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ARToolkit
Ademir José de Carvalho Junior
Danilo Cavalcanti Torres David Lucena Aragão
Ronaldo Ribeiro Marques
{ajcj,dct,dllaa,rrm}@cin.ufpe.br
Roteiro
Realidade Aumentada ARToolkit
Funcionamento Framework Limitações Trabalhos
Conclusões
RealidadeAumentada
Área da computação que trabalha com a combinação do mundo real com elementos virtuais gerados por computador.
Mundo real é “aumentado” com a adição de objetos virtuais.
RealidadeAumentada
Aplicações de RA: Saúde: Cirurgias médicas aumentadas Militar: Informações extras sobre o ambinete
podem ser visualizadas pelo soldado em tempo real.
RealidadeAumentada
ARToolkit
Biblioteca para construção de aplicações de Realidade Aumentada
Promove alto nível de abstração, permitindo desenvolvedor focar no objetivo da aplicação
ARToolkit
Primeiramente desenvolvido pelo Dr. Hirokazu Kato da universidade de Osaka, Japão.
Hoje é mantido pelo HITLab(Human Interface Technology Laboratory) na universidade Washington e pelo HITLab NZ na universidade de Catembury, Nova Zelândia
ARToolkit
• Escrita em C/C++• Open-Source• Multi-Plataforma(SGI IRIX, PC Linux, Mac OS X, e PC Windows (95/98/NT/2000/XP))• Produz aplicações de tempo real• Utiliza algoritmos de Visão Computacional
ARToolkit
Desafio: Rastreamento exato da
visão do usuário em tempo real para alinhar objetos virtuais com os reais
Cálculo da posição e orientação da câmera
ARToolkitFuncionamento
Captura da imagem de entrada Sequência de imagens da câmera de video
Busca pelos marcadores As imagens capturadas são convertidas para
uma imagem binária para a identificação de padrões (quadrados pretos)
Cálculo da posição/orientação da câmera Relativas aos quadrados pretos
ARToolkitFuncionamento
Identificação de marcadores Verifica se o símbolo dos marcador casa com
algum padrão na memória. Inserção de imagens virtuais
Usando transformações 3D, a imagem é orientada e posicionada para ser posta no marcador.
Renderização da imagem final A imagem é renderizada em cima do marcador
ARToolkitFuncionamento
API C/C++ Conjunto de funções predefinidas Portabilidade sem perda de eficiência:
OpenGL GLUT Standard API Biblioteca de Vídeo (Dependente de Hardware)
ARToolkitFramework
Arquitetura:
ARToolkitFramework
Estrutura interna: AR Module: módulo principal com rotinas de
rastreamento de marcadores e calibração. Video Module: conjunto de rotinas que
encapsulam a captura de frames de vídeo padrão
Gsub Module: conjunto de rotinas gráficas baseadas nas bibliotecas OpenGL e GLUT
ARToolkitFramework
Estrutura interna:
ARToolkitFramework
Gsub_Lite Module: substitui o Gsub Module com rotinas gráficas mais eficientes e independentes do sistema de janelas
ARToolkitFramework
Gsub Module... Deprecated!
Metáfora de pipeline: Video -> Tracking -> Display Permite fácil troca de módulos
ARToolkitFramework
ARToolkitFramework
Inicialização Inicializa a captura de video, lê os
marcadores e os parametros de câmera Loop principal
Recebe os frames de entrada Detecta e reconhece os marcadores dos
frames Calcula as transformações de câmera em
relação aos marcadores
ARToolkitFramework
Loop principal (cont.) Desenha os objetos
virtuais nos marcadores Finalização
Encerra a captura dos frames
Funcionalidades principais: Biblioteca multiplataforma Biblioteca de video multiplataforma Routina simples de calibração Suporte à Biblioteca Gáfica GLUT Renderização ágil em OpenGL Suporte a 3D VRML API modularizada em C; suporte à JAVA e Matlab
ARToolkitFramework
Marcadores devem estar sempre e totalmente a mostra, limitando o tamanho e o movimento dos objetos virtuais
Orientação do marcador relativa a câmera Quanto mais horizontal o marcador, menos
visível é o centro da imagem.
ARToolkitLimitações
Condições de iluminação Deve-se evitar reflexões da luz no marcador
Complexidade do marcador Figuras simples e não simétricas
ARToolkitLimitações
Projetos que o utilizam: The Black Magic kiosk: Um livro “virtual” AR Groove: interface musical 3D-Live: interface de colaboração
Publicações
ARToolkitTrabalhos
Conclusões
Desenvolvimento rápido de aplicações de Realidade Aumentada
O alto nível de abstração permite que o programador se preocupe mais com o foco da aplicação
Permite modificações e extensões(Open-Source)
Referências
Site do ARToolkit http://www.hitl.washington.edu/artoolkit/
Realidade Aumentada – Wikipedia http://en.wikipedia.org/wiki/Augmented_reality
Disciplina de Introdução à Multimídia http://www.cin.ufpe.br/~if687
Dúvidas
Abrir o Virtual Camera Carregar SingleFrame
Abrir o Visual Studio.NET Abrir o projeto do ARToolkit Compilar Rodar o simpleTestd (...\bin) Rodar o exviewd(...\bin)
Exercícios
Exercícios
Exercício 1 Explique os passos de funcionamento do
ARToolkit, inclusive do ponto de vista de uma aplicação.
Exercício 2 Altere o exemplo simpleTest para que a
aplicação passe a reconhecer os marcadores Hiro e Kanji ao mesmo tempo, exibindo um cone e um cubo respectivamente.
ARToolkit
Ademir José de Carvalho Junior
Danilo Cavalcanti Torres David Lucena Aragão
Ronaldo Ribeiro Marques
{ajcj,dct,dllaa,rrm}@cin.ufpe.br
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