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
Realidade
Aumentada


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.
Realidade
Aumentada

Aplicações de RA:

Saúde: Cirurgias médicas aumentadas

Militar: Informações extras sobre o ambinete
podem ser visualizadas pelo soldado em tempo
real.
Realidade
Aumentada
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
ARToolkit
Funcionamento

Captura da imagem de entrada


Busca pelos marcadores


Sequência de imagens da câmera de video
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
ARToolkit
Funcionamento

Identificação de marcadores


Inserção de imagens virtuais


Verifica se o símbolo dos marcador casa com algum
padrão na memória.
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
ARToolkit
Funcionamento
ARToolkit
Framework

API C/C++

Conjunto de funções predefinidas

Portabilidade sem perda de eficiência:

OpenGL

GLUT

Standard API

Biblioteca de Vídeo (Dependente de Hardware)
ARToolkit
Framework

Arquitetura:
ARToolkit
Framework

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
ARToolkit
Framework

Estrutura interna:
ARToolkit
Framework

Gsub_Lite Module: substitui o Gsub Module com
rotinas gráficas mais eficientes e independentes do
sistema de janelas

Gsub Module... Deprecated!
ARToolkit
Framework

Metáfora de pipeline:

Video -> Tracking -> Display

Permite fácil troca de módulos
ARToolkit
Framework

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
ARToolkit
Framework

Loop principal (cont.)


Desenha os objetos virtuais
nos marcadores
Finalização

Encerra a captura dos frames
ARToolkit
Framework

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
ARToolkit
Limitações


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.
ARToolkit
Limitações

Condições de iluminação


Deve-se evitar reflexões da luz no marcador
Complexidade do marcador

Figuras simples e não simétricas
ARToolkit
Trabalhos


Projetos que o utilizam:

The Black Magic kiosk: Um livro “virtual”

AR Groove: interface musical

3D-Live: interface de colaboração
Publicações
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
Exercícios

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

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
Ronaldo Ribeiro Marques
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