Pobierz artykuł PDF

ROZSZERZONA RZECZYWISTO W E-BIZNESIE
MARIA PIETRUSZKA,
Politechnika Łódzka
MARIAN NIEDWIEDZI
SKI
Uniwersytet Łódzki
Streszczenie
W istniejących modelach e-biznesu wiĊkszoĞü stron internetowych udostĊpnia
potencjalnemu klientowi tylko obrazki i ograniczoną informacjĊ o produkcie lub
usłudze. Stąd czĊsto klient nie jest w stanie wyobraziü sobie czy produkt bĊdzie pasował do rzeczywistego otoczenia. Problem ten rozwiązuje rzeczywistoĞü rozszerzona, wymagająca komputera PC lub inteligentnego telefonu komórkowego i odpowiedniego oprogramowania. DziĊki temu klient moĪe umieszczaü trójwymiarowe
wirtualne przedmioty w tym miejscu rzeczywistej (fizycznej) przestrzeni, w którym
chciałby je mieü po zakupie lub uzyskiwaü informacje o sklepach, restauracjach i innych obiektach w czasie wĊdrówki po mieĞcie. Artykuł omawia podstawowe problemy rzeczywistoĞci rozszerzonej oraz przykłady zastosowania jej w e-biznesie.
Słowa kluczowe: Rozszerzona rzeczywisto, e-biznes
1. Wprowadzenie
W 1994 roku Paul Milgram i Fumio Kishino wprowadzili koncepcj Kontinuum Wirtualnoci
(VC – Virtuality Continuum) [3]. Na jednym kocu umiecili wiat rzeczywisty (fizyczny), na
drugim wiat wirtualny (wygenerowany przez komputer), pomidzy nimi znalazła si rzeczywisto mieszana łczca w jednym obrazie obiekty rzeczywiste i wirtualne. Od tego czy w obrazie
przewaa rzeczywisto czy wirtualno zaley czy mamy do czynienia z rzeczywistoci rozszerzon o obiekty wirtualne (AR – Augmented Reality), czy z wirtualnoci rozszerzon o obiekty
rzeczywiste (AV – Augmented Virtuality).
Do niedawna AR była przede wszystkim tematem bada akademickich, natomiast nie było to
pojcie ogólnie znane i nie były dostpne tanie komercyjne zastosowania. AR uywano do kosztownych zastosowa militarnych, automatyki przemysłowej, parków tematycznych, telewizji
sportowej. Wynikało to przede wszystkim z wysokich wymaga odnonie narzdzi programistycznych i sprztu. Tradycyjnie, obrazy AR s ogldane za porednictwem specjalnych okularów
lub wywietlaczy montowanych na głowie (ang. HMD – head mounted display) i przetwarzane
przez mobiln jednostk obliczeniow (rys. 1). Uytkownik ma moliwo interakcji z wirtualnym
obiektem za pomoc myszy, rkawicy cyfrowej, pióra, przycisków lub specjalnie zaprojektowanych wizualnych markerów.
Komputery osobiste posiadaj obecnie odpowiednio due moce obliczeniowe i wyposaenie
(kamera internetowa), aby mogły by na nich uruchamiane aplikacje AR stosowane w rónorodnych dziedzinach, na przykład w medycynie, architekturze, komunikacji, szkolnictwie, sztuce,
rozrywce, reklamie [1] i e-biznesie, w którym zastpuj tradycyjne sklepy internetowe [2]. Jest to
moliwe take przy uyciu inteligentnych telefonów komórkowych z kamer [5]. Twórcy takich
105
Maria Pietruszka, Marian NiedĨwiedziĔski
Rozszerzona rzeczywistoĞü w e-biznesie
aplikacji kieruj si załoeniem, e dla klienta istotne jest sprawdzenie czy produkt bdzie pasował
do otoczenia, w którym si znajdzie. Dlatego wirtualny model produktu włczany jest do obrazu
zarejestrowanego przez kamer.
W kolejnych czciach artykułu przedstawiona zostanie technologia AR, jej najpopularniejsze
zastosowania w e-biznesie i obecne bariery. Urzdzenia typu HMD nale wprawdzie do tradycyjnego sprztu AR, lecz barierami dla ich upowszechnienia s wysoka cena i słaba ergonomia.
Uytkownik nie czuje si swobodnie w kasku na głowie. Dlatego w artykule przedstawione
zostan technologie uywajce kamer internetowych i z kamerami w mobilnych telefonach.
Rys. 1. Zwiedzanie miasta przy uĪyciu okularów AR i komputera przenoĞnego w plecaku
ródło: [4].
2. Technologia AR
Technologia AR posiada kilka kluczowych elementów:
• rozpoznawanie gdzie aktualnie znajduje si uytkownik, fizycznie lub wirtualnie, i na co
patrzy,
• akwizycja obrazu wiata rzeczywistego,
• akwizycja danych ze wiata wirtualnego,
• połczenie obu typów danych na jednym obrazie.
2.1. Markery i kamery
Marker jest obrazkiem wydrukowanym na papierze, umieszczanym tam gdzie chcemy zobaczy przedmiot wirtualny. Zwykle marker jest czarno-biały, a jego dese wskazuje orientacj
przedmiotu wirtualnego w rzeczywistej (fizycznej) przestrzeni (rys. 2). Markery mog by:
• nieruchome – wtedy obserwator musi by mobilny,
• ruchome – obserwator jest nieruchomy, zwykle siedzi przed komputerem i obracajc marker oglda przedmiot wirtualny z rónych stron.
Dodatkowy marker pozwala zobaczy wybrane elementy przedmiotu, np. ukryte w jego wntrzu.
106
POLSKIE STOWARZYSZENIE ZARZĄDZANIA WIEDZĄ
Seria: Studia i Materiały, nr 29, 2010
Aby uycie markera miało sens, musi on by widoczny w polu widzenia kamery. Moe to by
kamera internetowa komputera PC lub kamera inteligentnego telefonu komórkowego (SmartPhone). Oprogramowanie rozpoznaje kształt i orientacj markera w obrazie rejestrowanym przez
kamer i w tym miejscu nakłada na obraz przedmiot wirtualny (rys. 2).
Rys. 2. Przykładowe markery (lewy) i zrzut ekranowy aplikacji ARBase działającej na komputerze
PC z kamerą internetową (prawy); tor z jadącym samochodem (obiekt wirtualny) widoczny jest na
markerze
ródło: K. Szczerba, Politechnika Łódzka.
2.2. Narzdzia programistyczne
Wraz z rozwojem technologii AR pojawiło si wiele programów narzdziowych, take zawierajcych funkcje rozpoznawania markerów w strumieniu danych video. Róni si one jzykami
programowania, bibliotekami graficznymi, liczb rozpoznawanych markerów.
Najpierw były to biblioteki narzdziowe przeznaczone tylko na komputery PC. Najbardziej
znany jest ARToolKit, napisany przez Hirokazu Kato (1999r) w jzyku C na platformy Windows,
Linux i MacOs, który stał si wzorem dla innych projektów. Potem niektóre frameworki AR
zaczły wspiera zarówno tworzenie aplikacji AR na komputery PC jak i na urzdzenia mobilne.
Przykładem jest Studierstube 4 opracowany w Politechnice w Grazu, który umoliwiał przeniesienie istniejcych aplikacji PC na mobilne telefony [6]. Niestety, takie rozwizanie tworzyło wolne
i niestabilne oprogramowanie AR, co wynikało midzy innymi ze znacznie mniejszej pamici
i dłuszego czasu dostpu do niej w urzdzeniach mobilnych. Aby poprawi parametry mobilnych
aplikacji AR utworzono Studierstube ES, który uwzgldnia specyficzne wymagania urzdze
mobilnych takie jak mała pami i asymetryczna technika klient-serwer. Umoliwiło to uruchamianie aplikacji AR z czstotliwoci 20 ramek na sekund. Obecnie ten kierunek rozwoju narzdzi programistycznych AR jest preferowany.
107
Maria Pietruszka, Marian NiedĨwiedziĔski
Rozszerzona rzeczywistoĞü w e-biznesie
3. E-biznes wzbogacony o rzeczywisto rozszerzon
3.1. Internetowy sklep AR na platform PC
W architekturze klasycznego sklepu internetowego wystpuje strona domowa, strona wyboru
towaru i strona potwierdzenia zakupu. Strona domowa prezentuje asortyment sklepu. Powinna
posiada intuicyjny interfejs, aby uytkownik łatwo dotarł do szukanego towaru. Zadaniem strony
wyboru towaru jest podanie jego ceny i specyfikacji. Strony te wywietlaj teksty i obrazki.
Na Uniwersytecie Kun Shan w Tajwanie powstał projekt sklepu internetowego AR, którego
architektur rozszerzono o stron podglądu towaru i stron wydruku markera [2]. Uytkownik,
który zapoznał si ze specyfikacj towaru, na stronie jego wyboru moe klikn na przycisk
„Drukuj marker”, który przełczy go do okienka ustawie wydruku markera. Majc marker (rys.
3a) moe zobaczy jak wybrany towar bdzie si prezentował w pomieszczeniu, w którym si
znajduje. Kliknicie na przycisk „Podgld” przełczy uytkownika do strony podgldu, na której
powinien klikn migocc ikon kamery internetowej. Spowoduje to aktywacj kamery. Teraz
naley połoy marker w miejscu przeznaczenia kupowanego towaru, wycelowa w niego kamer
(rys. 3b) i klikn przycisk „przechwy”. Spowoduje to przechwycenie obrazu z kamery, automatyczne obliczenie współrzdnych markera i precyzyjne nałoenie w tym miejscu wirtualnego
modelu towaru (rys. 3c). Jeeli uytkownik uwaa, e produkt dobrze prezentuje si w jego domu,
moe potwierdzi jego zakup klikajc przycisk „Potwierd”.
Interfejs wykonano w programie Flash, natomiast pozostałe funkcje aplikacji (tzn. przejcia
midzy stronami i obsług AR) w programie Director i jego jzyku programowania Lingo.
a)
b)
108
POLSKIE STOWARZYSZENIE ZARZĄDZANIA WIEDZĄ
Seria: Studia i Materiały, nr 29, 2010
c)
Rys. 3. Internetowy sklep AR sprzedający kopie obrazów: a) marker, b) uĪytkownik kieruje kamerĊ
internetową na marker, c) na obrazie przechwyconym z kamery w miejscu markera nakładana jest
wirtualna trójwymiarowa ramka z wybranym obrazem Mony Lizy
ródło: [2].
3.2. Internetowy sklep AR na mobilny telefon
W tradycyjnym modelu handlu online wystpuje jednokierunkowe liniowe powizanie midzy elementami procesu, np. projektant → dostawca → konsument. Przykładowo projektanci
dostarczaj dostawcom mebli usługi projektowe. Dostawcy oferuj konsumentom wyprodukowane
meble i usług dostawy. Załómy, e klient przyjdzie do punktu sprzeday detalicznej, aby kupi
stolik. Znalazł taki, który mu si spodobał, ale jego kolor nie pasuje do mebli w pokoju. Pyta wic
sprzedawc o inny kolor i otrzymuje negatywn odpowied, poniewa w tym modelu handlu
klient nie ma wpływu na projektowanie i produkcj mebli.
Rozwizaniem tego problemu moe by zaprojektowanie systemu informatycznego w oparciu
o architektur zorientowan na usługi – SOA (ang. Service-Oriented Architecture), której serwisy,
komunikuj si ze sob na zasadzie zapytanie-odpowied. Na uniwersytecie w Sydney powstał
projekt o nazwie ARF-Shop, w którym zastosowano równie technologi AR [7]. Uytkownik
powinien mie inteligentny telefon z zainstalowan aplikacj ARF-Shop i wydrukowany marker.
Na ekranie telefonu wywietlany jest wirtualny mebel zgodnie z lokalizacj markera w pokoju
(rys. 4). Klientka moe przej si po pokoju, aby zobaczy wirtualny mebel z rónych stron, lub
przesun marker, aby zobaczy wirtualny mebel w innym miejscu. Aplikacja umoliwia równie
zmian koloru, rozmiaru i stylu mebla poprzez operowanie mobilnym telefonem.
109
Maria Pietruszka, Marian NiedĨwiedziĔski
Rozszerzona rzeczywistoĞü w e-biznesie
Rys. 4. Zakup mebli za poĞrednictwem e-biznesowego systemu ARF-Shop: klientka uĪywa
go w domu posługując siĊ telefonem komórkowym i markerem wydrukowanym na papierze
ródło: [7].
Rys. 5 przedstawia Framework ARF-Shop. Po stronie konsumenta komponent Kontroler dostarcza interfejs umoliwiajcy uytkownikowi sterowanie zdarzeniami takimi jak ogldanie
wirtualnych mebli, komunikowanie si z projektantami itp. Poniej znajduje si seria komponentów realizujcych wyszukiwanie i ogldanie wirtualnych mebli. Komponent Przechwycenie
współpracuje z kamer telefonu, aby przechwyci rejestrowany przez ni obraz oraz rozpozna
w nim kształt i lokalizacj markera. Dziki komponentowi Rendering dane trójwymiarowego
modelu mebla s przetwarzane na jego dwuwymiarowy obraz nakładany na obraz pokoju
w miejscu markera. Komponent Komunikacja dostarcza konsumentowi kanały komunikacji
z projektantami i dostawcami: werbalnej przez chat, przez obrazy wideo lub video konferencje.
Komponent Audio/Video mógłby udostpnia zarówno komunikacj jak i przechwytywanie obrazu
markera.
Serwisy projektanta i dostawcy zawieraj analogiczne komponenty: Komunikacja dostarcza
kanały komunikacji, Kontroler – interfejs uytkownika. Komponent Kontener enkapsuluje seri
serwisów charakterystycznych dla uczestnika procesu. W przypadku dostawcy s to zamówienia
online i przekazywanie produktów do serwisu konsumenta, dostarczanie projektantom informacji
o aktualnych materiałach i istniejcych modelach mebli. Komponent Procesor Informacji transportuje dane midzy systemem, konsumentem, projektantem, dostawc.
Komponent Security zawiera sub-komponenty koncentrujce si na bezpieczestwie płatnoci, zabezpieczeniu danych osobowych uytkownika przed nieautoryzowanym uyciem
i zabezpieczeniu praw autorskich.
110
POLSKIE STOWARZYSZENIE ZARZĄDZANIA WIEDZĄ
Seria: Studia i Materiały, nr 29, 2010
Marker
Rendering
Przechwycenie
Audio/Video
Komunikacja
Serwis projektanta
Komunikacja
Serwis projektanta
Komunikacja
Serwis kontenera
Konsument
Kontroler
Procesor Informacji
Serwis kontenera
Procesor Informacji
Kontroler
Kontroler
Serwis inteligencji
Rys. 5. Framework e-biznesowego systemu ARF-Shop
ródło: [7].
3.3. Layar – przegldarka i platforma AR
Holenderska firma SPRXmobile uruchomiła pierwsz na wiecie przegldark AR o nazwie
Layar, na telefony mobilne z systemem Android OS oraz iPhone 3GS. Telefon musi mie połczenie z Internetem, kamer, GPS i kompas. Dziki temu uytkownik moe w czasie rzeczywistym
oglda na wywietlaczu telefonu cyfrow informacj naniesion na obraz zarejestrowany kamer.
Moe to by informacja o pobliskich sklepach, restauracjach, mieszkaniach wystawionych na
sprzeda. Pocztkowo przegldarka była dostpna tylko na terenie Holandii. Od sierpnia 2009 r.
jest dostpna na całym wiecie. Obecnie korzysta z niej ponad 2000 organizacji.
Z reguły informacja dostarczana do telefonu ma form tekstow, czasem uzupełnion obrazkiem, lecz moe mie równie form obiektu trójwymiarowego. Pochodzi z warstwy (ang. layer),
która jest równowana stronom internetowym w normalnych przegldarkach. Warstwa składa si
z trzech czci: definicji warstwy, listy punktów zainteresowania POI (ang. POI – Point of Interest) znajdujcych si w polu widzenia i lokalizacji poszczególnych POI. Definicja warstwy jest
jej kluczowym komponentem, poniewa dostarcza widzowi tytuł, ogólny widok warstwy, a take
meta-tagi i lokalizacj serwisu webowego (hostingowego), w którym obsługiwane s dane.
111
Maria Pietruszka, Marian NiedĨwiedziĔski
Rozszerzona rzeczywistoĞü w e-biznesie
Tymczasowa strona
internetowa Layar
Dane GPS
Aplikacja Layar
Developer
Daj warstwy
Daj punkty
zaintersowania
Dane
Layar
Warstwa API
serwisu
Flickr
API
Flickr
layar
Daj punkty
zaintersowania
Daj warstwy
Daj punkty
zaintersowania
Rys. 6. Ideowy schemat działania systemu Layar AR
ródło: [5].
Rys. 7. Przykładowe warstwy Layar: Seeda Launch (lewa) i Valentinian screen shot (prawa)
Ideowy schemat działania Layar pokazuje Rys. 6. Najpierw serwisy lokacyjne telefonu (np.
kompas i GPS) okrelaj, gdzie aktualnie jest uytkownik. Nastpnie system identyfikuje lokalny
punkt zainteresowania i otrzymuje informacj o nim z rónych stron internetowych, takich jak
Flickr – hostingowa strona fotograficzna, Wikipedia, itd. Tymczasowa strona internetowa Layar
przesyła dane do telefonu i programu AR w celu ich wywietlenia.
112
POLSKIE STOWARZYSZENIE ZARZĄDZANIA WIEDZĄ
Seria: Studia i Materiały, nr 29, 2010
API Layar umoliwia developerowi tworzenie nowych warstw. Aktualnie opublikowano 375
warstw, a ponad 1200 warstw jest przygotowywanych. Mona je podzieli na warstwy serwisowe
dla marketingu i warstwy dla organizacji (rys. 7).
Przykładami warstw serwisowych s IN-N-Out i Voodoo. Pierwsza warstwa jest serwisem,
który znajduje restauracje sieci hamburgerów w Kaliforni i udostpnia ich menu. Druga warstwa
wspomaga festiwal Voodoo Rock w Nowym Orleanie. Pomaga sprawdzi czy dany artysta
włanie wystpuje, znale jedzenie, napoje, pokój.
Przykładem warstw tworzonych dla organizacji s (rys. 7):
• Seeda Launch layer – utworzona jako element kampanii promocyjnej nowego singla SEEDA – znanej japoskiej gwiazdy rap i hip-hop. W tygodniu poprzedzajcym wydanie
płyty uytkownicy Layar mog posłucha jako pierwsi fragmentu utworu i zobaczy wiadomo video od SEEDA pod warunkiem, e znajd si odpowiednio blisko trzech głównych lokalizacji w Japonii (np. Tokyo Tower).
• Valentines screen shot layer – uytkownicy mog tworzy walentykowe fotoramki
z obiektami 3D, a nastpnie wygra nagrod fundowan przez 15 restauracji i sklep internetowy chocolatestories.com, jeli wyl zrzut ekranu.
4. Podsumowanie i wnioski
W ostanich dwóch latach mona zaobserwowa znaczny wzrost zainteresowania AR. Mimo to
wielu specjalistów z dziedziny AR i e-biznesu sdzi, e technologia ta nie upowszechni si z dnia
na dzie. Zdaniem Scotta Smith, analityka z Changeist, firmy badania rynku, upowszechnienie AR
wymaga odpowiedniej infrastruktury, włczajc w to zintegrowane bazy danych geograficznych,
kontekstowych oraz inne rodzaje danych, które mona prezentowa na widokach fizycznego
rodowiska [5]. Danych takich potrzebuj przegldarki AR takie jak opisana w artykule Layar
i Wikitude firmy Mobilizy, oraz inne systemy tego typu stosujce mobilne telefony. Ograniczeniem tych urzdze jest mały ekran i zbyt wysoka cena połcze internetowych.
Problemem jest równie brak standardów dla API i danych rzeczywistoci rozszerzonej.
W zwizku z tym nie ma moliwoci przenoszenia aplikacji i danych midzy rónymi platformami. Firma Mobilizy utworzyła podobny do HTML jzyk ARML (ang. Augmented Reality Markup
Language), który mógłby sta si takim standardem.
Uywanie kamer i drukowanych markerów jako znaczników lokacji jest wprawdzie tanie, lecz
ma szereg wad. Markery s due i musz by zawsze zwrócone do kamery, aby wzór markera był
widoczny. Biblioteki narzdziowe nie maj dostatecznie dobrych algorytmów rozpoznawania, s
czułe na refleksy wietlne, co dyskwalifikuje takie markery w zastosowaniach na zewntrz.
Mimo tych wad AR uwaana jest za jedn z najbardziej przyszłociowych technologii.
Bibliografia
[1] Chehimi F., Coulton P., Edwards R.: Augmented Reality 3D Interactive Advertisements on
Smartphones, Sixth International Conference on the Management of Mobile Business
(ICMB 2007).
[2] Chen A., Ya-Ling Huangb, Chien-Hsu Chenc, Kuang-Ching Taid: Visual Augmented Reality Interface for Table-top E-Bussiness. 7th International Conference on Computer-Aided
Industrial Design and Conceptual Design (CAIDCD’06), 2006.
[3] Milgram P. and Kishino A. F., Taxonomy of Mixed Reality Visual Displays IEICE Trans-
113
Maria Pietruszka, Marian NiedĨwiedziĔski
Rozszerzona rzeczywistoĞü w e-biznesie
actions on Information and Systems, E77-D(12), pp. 1321–1329, 1994.
[4] Rosenblum L., Virtual and Augmented Reality 2020, IEEE Computer Graphics and Applications, January/February 2000.
[5] Steven J. Vaughan-Nichols. Augmented Reality: No Longer a Novelty? IEEE Computer,
December 2009.
[6] Wagner D. and Schmalstieg D.: Making Augmented Reality Practical on Moblie Phones,
Part 1. Projects in VR. IEEE Computer Graphics and Applications, May/June 2009.
[7] Wang R. and Wang X.: Applying Service-Oriented Architecture into an Augmented Reality
E-business. IEEE International Conference on e-Business Engineering, 2008.
AUGMENTED REALITY IN E-BUSSINESS
Summary
In the existing e-business models, most of the web pages shows to the potential
customer only pictures and the incomplete information about the product or service.
Therefore, the client is not able to imagine if the product will suit to the real surrounding. This problem is solved by an augmented reality, which needs a PC computer or SmartPhone, and also adequate software. For that reason the client can put
the 3D virtual objects in that place of real (physical) surrounding in which he would
have them after buying, or to get the information about the shops, restaurants, and
other objects during the wandering around the city. The article discuss basic problems of augmented reality and also the examples of its usage in e-business.
Keywords: Augmented Reality, E-Bussiness
Maria Pietruszka
Instytut Informatyki
Wydział Fizyki Technicznej, Informatyki i Matematyki Stosowanej
Politechnika Łódzka
e-mail: [email protected]
Marian Niedwiedziski
Katedra Informatyki Ekonomicznej
Wydział Ekonomiczno-Socjologiczny
Uniwersytet Łódzki
e-mail: [email protected]