Simulazione ed addestramento mediante dispositivi indossabili per la gestione di incendi boschivi in realtà aumentata = Simulation and training for forest fire management in augmented reality using wearable devices

Fin dalla sua prima comparsa, la realtà aumentata ha ricoperto un ruolo sempre più importante nello sviluppo di nuove tecnologie ed applicazioni a scopo didattico e lavorativo, fornendo un’ulteriore piattaforma di supporto da accostare alle tecnologie tradizionali. La possibilità di creare, a costi sempre più bassi, esperienze virtuali slegate dai rischi del mondo reale e facilmente ripetibili ha favorito uno sviluppo continuo di questa tecnologia. La possibilità di sovrapporre informazioni digitali al mondo reale ha incentivato lo sviluppo di applicazioni interattive in diversi ambiti, incluso quello della prevenzione e gestione delle emergenze. Il presente lavoro di tesi ha origine da un’applicazione di realtà aumentata precedentemente sviluppata dal laboratorio VR@POLITO e dal Dipartimento di Automatica e Informatica del Politecnico di Torino per l’addestramento alla gestione degli incendi boschivi, oggi utilizzata dal centro di formazione del Corpo AIB (Volontari Antincendi Boschivi) del Piemonte. L’applicazione originale, realizzata in Unity, permetteva agli utenti di visualizzare ed interagire con un modello digitale dell’ambiente e dell’incendio boschivo considerato. Venivano forniti gli strumenti per arginare l’avanzata delle fiamme. L’istruttore proiettava su un tavolo di sabbia una mappa 3D rappresentante l’ambiente e assieme all’espansione dell’incendio, mentre gli utenti, tramite un tablet, potevano interagire con il proprio modello digitale dello scenario. Lo scopo del lavoro è stato quello di ottimizzare le funzionalità già presenti nell’applicazione precedente e svilupparne una versione parallela per dispositivi AR indossabili. Per ridurre il tempo necessario per preparare l’ambiente 3D, si è deciso di modificare il modo con cui viene posizionata la mappa in nell’applicazione 3D. La generazione della mappa era originariamente affidata a Vuforia, che, identificato un marker fisico, posizionava la mappa in realtà aumentata ad una specifica distanza da esso. Risultava, tuttavia, impossibile riposizionare la mappa in caso di errore. Per questa ragione si è deciso di abbandonare completamente Vuforia ed affidarsi al framework AR Foundation di Unity, con cui è stato possibile mantenere il riconoscimento del marker fisico ed implementare una funzione di riposizionamento. Per consentire agli utenti di osservare la mappa da ogni angolazione ed operare in totale libertà si è deciso di sviluppare una versione parallela dell’applicazione per dispositivi indossabili e si è scelto il visore Microsoft HoloLens 2 come piattaforma. Per farlo, è stato necessario effettuare varie modifiche: a causa dell'incompatibilità del dispositivo HoloLens con AR Foundation, è stato necessario sviluppare un metodo alternativo per il posizionamento della mappa, generando un marker virtuale che potrà essere spostato manualmente per sovrapporlo a quello fisico prima della generazione della mappa stessa. Inoltre, è stato necessario sviluppare un metodo alternativo per la selezione delle celle, affidandosi ad una funzione di ray-casting. Infine è stata modificata la metodologia di scambio dei dati, affidandosi ad una nuova struttura client-server, sviluppata in un lavoro di tesi parallelo. Ciò ha, inoltre, consentito di sviluppare una nuova modalità multi-utente. Al fine di migliorare l’esperienza didattica e semplificare l’interpretazione dei dati, si è deciso di modificare il metodo di rappresentazione del fuoco, la gamma di colori utilizzati per raffigurare le fiamme e gli interventi eseguiti.