Realidade Aumentada Projetiva

1. Realidade Aumentada Projetiva Arthur Cireno Rizzo (acr2) Eduardo MenezesPires (emp) Felipe Farias (ffa2) Paulo de Barros e Silva Filho (pbsf) Romero Teixeira Gonçalves (rtg) Rafael Loureiro de Carvalho (rlc)

2. Roteiro • Introdução(Arthur) • Conceitosbásicos de RA (Romero) • Problemas da RA (Romero) • Definição (Arthur) • Histórico(Felipe) • Modelo de ProjeçãoAumentada(Rafael) • Tipos de RAP (Rafael) • Precisão e Calibração(Paulo) • Problemas(Paulo) • Aplicações (Eduardo) • TendênciasFuturas(Felipe)

3. 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).

4. 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”.

5. Introdução • Definiçãoporautores • 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.

6. Os três i’s As minhas ações geram Reações em tempo-real Me sinto dentro do ambiente IMERSÃO Isto realmente está acontedendo IMAGINAÇÃO INTERAÇÃO

8. 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.

9. Conceitosbásicos 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.

10. Conceitosbásicos de RA • Sistema de visão ótica direta • utiliza capacetes de Realidade Virtual (HMD) transparentes para apresentar o ambiente virtual diretamente sobre o mundo real.

11. Conceitosbásicos 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.

12. Conceitosbásicos 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.

13. Problemas da RA • HMD • Permiteapenas um usuário • Necessidade do dispositivo (comodidade) • Rivalidade Binocular

14. 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

15. 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

16. 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.

17. 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 TravelGuide • Android • 2009 – ARToolkit portado para Flash • 2009 – The Sixth Sense • 2009 – Wikitude Drive • 2010 – acrossair – Browser com Realidade Aumentada

18. Modelo de ProjeçãoAumentada • 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)

19. Modelo de ProjeçãoAumentada • Funcionamento

20. Modelo de ProjeçãoAumentada Exemplos

21. Aplicações de MPA • Video conferências mais amigáveis. Video: Projecao em modelos.mp4

22. Modelo de ProjeçãoAumentada Video: Digitial Airbrushing with Spatial Augmented Reality [www.keepvid.com] Exemplos de MPA

23. Tipos de RAP • Utiliza anteparos • Único projetor • Múltiplos projetores

24. Precisão • Em RAP, imprecisões espaciais são ainda mais relevantes do que nos clássicos see-throughHMDs. • A margem de imprecisão deve ser muito pequena para que o sistema seja aceito.

25. 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.

26. 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.

27. Calibração • A calibração depende da qualidade de dados dessas entradas, mais do que de algoritmos que vão resolve-la. • Table Top System • Muitoutilizado • Placa com circuito • Funcionamsemtrackingdesdequecoloque a placanumasuperficie • As posições do laser sãoajustadasumavez • Demo: Automatic Projector Calibration with Embedded Light Sensors [www.keepvid.com]

28. 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.

29. 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.

30. Problemas de RAP • A projeção depende de: • Iluminação da superfície. • Distância do projetor para a superfície. • Resolução do projetor. A maioria dos projetores possuem uma distância focal máxima limitada.

31. 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.

32. Aplicações - ARHockey • ARHockey • Jogo baseadoem RA projetiva • Faculdade SENAC, São Paulo. 2006. • Air Hockey

33. Aplicações - ARHockey • Real • Câmera • Superfície • Projetor • Câmerareceptora • Marcadores • Fixos: determinam a superfície de projeção • Móveis: luvasnasmãos dos jogadores

34. Aplicações - ARHockey • Modificaçõesaojogo original • Difícilseremrealizadas no mundo real • RA possibilitafacilmente • Ex: • Número de discos • Movimentação e tamanho dos gols • Checkpoints na mesa • Alteração do formatoda mesa

35. Aplicações - ARHockey • OpenCV • Tracking, detecção de movimento • OpenGL • Computaçãográfica 3D • ODE – Open Dynamics Engine • Simulaçãodainteração dos objetos • Fenômenosfísicos • Demo • ARHockey - SBGames 2006.mp4

36. Aplicações – Funky Forest • Funky Forest • Ecossistema Interativo • Entretenimento • Consciênciaambiental • Estreou no Festival Cinekid 2007 • Demo • Funky Forest.mp4

37. 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

38. Aplicações - Orbitone • Música utilizando projeção • Trabalho de Graduação • HochschuleDarmstadt, Alemanha • Pentagrama • Demo • Orbitone.mp4

39. Aplicações – iOOClimb • Escalada Interativa (iOOClimb) • Tornaumaescaladamaisinterativa

40. Aplicações – iOOClimb • Demo • Muro de Escalada com RAP.mp4

41. Aplicações – Sixth Sense • Sixth Sense • Projeto do MIT • “Amplia o mundofísicoaonossoredor” • Gestosnaturaisparainteragir com informação digital • SixthSensevenceu o 2009 INVENTION AWARD  da Popular Science

42. Aplicações – Sixth Sense • Demo • PopSci_s Future Of Sixth Sense.mp4 • Sixth Sense Projection Technology Demo.mp4

43. Aplicações – Magic Projection • Mágico Virtual • Laptop • Projetor • PS3 Eye Toy • LED tracking markers • Software • Efeitoespetacular • Demo • MagicProjection 1.0.mp4

44. TendênciasFuturas • Ringo Interface • RealidadeAumentada com projeçãoholográfica • Demo • Ringo - Holographic interface, round interface, future Ui GUI.mp4 • Propaganda e Marketing • Turismo • Medicina – Laser paraajudaemcirurgias

45. Referências • Schwerdtfeger, B., Pustka, D., Hofhauser, A., andKlinker, G. 2008. Using laser projectors for augmented reality. In Proceedingsofthe 2008 ACM Symposiumon Virtual Reality Software andTechnology (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

46. 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/

47. Dúvidas? • Arthur Cireno Rizzo (acr2) • Eduardo MenezesPires (emp) • Felipe Farias (ffa2) • Paulo de Barros e Silva Filho (pbsf) • Romero Teixeira Gonçalves (rtg) • Rafael Loureiro de Carvalho (rlc)