la información
virtual lo que hace que el usuario puedo interactuar con elemento
reales y virtuales a la vez, disminuyendo la utilización
de recursos, pero aumentando la complejidad[22], [14], [13], [3],
[10], [19], [1].

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Figura 1. Continuo
Realidad-Virtualidad

II-A. Características

Para que un sistema sea considerado como una
aplicación de realidad aumentada debe contemplar las
siguientes características:

1. El sistema tiene que combinar el mundo real con el
mundo virtual.

2. Tiene que interactuar en tiempo real.

3. Debe registrarse en las tres dimensiones {x, y, z},
es decir, en el espacio [22], [24], [8], [1].

Con el fin de cumplir con estas características
el sistema está dotado de los siguientes
componentes:

1. Visualización.

2. Ubicación de objetos virtuales en el mundo
real lo que se conoce como registro.

3. Un método de interacción [20],
[24].

II-B. Visualización

La realidad aumentada necesita dispositivos o
métodos que permitan mostrar las imágenes
virtuales, clasificándose en métodos de
visión directos, indirectos y de monitores
externos[22].

II-B1. Métodos de visión directos: Este
método utiliza un espejo semireflectante con el fin de
poder observar el mundo real y además poder proyectar las
imágenes virtuales, en la figura 2 se muestra como es el
método de visión directo[22], [20],
[16].

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Figura 2. Método de visión
directo

II-B2. Métodos de visión indirectos: A
diferencia del método directo, en este método se
cubre totalmente la visión de la persona y se proyectan
imágenes ya procesadas e integradas del mundo real y del
mundo virtual, en la figura 3 se muestra como es el método
de visión indirecto [22], [20].

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Figura 3. Método de visión
indirecto

II-B3. Método de visión con monitores
externos: Este método es similar al anterior en cuanto al
procesamiento de los objetos virtuales y reales, pero con la
diferencia que el dispositivo que recepta las imágenes del
mundo real no se encuentra en el casco si no en dispositivos
externos tales como cámaras y receptores RGB, este
método ya se usa en vídeo juegos tal es el caso del
"Kinect" de Microsoft, el cual se utiliza en la consola Xbox, en
la figura 4 se muestra como es el método de visión
con monitores externos[20], [22], [24], [8].

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Figura 4. Método de visión
con monitores externos

II-C. Registro

El registro consiste en que los objetos virtuales tales
como textos, imágenes en 2D y 3D puedan simular el
comportamiento de un objetos real en cuanto a su posición,
dado que solamente proyectando las imágenes virtuales
sobre el mundo real, el cual era un método de
visión, cuando el usuario mueva su cabeza el objeto se
moverá con él, dado que es solamente una
proyección en tiempo real, pero con la utilización
de registros este problema se ve solucionado y el objeto
conservará su posición, en la figura 5 se muestra
la diferencia del uso del registro[20], [22], [16].

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Figura 5. Registro

Para poder implementar el uso del registro se han
utilizado métodos tales como sensores que captan la
posición de los objetos en el mundo real, también
dentro de estos sensores esta la visión por computadora
que capta los objetos y calcula la distancia a la que se
encuentra dichos objetos; para aplicaciones en campo abierto
donde se necesita la ubicación del usuario de manera
global, se utiliza el Sistema de posicionamiento global
(GPS)[22].

II-D. Interacción

El proceso de interacción es uno de los
más importantes para la comunicación entre el
usuario y el mundo de realidad aumentada, se puede dividir en dos
grupos, los que utilizan marcadores o punteros, y los que
prescinden de marcadores tales como brújulas, GPS, acelero
metro, entre otros[8], [20]. II-D1. Interacción basada en
marcadores : Con marca- dores se refiere a algún tipo de
indicador por el cual es posible manipular o simplemente
proyectar la información aumentada; dependiendo de la
aplicación, los marcadores pueden encontrarse de diferente
manera, se puede encontrar en paletas las cuales se procesan
mediante una cámara con el fin de reconocer patrones, una
vez reconocidos estos patrones se procede a proyectar la imagen,
dado la posibilidad de interactuar con ella[12].

En otras aplicaciones los marcadores están
situados en la punta de los dedos, lo cual permite reconocer los
movimientos con el fin de interactuar con la información
aumentada, en la figura 6 se muestra un ejemplo de marcador
utilizado en la realidad aumentada [20], [8].

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Figura 6. Ejemplo de Marcador

II-D2. Interacción sin marcadores: Esta
técnica de inter- acción se basa en
periféricos externos tales como la geo
localización, acelero metros, utilizados en sistemas de
campo, en los cuales no es necesario interactuar con objetos pero
se necesita información acerca de la ubicación o
datos importantes de un lugar en específico.

Una ventaja de prescindir de los marcadores es el
notable ahorro de recursos en cuanto al CPU para obtener
gráficos en tiempo real, pero la tarea de unir el mundo
virtual con el real se vuelve más complejo[20],
[8].

Realidad
aumentada en la educación

Un objetivo de realizar la implementación de
tecnología en la educación es la integración
de los entornos virtuales y los entornos de realidad aumentada
con la finalidad de que se vuelva una herramienta tan
común como cualquier texto o referencia
bibliográfica, y de cierta forma mejorando la
interacción con la información dado que se puede
tener objetos tangible tales como fichas y tarjetas que pueden
ser utilizados por los estudiantes tanto de educación
primaria, secundaria y superior, desarrollando un interés
mas solido en la cátedra en la que se
aplica[21].

III-A. APLICACIONES DE REALIDAD AUMENTADA EN LA
EDUCACIÓN

Se presenta diferentes proyectos en los cuales se aplica
la realidad aumentada con el fin de mejorar el entorno de la
educación, formando parte de la generación de
Ambientes de Aprendizaje Enriquecido, con el fin de aumentar la
motivación, y sobre todo aumentar la comprensión de
diversos temas que requieren la representación
física de ciertos objetos o fenómenos[21], [7],
[5].

Una de las ventajas de utilizar la realidad aumentada en
la educación y no utilizar la realidad virtual es que el
estudiante no pierde el contexto del mundo real, de esta manera
es posible que él pueda interactuar a su vez con el
docente [21], [12].

III-A1. Magic Book: En una de las aplicaciones de
realidad aumentada más relevante, fue creada por el grupo
HIT2

de Nueva Zelanda, la aplicación consiste en un
libro donde el alumno lo lee a través de un visualizador
el cual le proyecta imágenes relacionadas con la
temática, y en el caso de que el estudiante halle
interés en algún tema en específico se tiene
la posibilidad de ingresar en un ambiente de realidad aumentada
inmersivo, en la figura 7 se muestra un ejemplo de este
sistema[2], [8], [12].

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Figura 7. Magic Book

III-A2. Environmental Detectives y The museum: Son
aplicaciones desarrolladas por Massachusetts Institute of
Technology (MIT), una característica de estas aplicaciones
es que están desarrolladas en formato de juegos , que
permite a los estudiantes integrar información del mundo
real con la información adicional que presenta sus
dispositivos móviles inteligentes[7], [2], [1].

Dado que Environmental Detectives está enfocada
en la utilización en ambientes externos, se utiliza la
tecnología GPS, para poder ubicar el lugar en el cual se
encuentra y la información importante acerca de este
sitio.

La aplicación The museum utiliza la misma
temática pero la diferencia radica en que está
desarrollada para ambientes internos específicos tales
como museos, como su nombre lo indica, por lo cual utiliza
tecnología Wi-Fi[2].

En la figura 8 se muestra la aplicación de este
sistema.

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Figura 8. Environmental
Detectives

III-A3. En la educación superior: Con el fin de
aplicar esta tecnología en la educación superior se
realizó este proyecto el cual vincula diferentes
disciplinas académicas, tales como ingeniería
mecánica y la ingeniería informática usando
desarrolladores como Web3D, para utilizarlo con el fin de la
enseñanza de geometría y matemáticas en la
cual es necesario un entorno en 3D para mejorar su
comprensión[1], [2], [5].

En la figura 9 se presenta la aplicación de este
sistema.

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Figura 9. Enseñanza de
Geometría

Una aplicación importante que se está al
momento desarrollando en Europa específicamente por
¨European Higher Education Area¨, trata acerca de un
laboratorio virtual, el cual permitirá a los estudiantes
de los primeros años interactuar y familiarizarse con
equipos y herramientas de laboratorio que por su nivel de
conocimiento todavía no están en capacidad de
utilizarlos, tales como Osciloscopio, generadores de funciones,
incluso FPGA, pantallas LCD, conversores analógicos y
digitales, lo cual se puede hacer práctica, sin utilizar
estos equipos con el fin de obtener este conocimiento, pero
evitando el mal uso de los equipos reales.

Se puede ver en la figura 10, una placa
electrónica capturada en un ambiente real pero la cual se
accionara mediante la interacción de un usuario de manera
virtual.

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Figura 10. Laboratorio Virtual

III-B. HERRAMIENTAS PARA EL DESARROLLO DE REALIDAD
AUMENTADA

Se han desarrollado algunas herramientas con el fin de
que la realidad aumentada esté al alcance de programadores
y desarrolladores en general, lo que hace posible una gran
difusión de esta tecnología, entre estas
herramientas y uno de sus principal protagonistas en el
desarrollo se encuentra el "Grupo Multimedia EHU3 ", con su
herramienta de desarrollo AMIRE, el cual esta implementado de
manera on-line, con su enfoque principalmente hacia el
área de ingeniería, mediante la
implementación de medios de vídeo y multimedia
vinculados a la realidad aumentada[2], [8], [9].

Mediante estas herramientas se puede establecer una
conexión entre los conceptos teóricos y la
práctica, con la posibilidad de ser modificado
según los intereses del usuario, por eso se abarca como
una herramienta para el desarrollo; en la figura 11 se muestra un
ejemplo en donde se puede visualizar un teléfono
móvil inteligente mostrando información adicional
con el fin de mejorar el desempeño de quien está
trabajando en ese equipo.

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Figura 11. AMIRE aplicado en la
ingeniería Electrónica

Visión del
futuro

El futuro de la tecnología en general está
avanzando a pasos agigantados, de manera de que la
tecnología que en su tiempo es desarrollada solamente con
fines investigativos o militares, tal es el caso de la
tecnología de la NASA, no tarda mucho en implementarse en
la vida cotidiana de todas las personas[4], [6], [9].

La Realidad Aumentada tiene un futuro muy
prometedor,

siendo aplicable en varios ámbitos no
necesariamente educacionales, entre ellos se está
desarrollando herramientas para las visitas a los lugares
arqueológicos importantes pero con la gran ventaja de que
mediante una visualización directa se puede hacer una
reconstrucción virtual del lugar, proporcionando
así información adicional al usuario tanto turista
como arqueólogo[15], [18].

En la medicina también se está
desarrollando esta tecnología

con el fin de realizar cirugías asistidas
brindando de esta manera información importante tales como
los signos vitales y el estado general del paciente a lo largo de
la intervención[23], [11], [17].

De la misma manera en el ámbito del
entretenimiento, tal es que caso de los parques temáticos
de Disney en donde ya se está implementando esta
tecnología para brindar una experiencia única a sus
visitantes[6], [16][6].

Conclusiones

La realidad aumentada es una tecnología que
permite al usuario interactuar con el mundo real y virtual a la
vez, mediante la implementación de diversos sistemas de
visualización, interacción y registro.

Una de las falencias de la educación en los
países en

desarrollo en la falta de material didáctico
relacionado con diferentes cátedras, lo que produce que el
estudiante vaya perdiendo el interés en la
temática, debido a esto grupos de investigación
tales como el HIT y EHU presentan proyectos enfocados en este
campo, haciendo que la información sea interactiva lo cual
mejora notablemente el interés del estudiante, por lo que
la aplicación de estos proyectos en los países en
desarrollo tendría un gran beneficio dado que
aumentaría el nivel educativo y por ende el nivel y estilo
de vida de las personas.

Además de los proyectos ya implementados, existen
a su vez herramientas de desarrollo de la realidad aumentada tal
es el caso de AMIRE, lo cual puede permitir que los ingenieros e
incluso los propios estudiantes desarrollen aplicaciones con
fines específicos, disminuyendo notablemente los costos de
implementación, y a su vez se estará contribuyendo
al desarrollo educativo.

Es muy importante mencionar que la realidad aumentada no
está enfocada precisamente en el campo de la
educación, sino que presenta varios campos en donde su
aplicabilidad es viable, tal es el caso de la medicina, la
milicia, incluso el campo del teatro y del entretenimiento,
generando ambientes fantásticos e interactivos.

Referencias

[1] J. M. Andujar, A. Mejias, and M. A.
Marquez. Augmented Reality for the Improvement of Remote
Laboratories: An Augmented Remote Laboratory. Education, IEEE
Transactions on, 54(3):492 – 500, August 2011.

[2] X. Basogain, M. Olabe, K. Espinosa, C.
Rouèche, and J. C. Olabe. Realidad Aumentada en la
Educación: Una tecnología emergente. Último
acceso 2 octubre 2010) http://www. anobium.
es/docs/gc_fichas/doc/6CFJNSalrt. pdf, 2007.

[3] C. Boj and D. Díaz. La
hibridación a escena: Realidad aumentada y teatro. UNAM.
MX. Revista Digital Universitaria, 8(6), 2007.

[4] K. Chintamani, A. Cao, R. D. Ellis, and
A. K. Pandya. Improved Tele- manipulator Navigation During
Display-Control Misalignments Using Augmented Reality Cues.
Systems, Man and Cybernetics, Part A: Systems and Humans, IEEE
Transactions on, 40(1):29 – 39, January 2010.

[5] P. V. E. Duarte, H. T. Gómez,
and J. R. Toro. Estrategias de visualización en el
cálculo de varias variables. Revista Educación y
Pedagogía,

18(45):119 – 131, 2006.

[6] F. Farbiz, A. D. Cheok, W. Liu, Z.
Zhou, K. Xu, S. Prince, M. Bi- llinghurst, and H. Kato. Live
three-dimensional content for augmented reality. Multimedia, IEEE
Transactions on, 7(3):514 – 523, June 2005.

[7] M. A. A. Figueroa. Modelo de objetos de
aprendizaje con realidad aumentada. Revista Internacional de la
Educación en Ingeniería, 5(1):1

– 7, 2012.

[8] R. Garrido and A. García-Alonso.
Técnicas de Interacción para Sistemas de Realidad
Aumentada. In Proceedings of 2nd Annual Meeting, JOREVIR 2008,
2008.

[9] S. Henderson and S. Feiner. Exploring
the Benefits of Augmented Reality Documentation for Maintenance
and Repair. Visualization and Computer Graphics, IEEE
Transactions on, 17(10):1355 – 1368, October
2011.

[10] M. I., i Melchor Herrero, and G. A.
García. Realidad Aumentada: ARToolKit para
animación de personajes.

[11] M. C. Juan, M. Alcaniz, C. Monserrat,
C. Botella, R. M. Banos, and B. Guerrero. Using augmented reality
to treat phobias. Computer Graphics and Applications, IEEE,
25(6):31 – 37, November 2005.

[12] S. H. Lee, J. Choi, and J.-I. Park.
Interactive e-learning system using pattern recognition and
augmented reality. Consumer Electronics, IEEE Transactions on,
55(2):883 – 890, May 2009.

[13] D. Levis. ¿ Qué es la
realidad virtual, 1997.

[14] T. Maldonado. Mundo virtual y mundo
real. Debats, (84):20 – 27, 2004. [15] M. Martínez
and G. Muñoz. El uso de bocetos multimedia para
diseñar interfaces de realidad aumentada para visitas
guiadas.

[16] M. R. Mine, J. van Baar, A.
Grundhofer, D. Rose, and Y. Bei. Projection- Based Augmented
Reality in Disney Theme Parks. Computer, 45(7):32– 40, July
2012.

[17] N. Navab, T. Blum, W. Lejing, A. Okur,
and T. Wendler. First Deployments of Augmented Reality in
Operating Rooms. Computer, 45(7):48 – 55, July
2012.

[18] A. S. Navia. Realidad aumentada sobre
web y vídeo en tiempo real: Plataforma de trabajo
colaborativo para asistir al diseño arquitectónico.
In Congreso SIGraDI, volume 14.

[19] A. Ruiz, C. Urdiales, J. A.
Fernández-Ruiz, and F. Sandoval. Ideación
Arquitectónica Asistida mediante Realidad Aumentada.
Innovación en Telecomunicaciones, 1, 2004.

[20] R. F. Santiago, D. G.
Gutiérrez, and S. R. García. Realidad Aumentada.
[21] M. P. O. A. Título and J. P. R. Lomuscio. Realidad
aumentada para el aprendizaje de ciencias en niños de
educación general básica. 2011. [22] A. A. Toro.
Modelo de Contexto para Realidad Aumentada.

[23] C. T. Yeo, T. Ungi, P. U-Thainual, A.
Lasso, R. C. McGraw, and G. Fichtinger. The Effect of Augmented
Reality Training on Percu- taneous Needle Placement in Spinal
Facet Joint Injections. Biomedical Engineering, IEEE Transactions
on, 58(7):2031 – 2037, July 2011.

[24] L. B. Zamora. Virtual Empresa:
Creación de contenidos digitales implementando Realidad
Aumentada.

 

 

Autor:

Ochoa Guaraca Mario Esteban

Universidad Politécnica Salesiana

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