Realidade Aumentada (RA)

Aline de Oliveira MachadoMárcio Cerqueira de Farias Macedo

INSTITUTO FEDERAL DEEDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIABAHIAAnálise e Desenvolvimento de Sistemas

Realidade Aumentada

• Enriquecer o ambiente real com objetos virtuais:

• combina objetos reais e virtuais no ambiente real;

• executa interativamente em tempo real;

• alinha objetos reais e virtuais entre si;

• aplica-se a todos os sentidos, incluindo audição, tato e força e cheiro.

VisãoComputacional

Visão Computacional

• Investiga as questões computacionais e algorítmicas associadas à aquisição, ao processamento e à compreensão de imagens;

• Composição:– Câmera;

– Lente óptica;

– Iluminação;

– Interface para aquisição de imagens (Frame Grabber);

– Software aplicativo para visão computacional;

– Microcomputador

– Software para inspeção automática.

Aspectos da RA• Renderização de alta qualidade do mundo

combinado;

• Calibração precisa, envolvendo o alinhamento dos objetos virtuais em posição;

• Orientação dentro do mundo real;

• Interação em tempo real entre objetos reais e virtuais;

• Recursos de realidade virtual - geração de imagens dos objetos virtuais e a interação em tempo real.

Realidade Virtual• Retratar e interagir com situações imaginárias

envolvendo objetos virtuais estáticos e em movimento;

• Reproduzir ambientes da vida real - entrar nesses ambientes e interagir com seus recursos de forma natural;

– usando luvas - gestos ou comandos de voz;– salas de aula e laboratórios de universidades virtuais;– realizar experimentos científicos;– entrar no banco virtual e manusear o terminal de atendimento

virtual;– conversar com o gerente, representado por um avatar.

Realidade Virtual

Realidade Aumentada X Realidade Virtual

• Dispositivos especiais para equipar os usuários com recursos multisensoriais.

• Rastreamento óptico, projeções e interações multimodais

• Prioriza as características de interação do usuário;

• Enfatiza a qualidade das imagens e a interação do usuário;

• Transfere o usuário para o ambiente virtual;

• Mantém o senso de presença do usuário no mundo real;

• Mundo virtual• Combina o mundo real com o mundo virtual;

Realidade Aumentada X Realidade Virtual

Aplicações• Móveis

– anotações virtuais em edifícios,

– mostrar/recuperar elementos inexistentes ou em ruínas (arqueologia),

– campos de batalha;

• Colaborativas– treinamento e montagem, ensino, jogos, comércio,

cirurgia;

• Comerciais– anúncios na TV, eventos culturais e esportivos,

associados a elementos reais da cena exibida.

TiposVisão Direta Visão Indireta

Olhos apontados diretamente para as posições reais com cena óptica ou por vídeo.

Mundo misturado em algum dispositivo, como monitor ou projetor, não alinhado com as posições reais.

Visão

Direção

Visão

Direção

Tipos

Visão Direta com Capacete HMD Visão Indireta – Espelho no Monitor

Componentes

• Hardware - dispositivos de entrada, displays, processadores e redes

• Software– Autoria - implementar objetos virtuais e integrá-los ao ambiente real

(pode usar elementos auxiliares para a captura de posições ou os próprios elementos do cenário real)

– tempo real - promover o rastreamento de objetos reais estáticos e móveis e ajustar os objetos virtuais no cenário, para pontos de vista fixos e em movimento

– permitir a interação do usuário com os objetos virtuais e a interação entre objetos reais e virtuais em tempo real

– ARToolKit, MRT, Studierstube, Tiles, APRIL, DART, MARS, AMIRE, MXRToolKit, LibTab, ARTAG, OSGART.

– VRML, X3D e OpenGL

ARtoolkit

• Biblioteca de software baseada nas linguagens C e C++

• Marcadores – técnicas de visão computacional para calcular a

posição da câmera real e sua orientação em relação aos marcadores, de forma a fazer com que o sistema possa sobrepor objetos virtuais sobre os marcadores

• Código aberto - possibilita alteração/ajustes para aplicações específicas.

ARtoolkit

Processamento

• Captura de vídeo e execução do rastreamento de objetos;

• Processamento do sistema de realidade virtual, incluindo leitura de dispositivos e simulação/animação;

• Calibração, misturando o real com o virtual;

• Renderização sensorial, envolvendo os aspectos visuais, auditivos e hápticos;

.

ProcessamentoVídeo da Câmera

Busca por marcadores

A imagem é conver-tida para binária

e o marcador pretoé identificado

Encontra a posição e a orientação do

marcador 3D

Posições e orientaçõesdos marcadores relativosà câmera são calculadas

Marcadores

Identifica os marcadores

O símbolo dentro do marcador é comparado com templatesna memória

Marcadores

ID's dos marcadores

Posiciona eorienta os

objetos

Usando Ti, transforma os objetos 3D para alinhá-los com os

marcadores

Posições e orientações dos

marcadores

Ti = {Pi, Ri}

Objetos virtuais

Renderiza osobjetos 3D no

quadro do vídeo

Objetos virtuais são renderizados

no quadro do vídeo

Vídeo de saída para o HMD do

usuário

Referencias Bibliográficas

• TORI, Romer, KIRNER, Claudio e SISCOUTO, Robson. Fundamentos e Tecnologia de Realidade Virtual e Aumentada. Belém: pré-simpósio – VIII symposium on Virtual Reality, 2006

• http://www.hitl.washington.edu/artoolkit/• http://www.cabanacriacao.com/blog/archives/papervision3d-augmented-reality-

ligue-sua-webcam-e-curta-a-realidade-aumentada-pelo-flartoolkit-20/