SHIVA


Entidad financiadora: 

La actuación ha sido objeto de una ayuda con carga al presupuesto de gastos del Ministerio de Economía, Industria y Competitividad, expediente RTC-2016-5295-7. Convocatoria 2016 Retos‐Colaboración del Programa Estatal de Investigación, Desarrollo e Innovación Orientada a los Retos de la Sociedad, en el marco del Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2013‐2016.


Fecha comienzo: 
De Jueves, 1 Septiembre 2016 hasta Viernes, 21 Diciembre 2018
Estado: 
En ejecución
SISTEMA DE VISUALIZACION HIBRIDO DE REALIDAD VIRTUAL Y AUMENTADA DE ALTA RESOLUCION Y COMPACIDAD

El objetivo del proyecto es diseñar y fabricar un primer prototipo de un sistema de visualización híbrido para Realidad Virtual y Realidad Aumentada, de gran campo angular, alta resolución, gran compacidad y excelente ergonomía.

La tecnología del proyecto SHIVA se enmarca en los sistemas de visualización de información mediante proyección cercana al ojo (o NTE = Near-to-Eye ). Tradicionalmente, estos sistemas consisten en uno o más pantallas con sus correspondientes sistemas ópticos para formar la imagen de los mismos en una pantalla virtual que será visualizada por el usuario, y un casco que proporciona soporte estructural a todos los componentes, y permite sujetar el conjunto a la cabeza del usuario. Además, el sistema puede contar con un sistema de seguimiento de la pupila ( eye-tracker ) y / o un sistema de seguimiento de la cabeza ( head tracker) )), que permite modificar la imagen que proporciona la pantalla para adaptar los movimientos del usuario, puede solicitar una experiencia “tridimensional” e inmersiva .

Existen actualmente dos tipos de sistemas de visualización NTE, los de Realidad Virtual (en adelante RV), en el usuario que solo observa la información de las pantallas, y los de Realidad Aumentada (en adelante RA), en los que esa información se presenta superpuesta con la visión natural del individuo. Mientras que la RA puede restringirse a mostrar información que requiere el usuario, en la variante limitada Realidad Mixta (en adelante RM) los objetos reales interactúan con la información virtual superpuesta.

En la actualidad, los sistemas de RV y RA están teniendo, de forma independiente, un gran auge, debido a las grandes mejoras tecnológicas y reducción de costos en el núcleo de proceso, sensores de movimiento, y pantallas de alta resolución, que están haciendo posible el advenimiento de productos comerciales de gran calidad a costos adecuados para el mercado de consumo.

En un futuro sería muy deseable que ambas tecnologías convergieran hacia un solo dispositivo híbrido de RV y RA, conmutable entre las dos funcionalidades, que permita disfrutar de las utilidades y capacidades de ambas sin tener que cambiar de visor. De esta manera, el aislamiento del entorno adyacente que trae la RV quedaría resuelto al poder conmutar a RA, y el campo mayor angular propio de la RV (necesario para una experiencia realmente "inmersiva") aumenta mucho las posibilidades de mostrar información de la RA .inmersiva”) aumentaría mucho las posibilidades de mostrar información de la RA.

Sin embargo, un día de hoy los sistemas de visualización de RV y RA tienen parámetros muy diferentes, que impiden su convergencia, como son:

  • Los sistemas de RV inmersivos necesitan un gran campo angular (Campo de visión, FOV) pero son muy voluminosos y poco ergonómicos, lo que hace que sea difícilmente utilizable para RA (donde el usuario usa en presencia de otras personas).inmersivos necesitan un gran campo angular (Field of View, o FOV) pero son muy voluminosos y poco ergonómicos, lo que los hace difícilmente utilizables para RA (donde el usuario los emplea en presencia de otras personas).
  • Los sistemas de RV actuales tienen muy baja latencia pero tienen un elemento externo fijo al suelo para realizar el seguimiento no solo angular sino también posicional de la cabeza (head-tracker). Esto los hace no portátiles y por tanto incompatibles con el modo en RA.head-tracker). Esto los hace no portables y por tanto incompatibles con el modo en RA.
  • Los sistemas de RA más compactos tienen un campo angular muy pequeño o son monoculares, lo que los inválidos para RV inmersiva y estereoscópica.inmersiva y estereoscópica.
  • Los sistemas de RA actuales ejecutan el seguimiento de objetos y marcadores para aplicaciones de RM con una latencia grande, incompatible con su uso como sistema de head-tracker posicional en modo de RV.head-tracker posicional en modo de RV.

Para lograr el sistema híbrido RV-RA , el proyecto SHIVA tiene los siguientes objetivos específicos:

  • Diseño y fabricación de óptica forma libre multicanal de reflexión total interna de muy alta compacidad (espesor <20 mm), alta resolución (> 11 pixeles / grado) y gran campo angular (> 100 grados).
  • Desarrollo de tracker con latencia <10 ms usando pantallas a> 70 fps, técnicas de predicción y time-warping avanzado, y estrategias de direccionamiento de las pantallas con mínima latencia.
  • Estudio de viabilidad para obtener un rastreador posicional con precisión <10 mm a partir de la fusión de sensores inerciales y procesados ​​de imágenes de cámaras.
  • Diseño y desarrollo de una electrónica de control de vídeo bidireccional para sistema de RV y RA.
  • Desarrollo de un sistema de calibración para obtener algoritmos de mapeado para sistema de RV y de RA.
  • Desarrollo de aplicaciones de demostración para RV, RA y RM, incluyendo la interfaz de usuario para conmutación entre RV y RA.
Ingeniería óptica