Integrando Recursos de Realidade Aumentada e Código de Barras
Bidimensionais no Desenvolvimento de um Guia de Turismo
Pedro Clarindo da Silva Neto1, Clodoaldo Nunes1, Eunice P. dos Santos Nunes2
1
Departamento da Área de Informática – Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia
de Mato Grosso (IFMT)
Rua Prof. Zulmira Canavarros, no 95 – 78005-200 – Cuiabá-MT – fone: (65) 3314-3570
2
Instituto de Computação – Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT)
Av. Fernando C. da Costa, no 2367 – 78060-900 – Cuiabá-MT – fone: (65) 3615-8791
{pedro.neto, clodoaldo.nunes}@cba.ifmt.edu.br, [email protected]
Abstract
The popularization of the electronic computational
equipments occurred in the beginning of the decade of
80s, the emergence of the first personal computers,
confronted the users the need of innovating the form
they interact with these equipments. The Augmented
Reality is a kind of technology in which virtual objects
are added to the real environment, increasing the field
of the user’s vision and aiming at considering a new
form of interaction between the man and the computer.
This study is about the Augmented Reality Technology,
its concepts and the main libraries that implement this
technology. Based on this technology a case study was
carried out, in order to have an application in the area
of Tourism for the World Cup of 2014 which will take
place in Cuiabá one of the cities that will host the
event.
1. Introdução
Registros de tentativas de misturar o real com o
virtual já aparecem datadas milênios atrás, gravadas
em abrigos ou cavernas, como em Lascaux na França
(Figura 1), onde figuras do cotidiano aparecem nas
paredes e tetos, ou também em superfícies rochosas ao
ar livre [1].
Figura 1. Gravuras nas cavernas em Lascaux [1]
Nessa época os desenhos e pinturas tinham cunho
“mágico”, onde se pintava o animal que se desejava
caçar e obter características como força, rapidez e faro
aguçado.
O crescente avanço das tecnologias e meios de
comunicação proporcionou novas e enriquecedoras
experiências para os seus usuários.
Sendo a Realidade Aumentada (RA) uma forma de
interface que permite combinar no ambiente real,
objetos criados a partir de computação gráfica, é uma
tecnologia que tem potencial para ser utilizada na área
de Turismo, que é o propósito desse trabalho.
Com esse intuito, a RA, vem ao encontro da
necessidade de integrar objetos virtuais no ambiente
real para gerar uma aplicação na área de Turismo.
Como exemplo da utilização da tecnologia de RA
na área de Turismo, pode-se citar o mTrip Travel
Guide, um aplicativo para iPhone que permite
visualizar os restaurantes ao redor de uma determinada
área, as distâncias dos estabelecimentos em relação a
posição do usuário, o tipo de culinária, faixas de preço,
a classificação dada por outros usuários, entre outras
informações [2].
O objetivo principal deste trabalho é apresentar o
desenvolvimento de um guia de turismo para celular,
usando as tecnologias de RA e QR Code (Quick
Response Code), para a cidade de Cuiabá, visando à
demanda turística da Copa do Mundo de Futebol em
2014, onde Cuiabá é uma das cidades-sede.
Neste primeiro momento, o guia utiliza códigos de
barra de duas dimensões para armazenar URLs de
localizações geográficas e um sistema de Realidade
Aumentada que, no protótipo, exibe ao usuário uma
maquete 3D de um ponto turístico de interesse do
usuário.
Seguindo esta abordagem o presente trabalho
apresenta as tecnologias de código de barras
bidimensionais, a API Google Chart Tools utilizada
para criar o gráfico QR Code, e a biblioteca
FLARToolKit, utilizada no desenvolvimento do
ambiente de RA proposto.
Este trabalho está estruturado da seguinte maneira: a
seção 2 apresenta as tecnologias utilizadas para criação
do protótipo e suas características. A seção 3 apresenta
o protótipo, e a seção 4 apresenta as conclusões deste
trabalho.
2. Tecnologias utilizadas
O desenvolvimento do protótipo está alicerçado nas
tecnologias de RA e de código de barras
bidimensionais que serão apresentadas nesta seção.
A RA é definida por Azuma, Baillot e Behringer
(2001) como sendo um sistema que complementa o
mundo real com objetos virtuais, gerados
computacionalmente, de tal forma que aparentem
coexistir no mesmo espaço do mundo real [3].
Uma maneira de compreender a relação entre os
ambientes reais e virtuais, a Realidade Aumentada e
Realidade Virtual, associados aos conceitos de
Realidade Misturada e Virtualidade Aumentada, é
considerar o diagrama “reality-virtuality continuum”,
desenvolvido por [4].
Figura 2. Virtuality Continuum de Milgram [4]
Este diagrama é bastante preciso, principalmente
por sugerir uma situação que se dá em diferentes níveis
e graus, passando dos ambientes reais até os virtuais. A
extremidade à esquerda é constituída exclusivamente
de objetos reais, incluindo tudo o que pode ser
observado na visualização de uma cena do mundo real,
quer seja diretamente, pessoalmente ou por meio de
algum vídeo. A extremidade à direita define ambientes
constituídos apenas por objetos virtuais, podendo ser
imersivo ou não imersivo.
Neste trabalho o ambiente implementado envolve a
tecnologia de RA, visto que o propósito do guia
turístico móvel é inserir cenas reais no ambiente
virtual.
Para implementar o ambiente de RA, foi utilizada a
biblioteca FLARToolKit. A FLARToolKit é baseada
na NyARToolkit, uma versão da ARToolKit
desenvolvida na linguagem Java. Mais precisamente, a
FLARToolKit reconhece o marcador da imagem de
entrada e calcula sua posição e direção no mundo 3D.
As modelagens de gráficos 3D não estão contempladas
nessa biblioteca, porém, possui suporte para as mais
populares classes de engines 3D (Papervision3D,
Away3D, Sandy, Alternativa3D) [5].
As aplicações de RA com a FLARToolKit
baseiam-se em marcadores fiduciários (marcadores de
detecção), que são identificados por um dispositivo de
entrada de imagem, geralmente uma webcam, que
inicializa um determinado evento, uma animação 3D,
um vídeo, etc , e são projetados na tela do computador
misturando os elementos da animação com o ambiente
ao redor, aumentando a realidade.
Na Figura 3 aparece um teste de uma aplicação de
RA desenvolvida com a FLARToolKit. Como a
FLARToolKit utiliza Action Script, é possível
desenvolver aplicações com o software Adobe Flash,
que através de seu plugin torna a aplicação portável
para a web, fator esse que facilita a disseminação da
aplicação uma vez que o usuário necessita somente do
plugin instalado, não necessitando realizar outra
instalação.
Figura 3. Aplicação de Realidade Aumentada sendo
executada na web através do plugin Flash Player: A –
Página inicial da aplicação, B – Escolha do objeto 3D a
ser exibido, C – Exibição do objeto 3D (roda gigante)
no monitor, D – Ambiente puramente real, onde estão
identificados a webcam e o marcador na caixa do
Toddynho.
Outra tecnologia utilizada foi o código de barras
bidimensionais do tipo QR Code, por meio da API
Google Chart Tools.
Do inglês Quick Response Code, o QR Code
(Figura 4) é um código de resposta rápida. Criado pela
empresa Denso Wave em 1994, logo se tornou um
código altamente utilizado, devido à eficiência na sua
aplicação. O QR Code tem como objetivo armazenar
informações em uma imagem bidimensional [6].
Tabela 1: Parâmetros obrigatórios do Google Chart
Tools para geração de QR Code [7]
Parâmetro
Descrição
cht=qr
Define que o gráfico é do tipo
QR Code.
chl=<data>
Os dados que serão enviados,
nesse caso, a URL.
chs=<largura>x<alt
ura>
Define a largura x altura (em
pixels) do QR Code criado.
Para gerar o QR Code é necessário inserir na barra
de endereços de um navegador os parâmetros
desejados junto ao endereço base do Google Chart
Tools. O caracter “?” é utilizado para separar o
endereço base do Google Chart Tools dos parâmetros
“?”, e tem como separador de parâmetros o caracter
“&”.
A fim de exemplo, para gerar um QR Code que
armazene a url “http://www.tuxcuiabano.com”, e que
possua as dimensões de 300 pixels, os parâmetros
serão os seguintes:
Figura 4. Exemplo de QR Code
Também conhecidos como hardlinks ou physical
world hyperlinks. QR Codes podem armazenar até
4.296 caracteres alfanuméricos de texto como, por
exemplo, um endereço de URL, que é o caso do
protótipo apresentado neste trabalho.
Desenvolvida pela empresa de tecnologia Google, a
API Google Chart Tools é um conjunto de ferramentas
que tem como objetivo principal transformar dados em
gráficos. Como toda API, ela fornece rotinas e padrões
para a sua utilização.
As funções disponibilizadas por qualquer API têm
o objetivo de prover funcionalidades que possam ser
reutilizadas em outros projetos, evitando assim a
reconstrução de uma solução. Para a criação de um QR
Code são utilizados os parâmetros demonstrados na
Tabela 1.
•
•
•
cht=qr, define que o tipo do gráfico é QR
Code.
chl= http://www.tuxcuiabano.com, define o
dado a ser armazenado.
chs=300x300, define as dimensões do gráfico
(em pixels).
Enviando os dados da url completa, conforme
Figura 5, na barra de endereço do navegador é gerado o
QR Code, que armazena a url desejada:
Figura 5. URL completa para geração do QR Code
3. Proposta do Guia de Turismo
A proposta do guia surgiu a partir de uma análise
do “Roteiro City Tour – Um olhar cultural por
Cuiabá”, distribuído pela Secretaria de Turismo de
Cuiabá. Percebeu-se uma grande dificuldade de
localizar os atrativos turísticos, uma vez que o tamanho
do mapa da cidade bem como os números dos pontos
turísticos é pequeno. Somado a isso, são apresentadas
poucas informações sobre cada atrativo, sendo somente
informações textuais.
Para resolver esse problema, o guia oferece
informações sobre a localização geográfica do ponto
turístico por meio do Google Maps.
Além de oferecer uma informação visual da atração
turística utilizando um modelo de objeto 3D em um
sistema de RA com a biblioteca FLARToolKit. A
Figura 6 exibe o protótipo do guia. Essa seria uma das
páginas do guia impresso que o usuário irá utilizar.
O protótipo está baseado em um QR Code que
aponta a localização geográfica da Igreja de Nossa
Senhora do Rosário e São Benedito, e apresenta, por
meio de um ambiente de Realidade Aumentada, um
modelo em 3D da igreja.
Figura 6. Protótipo do Guia de Turismo
A Figura 7 exibe o teste realizado com o QR Code
gerado. Para esse teste foi utilizado o celular Motorola
Milestone e o aplicativo BarCode Scanner que é
baseado na biblioteca de código fonte aberta ZXing.
quando aberta via navegador, D – Saída exibida pelo
Google Maps
Para o desenvolvimento da aplicação de RA foi
gerado um marcador personalizado através do software
ARToolKit Marker Generator. O Marker Generator
utiliza um dispositivo de vídeo conectado ao
computador, neste caso uma webcam para reconhecer o
desenho do marcador. Após reconhecer o desenho, é
gerado um arquivo do marcador que dever ser salvo
com a extensão “.pat” .
Com o marcador de detecção criado, é necessário
entender a aplicação que possibilita a implementação
da Realidade Aumentada. Resumidamente, ela
apresenta um objeto 3D a partir de um monitor com a
captura, através de uma webcam, do marcador de
detecção criado. Para a implementação do código são
necessárias
as
bibliotecas
FLARToolKit
e
Papervision3D, que é um motor de renderização 3D
otimizado para Flash Image API que permite trabalhar
com transformação de objetos complexos em 3D.
Como a FLARToolKit utiliza Action Script como
linguagem, foi utilizado para esse experimento uma
versão de demonstração do software Adobe Flash
Professional CS5, que pode ser obtido através do site
da Adobe. Com essa versão é possível utilizar o Adobe
Flash Professional CS5 pelo período de 30 dias.
Para a criação do objeto 3D foi utilizado o
software Google Sketchup, versão gratuita que após
renderizado disponibiliza um arquivo com a extensão
“.dae”.
Em seguida, com o projeto aberto no Adobe Flash
Professional CS5, é editado o arquivo Action Script
para alterar os parâmetros onde são configurados os
arquivos do marcador, e o arquivo do objeto 3D como
mostra a Figura 8.
Figura 8. Alterações do arquivo Action Script. A –
Marcador de detecção, B – Objeto 3D
Figura 7. Teste do QR Code gerado com o BarCode
Scanner. A – Reconhecimento da URL, B – Tela que
permite escolher abir a URL diretamente no navegador
ou no Aplicativo Google Maps, C – Saída exibida
Após configurado os parâmetros do marcador e do
objeto 3D, é possível criar um arquivo “.swf”
compatível com o plugin Adobe Flash.
Também é possível criar uma aplicação portável
para web, onde o Adobe Flash Professional CS5 cria
um arquivo HTML onde é inserido o arquivo “.swf”
através da tag <object>.
Ao usuário final toda essa tecnologia é
transparente, ficando a cargo do mesmo, somente
apontar o marcador para a aplicação web referente à
atração turística desejada.
O resultado dessa página HTML é verificado na
Figura 9, onde é exibido o modelo 3D da Igreja de
Nossa Senhora do Rosário e Capela de São Benedito.
5. Referências
[1] Filho, B. D. Pequena História da Arte. 3. ed. Campinas:
Papirus, p. 17-19, 1989.
[2] MTRIP. Augmented Reality on the iPhone: a new
journey
for
travelers.
Disponível
em:
http://blog.mtrip.com/2010/06/augmented-reality-travel/.
Acesso em 22 dez. 2010.
[3] Azuma, R.; Baillot, Y.; Behringer, R. Recent Advances in
Augmented Reality. IEEE Computer Graphics and
Applications, v. 21, n. 6, p. 34-47, 2001.
[4] Milgram, P., Takemura, H., Utsumi, A., Kishino, F.
Augmented Reality: A class of displays on the realityvirtuality continuum. Telemanipulator and Telepresence
Technologies, v. 2351, p. 282-292, 1994.
[5] Spark Project. What is Flartoolkit, 2010.
http://www.libspark.org/wiki/saqoosha/FLARToolKit/en
[6] Ominiplanar. QR Code 2D Bar Code Information, 2011.
http://www.omniplanar.com/QR-Code-2D-BarCode.php
[7] Google Code. Google Chart Tools: Infographics, 2010.
http://Code.google.com/intl/ptBR/apis/chart/infographics/docs/qr_Codes.html
Figura 9. Aplicação web em RA projetando o modelo
3D da igreja
4. Conclusões
Aplicações com RA tem crescido em diversas áreas
de atuação, como Educação, Entretenimento, Turismo,
Medicina, entre outras e, consequentemente surgem
novas tecnologias que permitem a integração com a
RA, favorecendo interfaces mais ricas, proporcionando
ao usuário novas experiências de interação.
No caso da área de Turismo, especificamente, a RA
pode ser amplamente utilizada, devido ao fato que essa
área está diretamente ligada às informações que podem
ser transmitidas por meio de vídeos, maquetes de
monumentos, indicação de locais históricos, e que,
atualmente, pouco se modificou na maneira de
apresentar essas informações.
Um fator de relevância foi conseguir propor uma
solução tecnológica por meio de tecnologias já
existentes, apenas integrando-as, além de prover
serviços à sociedade através de uma demanda existente
que é a Copa do Mundo de 2014.
Atualmente o projeto encontra-se em fase de
prototipação e testes para definição de qual deve ser o
melhor formato de impressão dos guias e da
possibilidade da criação de um cliente específico para
outros dispositivos móveis (smartphones, tablets, etc).