ARToolkit
André Braga (ab2)
Alysson Feitoza (afs5)
Danilo Lima (dlv)
Felipe Franco (fanf)
Felipe Ebert (fe)
Igor Goes (igp)
Patrícia Lustosa (plvr)
Roteiro
 Introdução
 Realidade Aumentada
 História
 Funcionamento
 Calibração da Câmera
 Framework
 Desenvolvendo uma aplicação
 Exercícios
Introdução
 ARToolkit é uma biblioteca de suporte a
aplicações de RA desenvolvidas em C e
C++.
 Objetivo de incluir elementos virtuais no
mundo real dentro da perspectiva de
algum usuário .
Realidade Aumentada
 É uma tecnologia de sobreposição de
elementos gerados pelo computador no
mundo real.
 Objetiva aumentar a quantidade e
qualidade das informações do ambiente.
 Duas tecnologias: Video See Through e
Optical See Through.
Realidade Aumentada
 Limitações:
 Objetos só são exibidos depois que os
marcadores forem rastreados, isso limita o
tamanho e movimento dos objetos virtuais.
 Marcadores não podem ser muito inclinados.
 Marcadores grandes: mais fácil de perceber,
porém difícil de enquadrar.
Realidade Aumentada
 Video See Through
Realidade Aumentada
 Optical See Through
Realidade Aumentada
 Aplicações:
 The Ambient Wood Project
Realidade Aumentada
 Aplicações:
 DARPA
 A Agência Americana de Projetos de Pesquisa de
Defesa Avançada (DARPA) criou um projeto de
vídeo-capacete (HMD) com um visor que pode ser
acoplado a um sistema de informação portátil.
 Sistema fornece informações úteis aos soldados.
Realidade Aumentada
 Aplicações:
 Quake
 Pesquisador australiano criou um protótipo de jogo
que combina o famoso jogo Quake com realidade
aumentada.
 O jogo o envolve de tal forma que ele se sente
como se estivesse caminhando pelo campus sendo,
ao mesmo tempo, um personagem do jogo.
Realidade Aumentada
 Aplicações:
 Ensino de mecânica quântica
 Problema de se ensinar Mecânica Quântica pois
envolvem conceitos 3D.
 Motivados por estas idéias, está sendo
desenvolvido, aplicado e avaliado um programa
baseado em realidade aumentada para ajudar no
estudos dessa matéria.
Realidade Aumentada
 Aplicações:
 LIRA (Livro Interativo de RA)
Realidade Aumentada
 Aplicações:
 Engenharia Biomédica
História
 Desenvolvido inicialmente pelo Dr.
Hirokazu Kato da Universidade de Osala,
Japão.
 Hoje em dia é mantido pelo Human
Interface Technology Laboratory, na
University of Washington e pelo HIT Lab
NZ, na universidade de Canterbury, Nova
Zelândia
Funcionamento
 Captura da imagem real do vídeo e
transformação para imagem binária
Funcionamento
 Encontra-se todos os quadrados da imagem
binária e compara-os com os gabaritos prétreinados. Essas regiões são chamados de
marcadores.
 Suas posições são calculadas em relação à
câmera e são armazenadas numa matriz 3x4.
 Modelos gráficos são desenhados precisamente
sobre os marcadores
Funcionamento
 Resumo:
Calibração de Câmera
 Propriedades default ARToolKit estão contidas
no arquivo de parâmetros da câmera,
"camera_para.dat“", que é lido sempre que a
aplicação é iniciada.
 Contudo, usando uma técnica de calibração de
câmera é possível gerar um arquivo de
parâmetros para câmeras especificas.
Calibração de Câmera
 Processo:
 Impressão dos arquivos de padrões de calibração:
"calib_cpara.pdf" e "calib_dist.pdf".
 Eles deverão ser colados separadamente em algum
material plano e rígido, tais como dois pedaços de
papelão
Calibração de Câmera
As figuras (a) e (b) mostram estes padrões como vistos pelas lentes das câmeras.
Calibração de Câmera
 Principais propriedades de câmera que devem
ser extraídas:
 O ponto central da imagem da câmera
 As distorções da lente
 A distância focal da câmera
 Essas propriedades são extraídas com o auxílio
de dois programas:
 calib_dist
 calib_param
Framework
 Biblioteca escrita em C/C++
 Plataformas Linux, Windows e Mac OS
 Usa técnicas de visão computacional
 Suporta VRML
 Open Source (licença GPL)
Framework
 Arquitetura:
Framework
 Estrutura interna:
 Módulo de Realidade Aumentada: módulo principal
com rotinas para rastreamento de marcadores e
calibração.
 Módulo de Vídeo: uma coleção de rotinas de vídeos
para capturar os frames do vídeo de entrada.
 Módulo Gsub: uma coleção de rotinas gráficas
baseadas em OpenGL e GLUT.
 Módulo Gsub_Lite: substitui Gsub com uma coleção
de rotinas gráficas mais eficientes, independente do
sistema de janelas.
Framework
 Estrutura interna:
Estrutura interna com Gsub
Estrutura interna com Gsub_Lite
Desenvolvendo uma aplicação
 Executar um vídeo avi contendo os
marcadores hiro e adicionar objetos
gráficos ao vídeo em tempo de execução.
Desenvolvendo uma aplicação
 Uma aplicação em artoolkit deve seguir os seguintes
passos:
 Passo Um:

Inicializar o caminho dos parâmetros de vídeo;

Ler os arquivos de padrões de marcadores;

Ler os parâmetros de câmera;
 Passo Dois:

Capturar uma quadro da entrada de vídeo;
Desenvolvendo uma aplicação
 Passo Três:

Detectar os marcadores e reconhecer os padrões
no quadro capturado da entrada de vídeo;
 Passo Quatro:

Calcular a transformação da câmera em relação aos
padrões detectados;
 Passo Cinco:

Desenhar os objetos virtuais nos padrões
detectados;
Desenvolvendo uma aplicação
 Passo Seis:
-
Fechar a entrada de vídeo.
Exercício
 Modificar o código SimpleTest.c para que
ele passe a ler os marcadores hiro e kanji,
ao mesmo tempo, e exibam sob os
marcadores um cone e um quadrado,
respectivamente.