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TESIS DOCTORALES

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Development and Improvement of Optical Tracking Methods towards Registering the Deformations of 3D Non-Rigid Bodies in Real Time for Augmented Reality Applications

La Realidad Aumentada (RA) es una tecnología que busca añadir objetos virtuales en el mundo real, mostrando al usuario el conjunto de objetos (virtuales y reales) como un solo mundo. Para ello, es necesario alinear correctamente los objetos reales y virtuales, lo que incrementa la eficiencia de la RA. La solución a este problema es conocido como tracking. El tracking de un objeto consiste en determinar en cualquier instante la posición y orientación de la cámara relativas a la escena. Los sensores ópticos son los más usados para resolver el tracking debido a su bajo coste de implementación. Sin embargo, no siempre es posible ofrecer robustez, precisión y un bajo coste computacional al mismo tiempo.

Esta tesis desarrollada en Ceit-IK4 y Tecnun en la línea de investigación del Departamento de Mecánica Aplicada, aborda la mejora y desarrollo de las principales técnicas de seguimiento óptico, principalmente las orientadas a la detección de deformaciones de objetos. Primero, se ha gestionado el tracking de superficies planas rígidas y deformables a través de cámaras monoculares, y después se ha desarrollado la estimación de las deformaciones de objetos mediante un dispositivo más complejo, una cámara RGB-D.

Los sistemas de tracking basados en marcadores tienen el problema de no soportar oclusiones. Así, esta tesis plantea un nuevo diseño de marcador personalizable que ofrece robustez frente a oclusiones. Asimismo, para controlar las deformaciones de las superficies, esta tesis propone una solución que calcula tanto la posición de la cámara como la deformación simultáneamente. Igualmente, se ha desarrollado un tracking robusto para la reconstrucción de la estructura 3D de objetos deformables a través de dos formulaciones físicas distintas. Una ofrece un correcto comportamiento físico y bajo coste computacional, mientras que otra alcanza mayores niveles de precisión a cambio de mayor procesamiento.

Además, todas las soluciones descritas tienen el factor común de ejecutarse en tiempo real, propiedad clave para que la respuesta visual de una aplicación RA sea fluida.

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