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

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