Artırılmış Gerçeklik Teknolojisi ve Teknikleri | Otonom Fabrika | Endüstri 4.0

Artırılmış Gerçeklik Teknolojisi ve Teknikleri

Tahmini Okuma Süresi:4 Dakika, 13 Saniye

1. Artırılmış Gerçeklik Nedir?

Artırılmış gerçeklik (Augmented Reality – AR) teknolojisi, kullanıcının gerçek dünya ile bağlantısını kesmeden, ses veya görüntü temelli sanal çıktılar ile gerçek dünyayı algılama gücümüzü ‘artırır’. AR teknolojisi kamera, GPS, jiroskop, mikrofon vb. gibi algılayıcılar aracılığıyla alınan veriyi bir işlemci vasıtasıyla yazılımında kullanır. Yazılımın çıktısı, gerçek dünya görüntüsüyle birlikte kullanıcının algılayabileceği bir ortamda (ekran, kulaklık vb.) bir araya getirilir (Resim 1).

Artırılmış gerçeklik (AR) teknolojisi, Sanal Gerçeklik (Virtual Reality – VR) teknolojisinden farklıdır. Aralarındaki fark; AR teknolojisinde kullanıcının gerçek dünya ile bağlantısı devam ederken sanal gerçeklik teknolojisinde kullanıcının gerçek dünya ile bağı kesilmektedir. Resim 1 ve Resim 2, AR ve VR teknolojilerinin birbirlerinden farklarını göstermektedir.

artırılmış gerçeklik, artırılmış gerçeklik gözlüğü, ar gözlük, endüstri 4.0
Resim 1. Artırılmış Gerçeklik (AR) Teknolojisi
sanal gerçeklik, sanal gerçeklik gözlüğü, 3d gözlük
Resim 2. Sanal gerçeklik (VR) teknolojisi

2. Artırılmış gerçeklik teknolojisi donanımları (bileşenleri)

Artırılmış gerçeklik teknolojisinin kullandığı donanımlar (bileşenler); algılayıcılar, kullanıcı giriş aygıtları, işlemciler ve göstergelerdir.

  • Algılayıcılar (girdi): AR uygulamalarında girdi olarak kullanılacak olan verinin hangi kanaldan alınacağını gösterirler. Çoğunlukla kullanılan algılayıcılar; kamera, jiroskop, GPS, ivmeölçer ve mikrofondur.
  • Kullanıcı giriş aygıtları: Kullanıcının artırılmış gerçeklik cihazıyla iletişime geçmesini sağlayan bileşenlerdir. Bunlar klavye, ekran dokunmatiği, butonlar, mikrofon gibi aygıtlardır.
  • İşlemci: Görüntü, ses, ivme gibi verileri alıp kullanacak olan AR uygulaması (yazılımı), çalışmak için, doğal olarak bir işlemciye ihtiyaç duymaktadır.
  • Göstergeler (çıktı): Kullanıcıya, AR uygulamalarının çıktılarının gösterileceği göstergelerdir. Bunlar bilgisayar/tablet/akıllı telefon/gözlük ekranları (LCD, LED vb.) ve/veya ses donanımları olabilir.

3. Artırılmış Gerçeklik Uygulaması Geliştirme Teknikleri

AR geliştirme teknikleri temel olarak ikiye ayrılmaktadır. Bunlar işaretçi ve işaretsiz tabanlı sistemlerdir ve kendi içlerinde onlarca tipe ayrılabilirler.

3.1. İşaretçi Tabanlı Artırılmış Gerçeklik (Marker-Based Augmented Reality)

İşaretçi tabanlı artırılmış gerçeklik uygulamaları, algıladıkları görüntü, ses veya ivme verilerinde ‘tanıdık’ bazı desenler ararlar. Bu desen, bir QR kod (kare kod) olabileceği gibi vazo gibi bir obje de olabilir. Ses temelli ise, ‘neredeyim’ sözcüğünü algılamak da olabilir. GPS aracılığıyla elde edilen konum bilgisi de olabilir (Pokemon GO uygulamasının kullandığı gibi). Tüm bunlar, AR uygulaması için tetikleyici işaretlerdir. Bu işaretçi örneklerini genişletecek olursak;

  • Çerçeveye sahip işaretçiler (frame markers, 2 boyutlu, kamera temelli): AR uygulaması, akan görüntüde, dikdörtgen/kare bir çerçeve arar. Daha sonra çerçevenin içindeki mesaja odaklanabilir. Bu çerçeve bir kare kod olabilir. Bulunan çerçeveye uygun çıktılar gösterilir.
  • Çerçeve bağımsız işaretçiler (frameless markers, 2 boyutlu, kamera temelli): Bu işaretçiler, kare kod gibi kolayca tanımlanabilecek özelliklere sahip değildir. Resimden 2 boyutlu desen tanımlamaya çalışırlar. Örneğin bir masanın üzerinde yazan ‘burada göster’ sözcük grubu gibi. Bu tanımlamayı yapan uygulama 2 boyutlu bu işareti takip edebilir ve istenen çıktıları göstergede, istenilen pozisyonda, kullanıcıya gösterebilir.
  • Obje tanımlama (Object recognition, 3 boyutlu, kamera temelli): Bu teknikte işaretçi 3 boyutlu bir nesnedir. Örneğin bir kanepe. Farklı açılardan da bakılsa, görüntülenen nesnenin kanepe olduğu anlaşılabilir. Diğer bir örnek olarak bunu verebiliriz: X otomobilinin Y ekipmanını AR gözlüğünün kamerasına gösterildiğinde, 3 boyutlu nesneyi tanımlayan uygulama, ilgili bakım prosedürünü, gözlüğün ekranına yansıtabilir.
  • Lokasyon işaretçileri (Location markers, RTLS temelli): Bu teknik, kullanılan AR cihazının konum bilgisini alarak istenilen çıktıyı gösterir. Örneğin cihaz ile bir müzenin yanına geldiğinizde, AR uygulaması otomatik olarak müze bilgilerini ekrana yansıtabilir. Bu teknik konum bilgilerini GPS, RFID gibi gerçek zamanlı konum tespiti sistemlerinden (Real Time Location Systems – RTLS) alır.
  • Ses işaretçileri (Sound markers, mikrofon): Bu teknik ile cihazın bulunduğu ortamdan ses alınır ve tanımlanır. Tanımlandıktan sonra, örneğin ‘neredeyim’ sözcüğü tanımlandığında, ekranda otomatik cevap belirebilir.
  • Diğer işaretçiler: İvmeölçer, jiroskop vb. sensörlerden gelen veriler, direk uygulamanın merkezinde kullanılmasa bile, destekleyici olarak kullanılabilir. Örneğin AR cihazının hangi açılarda tutulduğu, hareketinin şekli vb. gibi bilgiler, uygulamanın etkinliğini artırmak için kullanılabilir.

Tüm bu işaretçiler tek tek kullanılabileceği gibi, kombine edilerek daha anlamlı hale getirilebilir. Örneğin Resim 3. de yer alan uygulama da, öncelikle cihazın konum bilgileri alınır. Bu konum bilgilerinden etrafta var olan eserler listesi çıkarılarak, AR uygulamasının tanımlayabileceği eser sayısı kısıtlanır. Yani, görüntüdeki yapının, hangi yapı olduğunu tespit ederken, 1000 yapı arasında karşılaştırma yapmak yerine, o bölge içinde bulunan 10 yapı arasında karşılaştırma yaparak, hangi yapı olduğu çok daha kolay ve kısa sürede tespit edilebilir.

konum tabanlı artırılmış gerçeklik, location based augmented reality, endüstri 4.0
Resim 3. İşaretçi tabanlı AR örneği

Resim 4. QR kodu (kare kod) tabanlı bir AR uygulamasını göstermektedir. Cihaz ile görüntülenen QR kod tanımlandıktan sonra, gerçek dünya görüntüsü üzerine istenilen çıktı gösterilmektedir.

markerless augmented reality, işaretsiz artırılmış gerçeklik, artırılmış gerçeklik
Resim 4. İşaretçi tabanlı (Marker based AR) AR

3.2. İşaretsiz Artırılmış Gerçeklik (Marker-less Augmented Reality)

İşaretsiz teknik ile geliştirilen uygulamalar, ses, görüntü işaretleyicileri gibi tetikleyicilere (trigger) ihtiyaç duymazlar. Bunun yerine önceden tanımlanmış nesne, direk görüntüye yerleştirilip sabitlenebilir. Örneğin, IKEA AR uygulaması ile, bir kanepenin 3 boyutlu görüntüsünü, odanızda bir yere yerleştirip ölçeklendirerek, farklı açılardan nasıl göründüğünü test edebilirsiniz (Resim 5).

ikea, artırılmış gerçeklik, endüstri 4.0
Resim 5. IKEA işaretsiz AR uygulaması

Sonuç

Tahmin edileceği üzere bu teknolojide asıl önemli olan kısım algoritma yani yazılımdır. Piyasada birkaç AR cihazının sivrilmesi çok muhtemeldir. Bu cihazlar isteyen herkesin yazılım geliştirip değer yaratmasına olanak sağlamaktadır. Android ve IOS için geliştirilen uygulamalar gibi. Piyasada bu boşluğu doldurmak için birçok yazılım firması rekabet etmeye başlamıştır.

(Okumak isteyebilirsiniz: Boeing Artırılmış Gerçeklik Uygulaması).

AR uygulamaları için yaygın olarak kullanılan yazılım geliştirme kitlerine (Software Development Kit, SDK) bakalım (Tablo 1). Yazılım Geliştirme Kiti’nin ne olduğunu bilgisine buradan erişebilirsiniz.

Artırılmış gerçeklik yazılım geliştirme kiti, artırılmış gerçeklik sdk, vuforia, artoolkit
Tablo 1. Popüler artırılmış gerçeklik yazılım geliştirme kitleri (SDK) [1]

Bir sonraki yazımızda çoğunlukla kullanılan AR Uygulamaları Yazılım Geliştirme Kitlerinden daha detaylı bahsedeceğiz.

Bunları da sevebilirsiniz

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir