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Colaborao Mel com Realidade Au

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Colaborao Mel com Realidade Au Powered By Docstoc
					    Colaboração Móvel com
     Realidade Aumentada


              Thiago M. Witt
              witt@ime.usp.br




1                   Thiago M. Witt - MAC5743 - 2004
    Agenda

       Augmented Reality
       Aplicações
       Problemas
       Projetos
        –   OCAR (Outdoor Collaborative AR)
        –   SignPost 2
        –   MARS
        –   ETALA
        –   Human Pacman
2       –   Outros Projetos              Thiago M. Witt - MAC5743 - 2004
    Augmented Reality

       Enriquecimento da visão do mundo real
        percebida pelo usuário através da adição de
        elementos virtuais à imagem.
       Estes elementos virtuais de alguma forma
        aumentam a cena real com informações
        adicionais
       Exemplos famosos: Robocop, Top Gun


3                                   Thiago M. Witt - MAC5743 - 2004
    Augmented Reality (cont)




4                        Thiago M. Witt - MAC5743 - 2004
    Augmented Reality (cont)

       Equipamento geralmente consiste em um
        wearable computer com:
        –   Capacete com display “see-through” (Head
            mounted display, ou HMD), câmera de vídeo e
            sensores de movimento e direção.
        –   Mochila com central de processamento e
            renderização, sensores de posicionamento,
            interface wireless, baterias.
        –   Dispositivo para interação com o sistema
        –   Também existem projetos de AR utilizando
            apenas handhelds com câmera
5                                       Thiago M. Witt - MAC5743 - 2004
    Augmented Reality (cont)




6                        Thiago M. Witt - MAC5743 - 2004
    Aplicações

       Navegação em geral
       Visualização de informações sobre
        elementos sendo observados (Ex:
        construções / exposições)
       Colaboração entre unidade móvel com AR e
        unidade fixa (pesquisa de campo,
        campanhas militares)
       Jogos e entretenimento
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    Problemas


       Sincronização espacial entre o mundo real e
        virtual
       Rastreamento dos movimentos do usuário
       Processamento de imagem
       Alto custo do equipamento
       Nada bonito de se ver (nem confortável)

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    OCAR (Outdoor Collaborative AR)

       Interactive Media Systems Group,
        Vienna University of Technology, Austria
       Sistema de navegação pela cidade de
        Vienna
       Investiga como dois ou mais usuários podem
        interagir em tarefas como navegação e
        acesso a informações em ambientes outdoor
        com realidade aumentada.

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     OCAR (Outdoor Collaborative AR)

        Ajuda o pedestre a
         navegar pela cidade
         apresentando pontos
         de referência artificiais
         conduzindo-o ao
         destino desejado.




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     OCAR (Outdoor Collaborative AR)

        Algumas construções
         possuem informações
         associadas que podem
         ser acessadas a
         qualquer momento.
        É possível criar
         anotações pessoais
         nas construções



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     OCAR (Outdoor Collaborative AR)

        Pesquisas para colaboração entre os
         usuários incluem:
         –   Possibilidade de seguir outros usuários
         –   Estabelecer e encontrar pontos de encontro
         –   Uso de displays compartilhados para troca de
             informações




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     OCAR (Outdoor Collaborative AR)

        Hardware usado
         –   GPS Diferencial
         –   Sensor de inércia
         –   2 sensores InterTrax2 para
             monitorar a orientação do
             corpo e da cabeça
         –   Um pequeno painel preso
             ao pulso, para
             apresentação 2D
         –   Display “see-through”
         –   Câmera VGA Firewire
         –   Wireless LAN
         –   Laptop Dell + placa 3D

13                                        Thiago M. Witt - MAC5743 - 2004
     SignPost 2

        Desenvolvido pela mesma equipe do OCAR
        Sistema de navegação In-Door
        Visa facilitar a navegação do usuário por um
         prédio desconhecido
        Usuário informa a posição atual e o destino e
         o sistema o guia pelos corredores



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     SignPost 2

        O sistema calcula o menor caminho entre a posição
         atual e o destino desejado e orienta o usuário
         usando setas e realce das portas a serem usadas.
        Um modelo em miniatura do prédio mostrando a
         localização do usuário pode ser exibido para facilitar
         a navegação
        Como neste caso não é possível confiar apenas em
         GPS para manter a posição do usuário atualizada,
         são utilizados símbolos especiais nas paredes em
         todo o prédio a cada 4 metros

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     SignPost 2

        As imagens capturadas pela câmera são
         processadas e os símbolos nas paredes são
         reconhecidos, possibilitando a identificação da
         posição atual do usuário no prédio.
         –   A localização de todos os símbolos naturalmente deve
             estar pré-cadastrada no sistema.
         –   Reaproveitamento de símbolos é feito de maneira
             semelhante ao reaproveitamento de canais de transmissão
             de rádio.
        As mudanças bruscas de orientação do usuário são
         detectadas com o sensor de inércia

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     SignPost 2




17                Thiago M. Witt - MAC5743 - 2004
     SignPost 2

        O sistema é composto por 4 sub-aplicações:
         –   BAU (Building AUgmentation)
                 Rastreamento do usuário, geometria do prédio
         –   AUG (AUGmentation)
                 Aumenta a cena real com o modelo virtual do prédio
         –   WIM (World In Miniature)
                 Cria o modelo em miniatura do prédio com a posição
                  atual do usuário
         –   NAV (NAVigation)
                 Responsável por gerar o percurso e orientar o usuário
                  com setas e indicações
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     SignPost 2




                                               BAU



        Interação usando o PIP (personal interaction panel)
        Não detecta sozinho a posição inicial

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     SignPost 2 - AUG




20                      Thiago M. Witt - MAC5743 - 2004
     SignPost 2 - WIM




21                      Thiago M. Witt - MAC5743 - 2004
     SignPost 2 - NAV




22                      Thiago M. Witt - MAC5743 - 2004
     SignPost 2


        Problemas
         –   Para um bom funcionamento, é necessário uma
             alta densidade de marcadores nas paredes
         –   O usuário tem que informar sua posição ao iniciar
             o uso do sistema




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     MARS


        Mobile Augmented Reality Systems
        Columbia University Computer Graphics and
         User Interfaces Lab
        Em desenvolvimento desde 1996




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     MARS

        Objetivos principais
         –   Identificar tarefas genéricas que um usuário
             móvel gostaria de executar usando um sistema
             sensível a contexto
         –   Desenvolver componentes de interface gráfica
             reutilizáveis para aplicações de realidade
             aumentada
         –   Combinar diferentes tecnologias de display como
             palmtops e óculos “see-through”

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     MARS


        Dividido em 4 sub-projetos
         –   Touring Machine
         –   Mobile Journalist's Workstation
         –   UIs for Indoor/Outdoor Collaboration
         –   The MARS Authoring Tool




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     MARS


        Touring Machine
         –   Semelhante ao projeto OCAR
         –   Guia usuário pelo campus da universidade
         –   Permite associar conteúdo texto aos
             monumentos e construções
         –   Envia URLs para o browser do palmtop


27                                        Thiago M. Witt - MAC5743 - 2004
     MARS




            Touring Machine




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     MARS

        Mobile Journalist's Workstation
         –   Estende o Touring Machine
         –   Permite associar conteúdo multimídia às
             construções como imagem, som e vídeo
         –   Conteúdos de diferentes construções podem ser
             linkados entre si
         –   Conteúdos podem ser presos ao display ou fixos
             no mundo


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     MARS




30          Thiago M. Witt - MAC5743 - 2004
     MARS

        UIs for Indoor/Outdoor Collaboration
         –   Permite que um usuário móvel seja monitorado
             ou guiado por alguém remotamente
         –   Usuário móvel pode relatar suas observações
             para os usuários indoor
         –   Todas as interfaces utilizam o mesmo repositório
             compartilhado de informações sobre o campus



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     MARS




32          Thiago M. Witt - MAC5743 - 2004
     MARS

        The MARS Authoring Tool

         –   Ferramenta de criação de conteúdo hypermedia
             para o ambiente MARS
         –   Desenvolvido usando Java3D
         –   Permite a criação de uma narrativa envolvendo
             múltiplas mídias e hyperlinks para narrativas de
             outros elementos do ambiente


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     MARS




34          Thiago M. Witt - MAC5743 - 2004
     MARS

        Hardware usado
         –   Laptop com aceleração 3D
         –   GPS+GLONASS
         –   See-through display
         –   Sensor de orientação
         –   WLAN (802.11a/b)
         –   Handheld com um trackpad
             no verso para manipulação
             do cursor
         –   Não utiliza câmera

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     ETALA

        Helsinki University of Technology, Finland
        Provê um meio de comunicação entre um
         especialista e uma equipe de manutenção
         trabalhando num local remoto.
        Unidade móvel no local de manutenção é
         controlada pelo especialista através do
         mouse, joystick ou sensor de orientação
         HMD (Head mounted display)
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     ETALA

        Features
         –   Comunicação por voz com a equipe
         –   Modelo virtual do sistema ou serviço a ser
             reparado
         –   Realidade aumentada do modelo virtual sobre o
             sistema real, com informações sobre o modelo
         –   Controle remoto da câmera no local de
             manutenção
         –   Visão estéreo do local remoto usando o HMD
         –   Dispositivo apontador laser na unidade remota
37       –   Transferência de arquivos      Thiago M. Witt - MAC5743 - 2004
     ETALA




38           Thiago M. Witt - MAC5743 - 2004
     ETALA
        Hardware – Unidade remota
         –   Duas câmeras + laser
             pointer
         –   Suporte para movimento da
             câmera
         –   Laptop com WLAN
        Hardware – Operadores
         remotos
         –   Computador preso ao cinto
             com mouse
         –   Um HMD com microfone e
             fones de ouvido
         –   Mini-câmera



39                                       Thiago M. Witt - MAC5743 - 2004
     ETALA

        Hardware – Especialista
         –   Desktop com 2 placas 3D para visualização
             estéreo
         –   HMD com sensor de orientação (opcional)
         –   Joystick (opcional)
         –   Internet




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     Human Pacman

        Mixed Reality Lab, National University of
         Singapore
        Financiado pelos militares
        Traz o famoso jogo dos anos 80 para as
         ruas do campus
        Apenas um dos vários projetos envolvendo
         realidade aumentada do grupo

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     Human Pacman

        Jogadores incorporam os “personagens”
         pacman e fantasma
        O mapa das ruas do campus vira o mapa do
         jogo
        Biscoitos virtuais aparecem nas ruas e são
         coletados ao se passar por eles
        Power-ups são dispositivos reais que podem
         ser coletados ao segurá-los
        Fantasmas pegam o pacman segurando seu
42       ombro                        Thiago M. Witt - MAC5743 - 2004
     Human Pacman


        Jogadores podem se comunicar
        Ajudantes usando desktops podem ter uma
         visão geral do mapa e guiar os jogadores em
         tempo real




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     Human Pacman




44                  Thiago M. Witt - MAC5743 - 2004
     Human Pacman




45                  Thiago M. Witt - MAC5743 - 2004
     Human Pacman




46                  Thiago M. Witt - MAC5743 - 2004
     Human Pacman




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     Outros Projetos

        Mixed Reality Lab
         –   Magic Cubes
         –   3D Live
         –   Touch-Space
        ARQuake
        UNC Ultrasound Augmented Reality Research
        TransVision
        The Invisible Train


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     ARQuake




49             Thiago M. Witt - MAC5743 - 2004
     Magic Cubes




50                 Thiago M. Witt - MAC5743 - 2004
     Invisible Train




51                     Thiago M. Witt - MAC5743 - 2004
     Referências

        Mixed Research Lab
          –   http://mixedreality.nus.edu.sg/RESEARCH.HTM
        Studierstube Augmented Reality Project
          –   http://studierstube.org/research_master.php
        MARS
          –   http://www1.cs.columbia.edu/graphics/projects/mars/mars.html
        ETALA
          –   http://www.automation.hut.fi/etala/
        ARQuake
          –   http://wearables.unisa.edu.au/projects/ARQuake/www/index.html
        Tinmith Project
          –   http://www.tinmith.net/tinmith.htm

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