Fotogrametría para realidad aumentada, un método de bajo costo aplicado al modelado 3D en escuelas secundarias
Resumen
La realidad aumentada (RA) es una tecnología emergente, se ha destacado por apoyar el proceso educativo en distintos niveles, complementado y potenciado con el incremento del uso de dispositivos móviles en la actualidad. En ese sentido, se han identificado en la práctica y en la literatura, algunas barreras que minimizan el desarrollo de aplicaciones móviles con esta tecnología, principalmente en los niveles de básica primaria y secundaria, una de ellas es el modelado 3D, el cual puede demandar mayor tiempo y a la vez convertirse en un trabajo desafiante en ese nivel educativo. Para abordar esta preocupación, se ha diseñado un método orientado a usuarios con bajos conocimientos digitales, complementado con una serie de recomendaciones que permiten hacer uso de la técnica de fotogrametría para generar modelos tridimensionales de forma fácil, asequible y de bajo costo, para validar el método se ha creado un equipo de co-creación de profesores y estudiantes de grado décimo de bachiller, encargados de construir los objetos 3D para tres aplicaciones móviles desarrolladas en diferentes temáticas, a su vez, la evaluación se realizó desde dos perspectivas, primero el grupo de co-creación analiza la calidad de cada uno de los objetos generados, en una segunda instancia, las aplicaciones fueron evaluadas por un grupo de expertos en el tema, teniendo en cuenta su funcionamiento según heurísticas de usabilidad. En un caso de estudio, los estudiantes a su vez, también participaron en la evaluación de una aplicación. Los resultados de calidad y acoplamiento en cada uno de los desarrollos, han demostrado ser prometedores para futuros desarrollos en el campo educativo, incluso para otros niveles siguiendo el método propuesto.
Palabras clave
fotogrametría, modelado 3D, objetos 3D, realidad aumentada, TIC
Biografía del autor/a
Jairo-Hernando Quintero-Madroñero
Roles: investigación, metodología, escritura – borrador original, análisis formal.
Silvia-Margarita Baldiris-Navarro
Roles: escritura- revisión y edici´ón, análisis formal.
Jhoni-Ricardo Cerón-Cháves
Roles: escritura - revisión y edición, análisis formal.
Daniel Burgos
Roles: escritura - revisión y edición, análisis formal.
Yerson Muñoz-Erazo
Roles: investigación, escritura - revisión y edición, metodología.
Luis-Carlos Jurado-Ortega
Roles: investigación, escritura - revisión y edición, metodología.
Edinson-José Meneses-Díaz
Roles: investigación, escritura - revisión y edición, metodología.
Citas
- F. Brazuelo-Grund, D. J. Gallego-Gil, M. L. Cacheiro-González, "Los docentes ante la integración educativa del teléfono móvil en el aula," RED. Revista de Educación a Distancia, no. 52, e6, 2017. https://doi.org/10.6018/red/52/6 DOI: https://doi.org/10.6018/red/52/6
- D. Chatzopoulos, C. Bermejo, Z. Huang, P. Hui, "Mobile Augmented Reality Survey: From Where We Are to Where We Go," IEEE Access, vol. 5, pp. 6917-6950, 2017. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2017.2698164 DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2017.2698164
- I. Kazanidis, N. Pellas, A. Christopoulos, "A Learning Analytics Conceptual Framework for Augmented Reality-Supported Educational Case Studies," MTI, vol. 5, no. 3, p. 9, 2021. https://doi.org/10.3390/mti5030009 DOI: https://doi.org/10.3390/mti5030009
- R. Azuma, M. Billinghurst, G. Klinker, "Special Section on Mobile Augmented Reality," Computers & Graphics, vol. 35, no. 4, pp. 7-8, 2011. https://doi.org/10.1016/j.cag.2011.05.002 DOI: https://doi.org/10.1016/j.cag.2011.05.002
- R. Azuma, Y. Baillot, R. Behringer, S. Feiner, S. Julier, B. MacIntyre, "Recent advances in augmented reality," IEEE Computer Graphics and Applications, vol. 21, no. 6, pp. 34-47, 2001. https://doi.org/10.1109/38.963459 DOI: https://doi.org/10.1109/38.963459
- B. Sanii, "Creating Augmented Reality USDZ Files to Visualize 3D Objects on Student Phones in the Classroom," Journal of Chemical Education, vol. 97, no. 1, pp. 253-257, 2020. https://doi.org/10.1021/acs.jchemed.9b00577 DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jchemed.9b00577
- J. Cubillo, S. Martin, M. Castro, G. Diaz, A. Colmenar, I. Boticki, "A learning environment for augmented reality mobile learning," in Proceedings IEEE Frontiers in Education Conference, Spain, 2014, pp. 1-8. https://doi.org/10.1109/FIE.2014.7044039 DOI: https://doi.org/10.1109/FIE.2014.7044039
- J. Barroso Osuna, J. J. Gutiérrez-Castillo, M. del C. Llorente-Cejudo, R. Valencia Ortiz, "Difficulties in the Incorporation of Augmented Reality in University Education: Visions from the Experts," Journal of New Approaches in Educational Research, vol. 8, no. 2, pp. 126-141, 2019. https://doi.org/10.7821/naer.2019.7.409 DOI: https://doi.org/10.7821/naer.2019.7.409
- E. Ch'ng, S. Cai, T. E. Zhang, F.-T. Leow, "Crowdsourcing 3D cultural heritage: best practice for mass photogrammetry," Journal of Cultural Heritage Management and Sustainable Development, vol. 9, no. 1, pp. 24-42, 2019. https://doi.org/10.1108/JCHMSD-03-2018-0018 DOI: https://doi.org/10.1108/JCHMSD-03-2018-0018
- G. Mora, J. Leandro, TRANZYXION. Prótesis virtuales mediante fotogrametría y realidad aumentada, Grade Thesis, Universitat Politecnica de Valencia, Spain, 2021. https://riunet.upv.es/handle/10251/160056
- A. A. H. Aljabar, A. B. Cahyono, H. Hidayat, "Application of augmented reality and close range photogrammetry technology for mapping of cultural heritage areas (case study: Ai Renung Site, Sumbawa Regency)," IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, vol. 389, e012037, 2019. https://doi.org/10.1088/1755-1315/389/1/012037 DOI: https://doi.org/10.1088/1755-1315/389/1/012037
- P. J. Juan Gutiérrez, R. Irles Parreño, R. Maestre López-Salazar, "Tiempo de fotogrametría. Una propuesta de clasificación para el levantamiento fotogramétrico," EGE Revista de Expresión Gráfica en la Edificación, no. 13, pp. 30-46, 2020. https://doi.org/10.4995/ege.2020.14579 DOI: https://doi.org/10.4995/ege.2020.14579
- F. Carvajal-Ramírez, A. D. Navarro-Ortega, F. Agüera-Vega, P. Martínez-Carricondo, "Unmanned aerial vehicle photogrammetry and 3d modeling applied to virtual reconstruction of an archaeological site in the bronce age," International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, vol. XLII-2/W15, pp. 279-284, 2019. https://doi.org/10.5194/isprs-archives-XLII-2-W15-279-2019 DOI: https://doi.org/10.5194/isprs-archives-XLII-2-W15-279-2019
- C. Portalés, J. L. Lerma, S. Navarro, "Augmented reality and photogrammetry: A synergy to visualize physical and virtual city environments," ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, vol. 65, no. 1, pp. 134-142, 2010. https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2009.10.001 DOI: https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2009.10.001
- B. Carrión-Ruiz, S. Blanco-Pons, A. Weigert, S. Fai, J. L. Lerma, "Merging photogrammetry and augmented reality: the canadian library of parliament," International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, vol. XLII-2/W11, pp. 367-371, 2019. https://doi.org/10.5194/isprs-archives-XLII-2-W11-367-2019 DOI: https://doi.org/10.5194/isprs-archives-XLII-2-W11-367-2019
- E. Y. Putra, A. K. Wahyudi, C. Dumingan, "A proposed combination of photogrammetry, Augmented Reality and Virtual Reality Headset for heritage visualization," in International Conference on Informatics and Computing, Indonesia, 2016, pp. 43-48. https://doi.org/10.1109/IAC.2016.7905687 DOI: https://doi.org/10.1109/IAC.2016.7905687
- G. Tucci, A. Conti, L. Fiorini, F. Panighini, E. I. Parisi, "Education and training resources on digital photogrammetry," International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, vol. XLII-5, pp. 45-50, 2018. https://doi.org/10.5194/isprs-archives-XLII-5-45-2018 DOI: https://doi.org/10.5194/isprs-archives-XLII-5-45-2018
- M. Gil-Docampo, J. Ortiz-Sanz, T. Rego-Sanmartin, M. Arza-Garcia, "A World Wide Web-Based Practice That Disseminates Photogrammetry: Inspiring Secondary Students to Pursue Geomatics Careers [Education]," IEEE Geoscience and Remote Sensing Magazine, vol. 7, no. 1, pp. 86-97, 2019. https://doi.org/10.1109/MGRS.2018.2876565 DOI: https://doi.org/10.1109/MGRS.2018.2876565
- I. Kravchenko, T. Luhmann, R. Shults, "Concept and practice of teaching technical university students to modern technologies of 3d data acquisition and processing: a case study of close-range photogrammetry and terrestrial laser scanning," International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, vol. XLI-B6, pp. 65-69, 2016. https://doi.org/10.5194/isprs-archives-XLI-B6-65-2016 DOI: https://doi.org/10.5194/isprsarchives-XLI-B6-65-2016
- H. Naik, Y. Oyamada, P. Keitler, N. Navab, "Exploiting Photogrammetric Targets for Industrial AR," in IEEE International Symposium on Mixed and Augmented Reality, Japan, 2015, pp. 144-147. https://doi.org/10.1109/ISMAR.2015.42 DOI: https://doi.org/10.1109/ISMAR.2015.42
- T. Luhmann, "Learning Photogrammetry with Interactive Software Tool PhoX," International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, vol. XLI-B6, pp. 39-44, 2016. https://doi.org/10.5194/isprsarchives-XLI-B6-39-2016 DOI: https://doi.org/10.5194/isprsarchives-XLI-B6-39-2016
- I. Kournoutas, V. Vigo, R. Chae, M. Wang, J. GurrolaII, A. A. Abla, I. El-Sayed, R. Rodriguez-Rubio, "Acquisition of Volumetric Models of Skull Base Anatomy Using Endoscopic Endonasal Approaches: 3D Scanning of Deep Corridors Via Photogrammetry," World Neurosurgery, vol. 129, pp. 372-377, 2019. https://doi.org/10.1016/j.wneu.2019.05.251 DOI: https://doi.org/10.1016/j.wneu.2019.05.251
- K. M. Wesencraft, J. A. Clancy, "Using Photogrammetry to Create a Realistic 3D Anatomy Learning Aid with Unity Game Engine," Biomedical Visualization, Springer International Publishing, 2019, pp. 93-104. https://doi.org/10.1007/978-3-030-31904-5_7 DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-31904-5_7
- B. A. Vera, E. B. Ibáñez, I. K. R. Parada, "Metodología para documentación 3D utilizando fotogrametría digital," Revista Tecnura, vol. 19, no. 3, pp. 113-120, 2015
- P. Waldhausl, C. Ogleby, "Close Range Techniques and Machine Vision," in ISPRS Commission V Symposium, Australia, 1994. https://doi.org/10.1111/j.1477-9730.1994.tb00300.x DOI: https://doi.org/10.1111/j.1477-9730.1994.tb00300.x
- J. Quintero, Saavedra, Johann, J. Cerón, "Co-creación desde el colegio, para generar recursos educativos digitales con realidad aumentada para diferentes áreas," Revista Teknos, vol. 19, pp. 37-44, 2019. https://doi.org/10.25044/25392190.989 DOI: https://doi.org/10.25044/25392190.989
- T. Dovramadjiev, "Modern accessible application of the system Blender in 3D design practice," Science & Technologies, vol. 4, no. 4, p. 4, 2015.
- L. B. Cassar, F. Inguanez, "ARC: Augmented Reality for Catering," in IEEE 8th International Conference on Consumer Electronics, German, 2018, pp. 1-5. https://doi.org/10.1109/ICCE-Berlin.2018.8576165 DOI: https://doi.org/10.1109/ICCE-Berlin.2018.8576165
- A. Jeremy, J. Duncan, "Using 3D Photogrammetry to Create Open-Access Models of Live Animals: 2D and 3D Software Solutions," in 3D/CR in the Academic Library: Emerging practices and trends, 2019, p. 139
- M. Sarosa, A. Chalim, S. Suhari, Z. Sari, H. B. Hakim, "Developing augmented reality based application for character education using unity with Vuforia SDK," Journal of Physics: Conference Series, vol. 1375, e012035, 2019. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1375/1/012035 DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1375/1/012035
- D. Parras-Burgos, D. G. Fernández-Pacheco, F. Cavas-Martínez, J. Nieto, F. J. F. Cañavate, "Initiation to Reverse Engineering by Using Activities Based on Photogrammetry as New Teaching Method in University Technical Studies", in Universal Access in Human-Computer Interaction. Theory, Methods and Tools, vol. 11572, M. Antona and C. Stephanidis, Eds. Cham: Springer International Publishing, 2019, pp. 159-176. https://doi.org/10.1007/978-3-030-23560-4_12 DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-23560-4_12
- M. De Paiva Guimaraes, V. F. Martins, "A Checklist to Evaluate Augmented Reality Applications," in XVI Symposium on Virtual and Augmented Reality, Salvador, 2014, pp. 45-52. https://doi.org/10.1109/SVR.2014.17 DOI: https://doi.org/10.1109/SVR.2014.17
- G. L. A. Mota, J. L. Nunes, S. Brito, J. Araújo, O. B. Filho, M. Teixeira Silveira, R. Alves de Aguiar, I. da Silva Badolato, S. Lustosa da Costa, P. Farias Reolon, "The E-Foto Project and the Research to Implement a GNU/GPL Open source Educational Digital Photogrammetric Workstation," in Geospatial Free and Open Source Software in the 21st Century, E. Bocher and M. Neteler, Eds. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2012, pp. 89-106. https://doi.org/10.1007/978-3-642-10595-1_6 DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-642-10595-1_6
- Unity - Manual: Optimizando el Rendimiento Gráfico. https://docs.unity3d.com/es/530/Manual/OptimizingGraphicsPerformance.html
- C. Erolin, "Interactive 3D Digital Models for Anatomy and Medical Education," in Biomedical Visualisation, vol. 1138, P. M. Rea, Ed. Cham: Springer International Publishing, 2019, pp. 1-16. https://doi.org/10.1007/978-3-030-14227-8_1 DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-14227-8_1