Desarrollo de sistemas de realidad virtual y aumentada para la visualización de entornos acrofóbicos. Estudios comparativos entre ellos

Resumen

Esta tesis se enmarca en la aplicación de Realidad Virtual (RV) y Realidad Aumentada (RA) para el desarrollo de sistemas que permitan el tratamiento de trastornos psicológicos, en particular a la acrofobia, La acrofobia es un miedo intenso a los lugares elevados, lo que conlleva la evitación de situaciones relacionadas con la altura. En este trabajo se han desarrollado y evaluado sistemas para la visualización de entornos acrofóbicos basados en tecnologías diferentes, como son la RV y la RA. También se han utilizado y comparado distintos dispositivos de visualización. El tratamiento tradicional de la acrofobia es la exposición in vivo, en la que el paciente se expone a una serie de estímulos que le provocan ansiedad. Sin embargo, la terapia de exposición mediante RV o RA proporciona una serie de ventajas respecto a la terapia tradicional. Si un entorno virtual puede provocar miedo y activar las estructuras que provocan ansiedad, la terapia de exposición mediante RV puede funcionar como un modo alternativo de inducir exposición. Diferentes casos de estudio han demostrado que la acrofobia puede ser tratada con éxito mediante terapia de exposición basada en RV [Choi01] [Rothbaum95a]. Respecto a la RA, investigaciones recientes, plantean la posibilidad de inducir exposición mediante RA [Juan05] [Botella05a] [Juan06b] [Juan07]. En la presente tesis se establecieron tres hipótesis de trabajo: -Un sistema de RA para la visualización de entornos acrofóbicos provocará igual o mayor sensación de presencia y ansiedad que un sistema de RV similar. -Un sistema de RA con fotografía inmersiva provocará un nivel de presencia alto (s=5 en una escala de 1 a 7). -Los niveles de presencia y ansiedad provocados por un sistema de RV o RA para la simulación de entornos acrofóbicos están correlacionados. Para comprobar las hipótesis, se han desarrollado un total de tres estudios con usuarios sin fobia, para los que ha sido necesario desarrollar cinco entornos acrofóbicos, dos basados en RA y tres en RV. Dichos estudios fueron diseñados con la colaboración del Departamento de Psicología Básica y Psicobiología de la Universitat Jaume I de Castellón, y con el Departamento de Personalidad, Evaluación y Tratamientos Psicológicos de la Universidad de Valencia. En el primero de los citados estudios (Foto navegable), se desarrolló un sistema de RA, combinado con la técnica de fotografía inmersiva. El sistema dispone de diferentes niveles de altura, desde un primer piso hasta una azotea de un piso trece. En el estudio se compara los niveles de presencia para el sistema mostrando una escena de una escalera a cierta altura, y el entorno real donde se encuentra dicha escalera. Los resultados demuestran que los usuarios se sienten muy presentes en el entorno desarrollado (aunque no tanto como en el entorno real). Cabe destacar que este sistema es el primero que utiliza la técnica de fotografía inmersiva combinada con RA para la visualización de entornos acrofóbicos. En el segundo de los estudios (Habitación con agujero, RV vs. RA), se desarrollaron dos aplicaciones que simulan la situación en la que aparece un agujero en el suelo de la habitación en la que se encuentra el usuario. Una aplicación se desarrolló íntegramente utilizando tecnología de RV, mientras que la segunda se basa en RA. En este caso, el estudio compara los niveles de presencia y ansiedad de los usuarios durante la utilización de ambos sistemas. Los resultados permiten afirmar que los entornos desarrollados han provocado presencia y ansiedad en los usuarios, observándose una correlación significativa entre dichas variables. Los niveles de presencia y ansiedad obtenidos son muy similares en ambos sistemas. Este estudio es el primero que compara y valida sistemas de RA y RV similares para la visualización de entornos acrofóbicos. En el tercero de los estudios (Habitación con agujero, HMD vs. CAVE y Foto navegable en CAVE), se introduce un entorno de visualización diferente. Todos los sistemas anteriores utilizan como dispositivo de visualización cascos de RV. En este caso, se introduce como dispositivo de visualización un Computer-Assisted Virtual Environment (CAVE). Los desarrollos realizados se basan en adaptar las aplicaciones de los estudios anteriores al nuevo dispositivo de visualización. Al igual que en los casos anteriores, se realiza un estudio con usuarios sin fobia, comparando los niveles de presencia y ansiedad de los usuarios al visualizar los entornos en el CAVE o en el casco de RV. Respecto a la primera parte de este estudio (Habitación con agujero, HMD vs. CAVE), los resultados demostraron que los entornos provocaban presencia y ansiedad en los usuarios, observándose de nuevo una correlación significativa entre dichas variables. El entorno visualizado en casco de RV no provocaba niveles de presencia/ansiedad elevados, sin embargo, el sistema visualizado en CAVE provocaba niveles mayores. Hasta donde sabemos, éste es el primer trabajo en el que se ha estudiado (y se ha demostrado) una correlación significativa entre presencia y ansiedad en entornos CAVE. Cabe destacar que este trabajo es uno de los primeros que compara sistemas para la visualización de entornos acrofóbicos como son un casco de RV y un CAVE. Respecto a la segunda parte del estudio (Foto navegable en CAVE), se estudió de forma preliminar la posible utilización de la fotografía inmersiva en un CAVE. Los resultados demostraron que el sistema provocaba ansiedad en los usuarios, aunque ésta no era elevada, asimismo, los niveles de presencia obtenidos tampoco eran óptimos. Al igual que en los casos anteriores, se observa una correlación significativa entre presencia y ansiedad. Por último, cabe preguntarse sobre la posible utilización terapéutica de los sistemas desarrollados. Como ya se ha comentado, la acrofobia puede ser tratada con éxito mediante terapia de exposición basada en RV [Choi01] [Rothbaum95a]. También se ha demostrado la potencialidad terapéutica de la exposición basada en RA para el tratamiento de otras fobias específicas [Juan05] [Botella05] [Juan06a] [Juan06b] [Juan07]. Además, la RA, presenta una serie de ventajas adicionales, que la hacen más atractiva para terapia, tales como, cuando el usuario puede utilizar elementos reales para interaccionar con el sistema, como por ejemplo, sus manos o sus pies, y cuando se puede reproducir o usar un entorno real [Juan05]. Por otro lado, los sistemas desarrollados en la presente tesis (RA y RV), han provocado cierto nivel de presencia y ansiedad en usuarios sin fobia. Por tanto, estos resultados y los antecedentes en terapia de exposición mediante RV y RA parecen indicar que dichos sistemas podrían ser efectivos en el tratamiento de la acrofobia.