Gli studi nel campo della Realtà aumentata , nel corso degli anni, si sono hanno interessato i campi d'applicazione più disparati; Le prime ricerche sono state certamente frenate da tecnologie non ancora adeguate agli scopi, ma, negli ultimi anni il forte sviluppo nei settori dell’informatica e dell’elettronica, sia in termini di prestazioni che in termini di disponibilità di strumenti adeguati, ha permesso notevoli passi avanti.
Di seguito una excursus sulle applicazioni AR in svariati campi, dal biomedico all’addestramento civile o militare, dall’intrattenimento fino ad arrivare alle applicazioni industriali.
MEDICINA
E’ certamente uno dei più importanti ambiti di applicazione per i sistemi basati su AR. Le applicazioni si concentrano soprattutto sulla chirurgia: Computer Aided Surgey, Training del chirurgo e in pianificazione pre-operatoria [11] .
L’operazione chirurgica viene guidata tramite immagini, le quali vengono sovrapposte visivamente al paziente da operare, o proiettate davanti agli occhi del chirurgo per evitare che questi distolga l’attenzione dalla zona da operare per guardare un monitor (Figura 4-27). Le immagini possono essere acquisite tramite scansioni di tipo tomografia computerizzata (CT) o MRI (magnetic resonance imaging), e dallo studio di queste viene pianificato l’intervento. È anche possibile creare da tali immagini delle versioni in 3D.
Figura 4-27: applicazione dell’AR in campo medico
Un’altra applicazione AR in campo medico riguarda le immagini agli ultrasuoni, grazie alle quali è permesso osservare un’immagine 3D renderizzata del feto sovrapposta all’addome della donna [12] :
Le interfacce AR permettono di sovrapporre le immagini virtuali al corpo del paziente permettendo cosi al medico di praticare con maggiore precisione procedure complesse quali, laparoscopie [13] , operazioni di chirurgia al cervello o biopsie (Figura 4-28).
Figura 4-28: Esempi di operazione chirurgica in Realtà Aumentata (IRCAD).
MILITARE
La AR ha avuto un notevole sviluppo grazie agli ingenti investimenti in campo militare. Nell’aviazione vengono utilizzati schermi nelle carlinghe che fanno comparire informazioni sul vetro della frontale del posto di pilotaggio (cockpit canopy) o sul visore dell’elmetto del pilota Figura 4-29.
Altro esempio di uso dell’AR in quest’ambito è fornito da SIMNET [14] , un sistema di simulazione di giochi di guerra, dove i militari sono equipaggiati con degli elmi dotati di visore con display, che permette loro di ottenere informazioni aggiuntive, rispetto alla scena normale.
Bruegge et al. (2004) [15] , per le applicazioni militari, citano invece il più recente progetto BARS, finalizzato al trasferimento di informazioni strategiche e tattiche in formato 3D da un comando centrale ai soldati.
L'Agenzia spaziale europea (ESA) sta lavorando su un sistema di realtà aumentata per il supporto agli astronauti in caso di emergenze mediche durante la missione spaziale, CAMDASS (Computer Assisted Medical Diagnosis and Surgery System)[16] .
Una bibliografia di riferimento aiuta innanzitutto a individuare e identificare correttamente il problema in base ai sintomi e a quanto è direttamente osservabile. Fatto questo, uno schermo frapposto tra medico improvvisato e paziente guida il chirurgo combinando le immagini di riferimento generate dal computer alle immagini del paziente visualizzate.
Il sistema è provvisto di una sonda a ultrasuoni capace di "guardare" all'interno del paziente, guidata da una telecamera a infrarossi e da marker posizionati sulla pelle del paziente, il cui corpo viene associato ad un altro virtuale. Le immagini vengono visualizzate sulla parte superiore del corpo, attraverso il casco-display, fornendo all'operatore un'assistenza continua su ciò che si dovrebbe vedere.
Figura 4-30: progetto CAMDASS
FLUIDODINAMICA
Grazie all’AR, è possibile visualizzare i risultati di analisi fluidodinamiche direttamente sovrapposte all’oggetto dell’indagine. La metodologia prevede innanzitutto l’impiego delle tecniche di reverse engineering per ottenere il modello 3D di un prodotto esistente. Sul prodotto viene dunque effettuata l’analisi desiderata, che nel caso studio presentato in Figura 4-31 è un’analisi aerodinamica. I risultati della simulazione sono stati importati in un post-processor, grazie al quale si è potuto realizzare una adeguata scelta dei parametri di visualizzazione, in modo da rendere quanto mai efficace ed evocativa la visualizzazione dei dati stessi. La metodologia proposta termina con la fase di visualizzazione dei dati in Vtk4AR [17] , il software per la visualizzazione scientifica in AR sviluppato presso il Dipartimento di Meccanica dell’Università della Calabria. In questa fase è necessario effettuare la conversione dei dati in un formato compatibile con Vtk4AR e la preparazione del set-up con la disposizione dei marker necessari al sistema di videotracking.
Figura 4-31: applicazione dell’AR in fluidodinamica
DESIGN REVIEW
È possibile utilizzare la Realtà Aumentata per arricchire i disegni tecnici dei dati di analisi agli elementi finiti effettuati sugli oggetti disegnati (Figura 4-32a), di annotazioni multimodali, di contenuti integrativi dal web, o per aggiungere al disegno la resa 3D del progetto (Figura 4-33). Ancora, con l’AR si possono effettuare analisi FEM in tempo reale, come visualizzato in Figura 4-32b, per osservare i risultati del rapporto stress/deformazione in maniera ‘touch and see’ [18] .
INTRATTENIMENTO
Per le applicazioni in questo campo si pensi ad esempio alle previsioni del tempo in televisione, dove alle spalle del presentatore si vedono delle mappe che mostrano il tempo variabile, effetto generato tramite la tecnica chroma-keying, o alla misura della distanza del giocatore dalla porta durante una partita di calcio, o ancora alla pubblicità (Figura 4-34).
Figura 4-34: applicazione dell’AR nell’entertaining
CULTURA
L’AR si applica molto bene nei musei, permettendo di migliorare l’esperienza culturale dei visitatori: essi possono visualizzare tutte le informazioni dell’opera che stanno ammirando, direttamente accanto ad essa, qualora indossino degli HMD. Oppure, nei siti archeologici, si è pensato di usare l’AR per effettuare una ricostruzione di opere, di cui ormai sono rimasti solo dei resti, contestualizzata nell’ambiente di appartenenza [19] (Figura 4-35).