[pt] O processo de calibração de câmeras é uma etapa importante na instalação dos sistemas de rastreamento óptico. Da qualidade da calibração deriva o funcionamento correto e preciso do sistema de rastreamento. Diversos métodos de calibração têm sido propostos na literatura em conjunto com o uso de artefatos sintéticos definidos como padrões de calibração. Esses padrões, de forma e tamanho conhecidos, permitem a aquisição de pontos de referência que são utilizados para a determinação dos parâmetros das câmeras. Para minimizar erros, esta aquisição deve ser feita em todo o espaço de rastreamento. A fácil identificação dos pontos de referência torna o processo de aquisição eficiente. A quantidade e a qualidade das relações geométricas das feições do padrão influenciam diretamente na precisão dos parâmetros de calibração obtidos. É nesse contexto que esta tese se encaixa, propondo um novo método para múltipla calibração de câmeras, que é eficiente e produz resultados tão ou mais precisos que os métodos atualmente disponíveis na literatura. Nosso método também propõe um novo tipo de padrão de calibração que torna a tarefa de captura e reconhecimento de pontos de calibração mais robusta e eficiente. Deste padrão também derivam relações que aumentam a precisão do rastreamento. Nesta tese o processo de calibração de múltiplas câmeras é revisitado e estruturado de forma a permitir uma comparação das principais propostas da literatura com o método proposto. Esta estruturação também dá suporte a uma implementação flexível que permite a reprodução numérica de diferentes propostas. Finalmente, este trabalho apresenta resultados numéricos que permitem tirar algumas conclusões. / [en] The calibration of multiple cameras is an important step in the installation of optical tracking systems. The accuracy of a tracking system is directly related to the quality of the calibration process. Several calibration methods have been proposed in the literature in conjunction with the use of artifacts, called calibration patterns. These patterns, with shape and size known, allow the capture of reference points to compute camera parameters. To yield good results these points must be uniformly distributed over the tracking area. The determination of the reference points in the image is an expensive process prone to errors. The use of a good calibration pattern can reduce these problems. This thesis proposes a new multiple camera calibration method that is efficient and yields better results than previously proposed methods available in the literature. Our method also proposes the use of a new simple calibration pattern based on perspective invariant properties and useful geometric properties. This pattern yields robust reference point identification and more precise tracking. This thesis also revisits the multiple calibration process and suggests a framework to compare the existing methods including the one proposed here. This framework is used to produce a flexible implementation that allows a numerical evaluation that demonstrates the benefits of the proposed method. Finally the thesis presents some conclusions and suggestions for further work.

[pt] Os sistemas de rastreamento são uma das tecnologias cruciais para os sistemas de realidade virtual. Eles permitem detectar continuamente a posição e orientação de marcadores ou objetos específicos que o usuário utiliza para interagir com o sistema. Uma das tecnologias mais utilizadas para implementar este tipo de sistema é o rastreamento óptico, a qual permite ao usuário ter maior liberdade em seus movimentos porque não precisa de cabos ou elementos mecânicos que possam restringir ou atrapalhar a sensação de imersão que se tenta criar na interação com ambientes de realidade virtual. Este trabalho apresenta a construção e implementação de um dispositivo de entrada, baseado em rastreamento óptico, que é utilizado para interação com aplicações de realidade virtual do tipo semi-imersivas em um ambiente desktop comum. O dispositivo tem a capacidade de recuperar seis graus de liberdade dos movimentos feitos por um conjunto de marcadores que são controlados pela mão do usuário. A partir da recuperação dos seis graus de liberdade, o dispositivo é complementado com a capacidade de emissão de eventos que permitem a interação do usuário com a aplicação. No final apresenta-se uma aplicação que demonstra a adaptação dos eventos gerados e o desempenho do dispositivo implementado. / [en] Tracking systems are a fundamental technology in virtual reality systems. They provide a continuous detection of the position and orientation of markers or specific objects that the user employs to interact with the system. One of the technologies most commonly used to implement these types of systems is the optical tracking, which allows the users to have more freedom in their movements because it does not need cables or mechanical elements that can restrict or hinder the immersion sensation that is tried to create in the interaction with virtual reality environments. This work presents the construction and implementation of an input device that is based on optical tracking that is used for interaction with semiimmersive virtual reality applications on ordinary desktop environments. This device has the capability to get the six degrees of freedom of the movements made by a set of markers that are controlled by the user hand. Based on the six degrees of freedom recovered, the device is complemented with the ability to emit events that allow the interaction of the user with the application. Finally, an application is presented for demonstrating the use of the generated events and the performance of our device.