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Realidade Aumentada
Grupo de Estudo em Ambientes Virtuaishttp://tinyurl.com/geav-grupohttp://tinyurl.com/geav-poli
1
Anderson Carlos Moreira [email protected]
Carlos Henrique Barbosa da [email protected]
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Introdução
• WIMP – Janelas, Ícones,Menus e Ponteiros
• Ambiente Virtual
2
Ação pensada pelo usuário
Execução da ação pelo sistema
InterfaceInterface
– Realidade Virtual– Realidade Aumentada
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Realidade Virtual
3
Introdução
Equipamentos
Motivação
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Realidade Virtual
4
• HMD: Head-Mounted Displays– Som e estereoscopia
• Luvas:– Háptica
• ProjetorEstereoscópico
• Monitor• CAVE (Cave Automatic Virtual
Environment)
Introdução
Equipamentos
Motivação
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Realidade Virtual
5
Introdução
Equipamentos
Motivação
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Realidade Aumentada
6
Introdução
Motivação
Dificuldades
Classificação
• Padrão de desenho Câmera
Estereoscopia
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Realidade Aumentada
7
Imersiva Não-ImersivaIntrodução
Motivação
Dificuldades
Classificação
Estereoscopia
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Realidade Aumentada
8
• Largura de Banda• Equipamentos mais potentes• Hiper-realidade
Introdução
Motivação
Dificuldades
Classificação
Estereoscopia
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Realidade Aumentada
9
10 quadros / segundo
Introdução
Motivação
Dificuldades
Classificação
Estereoscopia
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Realidade Aumentada
10
• Visão Sólida• Paralaxe• Anaglifo
– Óculos
Introdução
Motivação
Dificuldades
Classificação
Estereoscopia
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Realidade Aumentada Espacial (SAR)
• Vídeo
11
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Realidade Aumentada sem Marcador (MAR)
• Vídeo
12
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Realidade Aumentada (Medicina)
• Vídeo
13
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Realidade Aumentada (Cubo)
• Vídeo
14
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Exemplo de Sistema Móvel
• Vídeo
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Hiper-Realidade
• Realidade Virtual• Realidade Física• Inteligência artificial• Inteligência humana• Mundo Misturado
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Conferências
• ISMAR– International Symposium on Mixed and
Augmented Reality– Flórida - EUA
• SVR– Symposium on Virtual
and Augmented Reality– Natal (RN) - 2010 – Porto Alegre (RS) - 2009
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Software
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Software
• OpenCV
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Etapas do FLARToolkit
• Captura de Imagem• Binarização• Labeling• Busca por Quadrados• Reconhecimento de padrões• Cálculo das transformadas
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Etapas do FLARToolkit
• Captura da Imagem na Webcam
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Etapas do FLARToolkit
• Binarização (Escala de tons de cinza)
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Etapas do FLARToolkit
• Binarização0 255limiar
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Etapas do FLARToolkit
• Labeling
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Etapas do FLARToolkit
• Busca por quadrados
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Etapas do FLARToolkit
• Reconhecimento de Padrões
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Etapas do FLARToolkit
• Reconhecimento de padrões
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Etapas do FLARToolkit
• Comparação
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Etapas do FLARToolkit
0,38 0,29 -0,15 -0,11
0,86 0,20 -0,01 -0,14
0,27 -0,03 0,03 -0,14
0,13 0,16 -0,08 -0,01
29
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Etapas do FLARToolkit
• Cálculo das Transformadas
30
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Etapas do FLARToolkit
• Exibição do Objeto 3D
31
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MatemáticaGeometria ComputacionalComputação GráficaVisão ComputacionalReconhecimento de PadrõesRealidade VirtualRealidade AumentadaProcessamento de Imagens
Áreas
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33
* A = A
* A = A’ (rotacionado e escalonado)
Transformação Linear
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34
Transformação Linear
Rotação
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35
Transformação Linear
Escala
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36
Fecho Convexo Diagramas Voronoi
Quaternions
Geometria Computacional
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37
Computação Gráfica
Shader
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38
Computação Gráfica
Iluminação
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39
Computação Gráfica
Ray Tracing
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Referências• [1] CORDIS. Ícones, janelas, menus, ponteiros - Quando a informática vai evoluir? Inovação
Tecnológica, 2009. Disponivel em: <http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=icones-janelas-menus-quando-informatica-vai-evoluir&id=010150090717>. Acesso em: 29 set. 2009.
• [2] KIRNER, C.; SISCOUTTO, R. A. Fundamentos de Realidade Virtual e Aumentada. IX Symposium on Virtual and Augmented Reality. Petrópolis-RJ: SBC. 2007. p. 2-21.
• [3] RASKAR, R.; WELCH, G.; FUCHS, H. Spatially Augmented Reality. First International Workshop on Augmented Reality. San Francisco: IEEE. 2008.
• [4] KIRNER, T. G.; SALVADOR, V. F. M. Desenvolvimento de Ambientes Virtuais. IX Symposium on Virtual and Augmented Reality. Petrópolis-RJ: SBC. 28 Maio 2007. p. 90-107.
• [5] TORI, R.; KIRNER, C. Fundamentos de Realidade Virtual. In: TORI, R.; KIRNER, C.; SISCOUTTO, R. Fundamentos e Tecnologia de Realidade Virtual e Aumentada. Belém-PA: SBC, 2006. Cap. 1, p. 2-21.
• [6] MACHADO, L. D. S. Dispositivos Hápticos para Interfaces de Realidade Virtual e Aumentada. IX Symposium on Virtual and Augmented Reality. Petrópolis-RJ: SBC. 2007. p. 152-167.
• [7] PINHANEZ, C. Interfaces Não-Convencionais. VII Symposium of Virtual Reality. Belém-PA: SBC. 2006. p. 173-198.
• [8] GUTIÉRREZ, M. A.; VEXO, F.; THALMANN, D. Vision. In: ______ Stepping into Virtual Reality. London: Springer, 2008. Cap. 7, p. 125-137.
• [9] MACHADO, L. D. S. Dispositivos Hápticos para Interfaces de Realidade Virtual e Aumentada. IX Symposium on Virtual and Augmented Reality. Petrópolis, RJ: SBC. 2007. p. 152-167.
• [10] SOARES, L. P.; CABRAL, M. C.; ZUFFO, M. K. Sistemas Avançados de Realidade Virtual. VII Symposium on Virtual Reality. Belém-PA: SBC. 2006. p. 51-58.
40
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Referências• [11] SISCOUTTO, R. A. et al. Estereoscopia. VII Symposium on Virtual Reality. Belém-PA: SBC.
2006. p. 221-245.• [12] PINHO, M. S.; REBELO, I. B. Interação em Ambientes Virtuais Imersivos. VIII Symposium
on Virtual Reality. Belém-PA: SBC. 2006. p. 145-172.• [13] NORMAN, D. A. The psychology of everyday things. New York: Basic Books, 1988.• [14] AZUMA, R. T. A Survey of Augmented Reality. Presence: Teleoperators and Virtual
Environments, Los Angeles, CA, v. 6, n. 4, p. 355-385, ago. 1995.• [15] KIRNER, C.; TORI, R. Fundamentos de Realidade Aumentada. VII Symposium on Virtual
Reality. Belém-PA: SBC. 2006. p. 22-38.• [16] FUKS, H.; RAPOSO, A. B.; GEROSA, M. A. Do Modelo de Colaboração 3C à Engenharia
de Groupware. IX Simpósio Brasileiro de Sistemas Multimídia e Web. Salvador, Bahia: WebMidia. 2003. p. 445-452.
• [17] DAVE SNOWDON, E. F. C. A. A. J. M. Collaborative Virtual Environments: Digital Spaces and Places for CSCW. In: DAVE SNOWDON, E. F. C. A. A. J. M. Collaborative Virtual Environments: Digital Places and Spaces for Interaction. London: Springer - Verlag, 2001. Cap. 1, p. 3-17.
• [18] WANG, X.; DUNSTON, P. S. Groupware Concepts for Augmented Reality Mediated Human-To-Human Collaboration. Proceedings of Joint International Conference on Computing and Decision Making in Civil and Building Engineering. Montreal, Canadá: [s.n.]. 2006. p. 1836-1842.
• [19] FILIPPO, D. et al. Ambientes Colaborativos de Realidade Virtual e Aumentada. IX Symposium on Virtual and Augmented Reality. Petrópolis-RJ: SBC. 2007. p. 168-191.
• [20] KIRNER, T. G. et al. Development of a Collaborative Virtual Environment for Educational Applications. Web3D 2001. Paderborn: ACM. Fevereiro 2001. p. 61-68.
41
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Referências• [21] BUCCIOLI, A. A. B.; ZORZAL, E. R.; KIRNER, C. Usando Realidade Virtual e
Aumentada na Visualização da Simulação de Sistemas de Automação Industrial. VIII Symposium on Virtual Reality. Belém-PA: SVR. 2006.
• [22] NUNES, F. L. S. et al. Aplicações Médicas usando Realidade Virtual e Realidade Aumentada. IX Symposium on Virtual and Augmented Reality. Petrópolis: SBC. 2007. p. 223-255.
• [23] BILLINGHURST, H. K. A. M. Marker Tracking and HMD Calibration for a Video-Based Augmented Reality Conferencing System. Proceedings of the 2nd IEEE and ACM International Workshop on Augmented Reality. Washington, DC: IEEE Computer Society. 1999. p. 85.
• [24] STEUER, J. Defining Virtual Reality: Dimensions Determining Telepresence. Journal of Communication. San Francisco: [s.n.]. 1992.
• [25] LIU, T.-Y.; TAN, T.-H.; CHU, A. Y.-L. 2D Barcode and Augmented Reality Supported English Learning System. International Conference on Computer and Information Science. Taipei-TW: IEEE. 2007.
• [26] LANGTON, C. G. Artificial Life: An Overview. 1st Edition. ed. Massachusetts: MIT Press, v. I, 1995.
• [27] MEIGUINS, B. S. et al. Aplicações de Ambientes Virtuais Colaborativos. VIII Symposium on Virtual Reality. Belém-PA: SBC. 2006. p. 334-342.
42
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Aplicação de um Ambiente Virtual Colaborativo utilizando Realidade
Aumentada
Orientando: Anderson Carlos Moreira TavaresOrientador: Prof. Dr. Sérgio Murilo Maciel Fernandes
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Sistemas Colaborativos
44
Modelo 3C
CVE
CSCW Comunicação
Cooperação Coordenação
Percepção
Gera informação para
Gerencia
Demanda
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Sistemas Colaborativos
45
• Computer Support Collaborative Work
Ao mesmo tempo Em tempos diferentes
Local
Distribuído
Modelo 3C
CVE
CSCW
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Sistemas Colaborativos
46
• Collaborative Virtual EnvironmentModelo 3C
CVE
CSCW
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Considerações Iniciais
• Tempo de desenvolvimento;• Impacto pelos sistemas de ambientes virtuais;• Protocolos de comunicação;• Treinamento necessário;• Custo do projeto.
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Caracterização do Problema
• Benefício do uso de equipamentos tradicionais
• Construção de Sistemas de RA com colaboração na Web
• Geração de Informação tridimensional
48
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Questionamentos
49
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Projeto NHE
50
Introdução
Planejamento
Tecnologias
Servidor
Cliente
Vantagens
Aplicações
Resultados
Rede
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Projeto NHE
51
• Servidor
• Cliente
z
FLARToolkit
Introdução
Planejamento
Tecnologias
Servidor
Cliente
Vantagens
Aplicações
Resultados
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Projeto NHE
52
Introdução
Planejamento
Tecnologias
Servidor
Cliente
Vantagens
Aplicações
Resultados
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Projeto NHE
53
Introdução
Planejamento
Tecnologias
Servidor
Cliente
Vantagens
Aplicações
Resultados
Janela | Comando (Parametro1, Parametro2, ...)
Janela | Resposta | Parametro1, Parametro2, ...
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Projeto NHE
54
• Servidor de Política• Servidor de Banco de Dados
Introdução
Planejamento
Tecnologias
Servidor
Cliente
Vantagens
Aplicações
Resultados
T1T2TS
TS T1T2
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Projeto NHE
55
• Login• Cadastro• Tela principal• Visualizar Perfil• Tela do projeto
Introdução
Planejamento
Tecnologias
Servidor
Cliente
Vantagens
Aplicações
Resultados
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Projeto NHE
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• Custo– Servidor WEB (Apache)– Browser– Webcam
• Facilidade• Interatividade em tempo real
Introdução
Planejamento
Tecnologias
Servidor
Cliente
Vantagens
Aplicações
Resultados
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Projeto NHE
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• Educação• Engenharia• Automação Industrial• Vendas• Jogos• Medicina
Introdução
Planejamento
Tecnologias
Servidor
Cliente
Vantagens
Aplicações
Resultados
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Projeto NHE
58
• Tempo de RespostaIntrodução
Planejamento
Tecnologias
Servidor
Cliente
Vantagens
Aplicações
Resultados
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Projeto NHE
59
• MemóriaIntrodução
Planejamento
Tecnologias
Servidor
Cliente
Vantagens
Aplicações
Resultados
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Projeto NHE
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• Interatividade– Grau de imersão– Inovação– Influência do sistema na sociedade
Introdução
Planejamento
Tecnologias
Servidor
Cliente
Vantagens
Aplicações
Resultados
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Dificuldades
• Linux• Camera• Comunicação• Importação de Modelos• Anaglifo
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Trabalhos Futuros
• Biblioteca• Simulação Física• Vida Artificial• Inteligência Artificial• Markeless Augmented Reality• QRCode (Quick Response)
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Realidade Virtual
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“Realidade virtual é uma interface avan-çada para aplicações computacionais, que permite ao usuário navegar e interagir, em tempo real, com um ambiente tri-dimensional gerado por computador, usando dispositivos multissensoriais.”
Introdução
Definição
Equipamentos
Motivação
Histórico
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Realidade Virtual
64
• Anos 50: Sensorama– Morton Heilig
• Anos 60: Ultimate Display– Ivan Sutherland
• Anos 80: Realidade Virtual– Jaron Lanier
Introdução
Equipamentos
Motivação
Histórico
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• Azuma– Combina real e virtual– Interativo em tempo real– Registrado em 3D
• Tracking (Rastreamento)
Realidade Aumentada
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Introdução
Definição
Motivação
Dificuldades
Classificação
Estereoscopia
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Realidade Aumentada
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Realidade Aumentada
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Vida Artificial
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Metáfora
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Condição Epipolar
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Transformação Homográfica
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Agradecimentos
• Prof. Dr. Sérgio Murilo• Organizadores do SEC• Prof. Dr. Byron Leite• Colegas de turma• Família• Expectadores
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