Realidade Aumentada Projetiva

Arthur Cireno Rizzo (acr2)Eduardo Menezes Pires (emp)

Felipe Farias (ffa2)Paulo de Barros e Silva Filho (pbsf)

Romero Teixeira Gonçalves (rtg)Rafael Loureiro de Carvalho (rlc)

Roteiro Introdução (Arthur)

Conceitos básicos de RA (Romero)

Problemas da RA (Romero)

Definição (Arthur)

Histórico (Felipe)

Modelo de Projeção Aumentada (Rafael)

Tipos de RAP (Rafael)

Precisão e Calibração (Paulo)

Problemas (Paulo)

Aplicações (Eduardo)

Tendências Futuras (Felipe)

Introdução

Mundo e Espaço Virtual› “Mundo virtual é um espaço imaginário,

frequentemente manifestado através de um meio. Uma descrição de uma coleção de objetos em um espaço e as regras em relações que governam estes objetos.” SHERMAN & CRAIG, (2006: 7).

Introdução

Real x Virtual?› “Na verdade, a rigor, virtual e real não

são conceitos que se opõem. O virtual, do latim virtus (virtude, força), é o que existe potencialmente no real, o que tem em si mesmo todas as condições essenciais para sua realização”.

Introdução

Definição por autores› Latta (1994 apud Machado 1995:12) cita

RV como uma avançada interface homem-máquina que simula um ambiente realista e permite que participantes interajam com ele.

› Pimentel (1995 apud Machado 1995:12) define RV como o uso da alta tecnologia para convencer o usuário de que ele está em outra realidade - um novo meio de “estar” e “tocar” em informações.

Os três i’s

IMERSÃO

IMAGINAÇÃOINTERAÇÃO

As minhas ações geram Reações em tempo-real

Me sinto dentro do ambiente

Isto realmente está acontedendo

Conceitos básicos de RA

A Realidade Aumentada é um subconjunto da Realidade Virtual que trata da modificação do mundo real pela sobreposição de objetos virtuais.

Conceitos básicos de RA

A Realidade Aumentada pode ser classificada em 4 grupos principais segundo o tipo de display utilizado:

› Sistema de visão ótica direta;› Sistema de visão direta por vídeo;› Sistema de visão por vídeo baseado em

monitor;› Sistema de visão ótica por projeção.

Conceitos básicos de RA Sistema de visão ótica direta

› utiliza capacetes de Realidade Virtual (HMD) transparentes para apresentar o ambiente virtual diretamente sobre o mundo real.

Conceitos básicos de RA

Sistema de visão direta por vídeo› utiliza capacetes de Realidade Virtual (HMD)

opacos com câmeras de vídeo para apresentar imagens mixadas do mundo real e o ambiente virtual.

Conceitos básicos de RA

Sistema de visão por vídeo baseado em monitor› utiliza monitores convencionais de

computador (desktop) ou portáteis (Palm/PocketPC) para apresentar imagens mixadas de vídeo e ambientes virtuais.

Problemas da RA

HMD› Permite apenas um

usuário› Necessidade do

dispositivo (comodidade)

› Rivalidade Binocular

RA Projetiva

Sistema de visão ótica por projeção› utiliza os objetos reais do mundo como

superfícies de projeção para o ambiente virtual.

› Projeta objetos virtuais em superficies reais com a ajuda de um projetor

RA Projetiva

Benefícios› Mãos livres› Não necessidade de uso do dispositivo› Apropriados para situações onde a perda

da imagem pode ser perigosa› Multiusuário

Marketing Entretenimento

RA Projetiva

Problemas› restrito às condições do espaço real, em

função da necessidade de superfícies de projeção

› O sistema com visão por vídeo é mais barato e mais fácil de ser ajustado.

Histórico 1990 - Primeiro registro do termo “Realidade

Aumentada”› Thomas Caudell, Boeing

1999 - Desenvolvimento do ARToolkit 2000 - Desenvolvimento do ARQuake

› Mobile AR Game 2005 - Bubble Cosmos 2008 – Wikitude AR Travel Guide

› Android 2009 – ARToolkit portado para Flash 2009 – The Sixth Sense 2009 – Wikitude Drive 2010 – acrossair – Browser com Realidade

Aumentada

Modelo de Projeção Aumentada

O que é Modelo de Projeção Aumentada (MPA)?› É um modelo tridimensional físico no qual

uma imagem computadorizada é projetada para criar um objeto visual realístico. O modelo físico deve ser da mesma forma geométrica que o modelo de projeção aumentada representa. (vide figura)

Modelo de Projeção Aumentada

Funcionamento

Modelo de Projeção Aumentada

Exemplos

Aplicações de MPA

Video conferências mais amigáveis.

Video: Projecao em modelos.mp4

Modelo de Projeção Aumentada

Exemplos de MPA

Video:

Digitial Airbrushing with Spatial Augmented Reality [www.keepvid.com]

Tipos de RAP

Utiliza anteparos

› Único projetor› Múltiplos projetores

Precisão

Em RAP, imprecisões espaciais são ainda mais relevantes do que nos clássicos see-through HMDs.

A margem de imprecisão deve ser muito pequena para que o sistema seja aceito.

Precisão

A distância entre o projetor laser AR e o objeto a ser projetado tem que ser determinada a cada projeção.

Um pequeno desvio angular pode ser transformado em um significante erro posicional.

Calibração

Para calibrar o projetor são fixados alguns parâmetros (resolução,FOV, distância do projetor ao anteparo).

São coletadas correspondências entre coordenadas virtuais de uma imagem 2D, e a localização 3D delas no mundo real.

Calibração

A calibração depende da qualidade de dados dessas entradas, mais do que de algoritmos que vão resolve-la.

Table Top System› Muito utilizado› Placa com circuito› Funcionam sem tracking desde que coloque a

placa numa superficie› As posições do laser são ajustadas uma vez

Demo: Automatic Projector Calibration with Embedded Light Sensors [www.keepvid.com]

Problemas de RAP

A utilização de RAP exige que haja uma superfície ideal para a projeção.

É preciso encontrar uma área de projeção adequada para cada objeto.

Isso limita o tamanho de objetos que podem ser visualizados com RAP.

Problemas de RAP

Displays projetivos tem a capacidade de apresentar informações a vários usuários ao mesmo tempo.

A qualidade da projeção é limitado pela superfície (propriedades reflexivas, forma) e condições ambientais.

Problemas de RAP

A projeção depende de:1. Iluminação da superfície.2. Distância do projetor para a superfície.3. Resolução do projetor.

A maioria dos projetores possuem uma distância focal máxima limitada.

Problemas de RAP

Quando projetando em superfícies que são não perpendiculares à linha de projeção, a imagem projetada deveser pré-distorcida para compensar a distorção geométrica.

ARHockey› Jogo baseado em RA projetiva› Faculdade SENAC, São Paulo. 2006.› Air Hockey

Aplicações - ARHockey

Aplicações - ARHockey

Real› Câmera› Superfície› Projetor

Câmera receptora Marcadores

› Fixos: determinam a superfície de projeção› Móveis: luvas nas mãos dos jogadores

Aplicações - ARHockey

Modificações ao jogo original› Difícil serem realizadas no mundo real› RA possibilita facilmente› Ex:

Número de discos Movimentação e tamanho dos gols Checkpoints na mesa Alteração do formato da mesa

Aplicações - ARHockey

OpenCV› Tracking, detecção de movimento

OpenGL› Computação gráfica 3D

ODE – Open Dynamics Engine› Simulação da interação dos objetos› Fenômenos físicos

Demo› ARHockey - SBGames 2006.mp4

Aplicações – Funky Forest

Funky Forest› Ecossistema Interativo› Entretenimento› Consciência ambiental› Estreou no Festival Cinekid 2007

Demo› Funky Forest.mp4

Aplicações - VeinViewer

VeinViewer› Considerada a melhor invenção do ano de

2004 pela revista Time Magazine› Utiliza-se do projetor para mostrar em

tempo real a vasculatura do paciente

Música utilizando projeção› Trabalho de Graduação› Hochschule Darmstadt, Alemanha› Pentagrama

Demo› Orbitone.mp4

Aplicações - Orbitone

Aplicações – iOO Climb

Escalada Interativa (iOO Climb)› Torna uma escalada mais interativa

Aplicações – iOO Climb

Demo› Muro de Escalada com RAP.mp4

Aplicações – Sixth Sense

Sixth Sense› Projeto do MIT› “Amplia o mundo físico ao nosso redor”› Gestos naturais para interagir com

informação digital› SixthSense venceu o 2009 INVENTION

AWARD  da Popular Science

Aplicações – Sixth Sense

Demo› PopSci_s Future Of Sixth Sense.mp4› Sixth Sense Projection Technology

Demo.mp4

Aplicações – Magic Projection

Mágico Virtual› Laptop› Projetor› PS3 Eye Toy› LED tracking markers› Software

Efeito espetacular Demo

› Magic Projection 1.0.mp4

Tendências Futuras

Ringo Interface› Realidade Aumentada com projeção

holográfica Demo

› Ringo - Holographic interface, round interface, future Ui GUI.mp4

Propaganda e Marketing Turismo Medicina – Laser para ajuda em cirurgias

Referências Schwerdtfeger, B., Pustka, D., Hofhauser, A., and Klinker,

G. 2008. Using laser projectors for augmented reality. In Proceedings of the 2008 ACM Symposium on Virtual Reality Software and Technology (Bordeaux, France, October 27 - 29, 2008). VRST '08. ACM, New York, NY, 134-137

http://realidadeaumentada.com.br/home/index.php?option=com_content&task=view&id=4&Itemid=1

http://en.wikipedia.org/wiki/Projection_augmented_model

http://en.wikipedia.org/wiki/SixthSense

http://en.wikipedia.org/wiki/Augmented_reality

Referências Vieira, B. et al. ARHockey: Um Jogo em Realidade

Aumentada Baseada em Projetores. Centro Universitário Senac, Bacharelado em Ciência da Computação, São Paulo – SP, Brasil.

http://www.artefactgroup.com/blog/2008/10/ringo-interface-augmented-reality-using-holographic-projection/

http://gizmodo.com/5418107/an-augmented-reality-projection-tracking-system-actually-makes-this-magician-seem-cool

http://orbitone.de/

Dúvidas?

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