Syftet med denna studie var att undersöka om AR-teknik uppmuntrar till lärande hos förskolebarn. Detta gjordes genom att utvärdera lärandet baserat på lärandeeffekter i form av ökad kunskap. Dessutom undersöktes barnens upplevelse och emotioner kopplade till lärandetillfället för att se om detta påverkade barnens resultat. För att uppnå syftet ställdes två frågeställningar: (i) Ökar barnens kunskap efter genomförd rundvandring med AR-applikationen Minnesmark? (ii) Finns det något samband mellan ökad kunskap och den självskattade upplevelsen av rundvandringen? För att besvara den första frågeställningen genomförde barnen ett kunskapstest innan och efter rundvandringen. Den andra frågeställningen besvarades med ett frågeformulär samt observationer under rundvandringen. Resultaten visade att barnen kunde signifikant mer på kunskapstestet efter rundvandringen, vilket tyder på ökad kunskap. Det fanns ingen korrelation mellan de mätta emotionerna och resultaten från kunskapstesterna, men observationerna tyder dock på att emotioner påverkar lärandet.

O número de aplicações industriais para ambientes de “Realidade Aumentada” (AR) e “Realidade Virtual” (VR) tem crescido de forma significativa nos últimos anos. Sistemas óticos de rastreamento (optical tracking systems) constituem um importante componente dos ambientes de AR/VR. Este trabalho propõe um sistema ótico de rastreamento de baixo custo e com características adequadas para uso profissional. O sistema opera na região espectral do infravermelho para trabalhar com ruído ótico reduzido. Uma câmera de alta velocidade, equipada com filtro para bloqueio da luz visível e com flash infravermelho, transfere imagens de escala de cinza não comprimidas para um PC usual, onde um software de pré-processamento de imagens e o algoritmo PTrack de rastreamento reconhecem um conjunto de marcadores retrorefletivos e extraem a sua posição e orientação em 3D. É feita neste trabalho uma pesquisa abrangente sobre algoritmos de pré-processamento de imagens e de rastreamento. Uma bancada de testes foi construída para a realização de testes de acurácia e precisão. Os resultados mostram que o sistema atinge níveis de exatidão levemente piores, mas ainda comparáveis aos de sistemas profissionais. Devido à sua modularidade, o sistema pode ser expandido através do uso de vários módulos monoculares de rastreamento interligados por um algoritmo de fusão de sensores, de modo a atingir um maior alcance operacional. Uma configuração com dois módulos foi montada e testada, tendo alcançado um desempenho semelhante à configuração de um só módulo. / In the last years the number of industrial applications for Augmented Reality (AR) and Virtual Reality (VR) environments has significantly increased. Optical tracking systems are an important component of AR/VR environments. In this work, a low cost optical tracking system with adequate attributes for professional use is proposed. The system works in infrared spectral region to reduce optical noise. A highspeed camera, equipped with daylight blocking filter and infrared flash strobes, transfers uncompressed grayscale images to a regular PC, where image pre-processing software and the PTrack tracking algorithm recognize a set of retro-reflective markers and extract its 3D position and orientation. Included in this work is a comprehensive research on image pre-processing and tracking algorithms. A testbed was built to perform accuracy and precision tests. Results show that the system reaches accuracy and precision levels slightly worse than but still comparable to professional systems. Due to its modularity, the system can be expanded by using several one-camera tracking modules linked by a sensor fusion algorithm, in order to obtain a larger working range. A setup with two modules was built and tested, resulting in performance similar to the stand-alone configuration.

Esta tese envolve o desenvolvimento de um sistema informatizado para ser utilizado em atividades dialógicas na arte (em consonância com os Parâmetros Curriculares Nacionais de Artes de 1998, a Política Nacional dos Museus e o Art. 29 da Subseção II da Lei nº 11.904). A partir do estudo da teoria de Mikhail Bakhtin, o sistema foi pensado como possuidor de uma Pragmática Comunicacional que se alicerça em conceitos trabalhados pelo autor. Esses conceitos foram incorporados ao Modelo Semântico/Formal do Sistema e compreendem o locutor e o interlocutor, os enunciados proferidos, a alternância entre vozes, dentre outros. A partir deles, registramos o percurso discursivo do público de Museus, Centro Culturais, Institutos Culturais, Galerias de Arte, Memoriais Artísticas e Culturais, dentre outros espaços expositivo, durante o ato de se expressar sobre obras de arte (produção de sentidos na arte). Mediante a formulação de enunciados verbais, imagéticos e sonoros - como efeitos da interação entre os interlocutores - buscou-se dar visibilidade a pontos de vista múltiplos, que envolvem o conteúdo do ato, seu processo e sua valoração. Cabe ressaltar que o objetivo do sistema é fomentar uma ação de diálogo entre todos os sujeitos envolvidos, na medida em que concebe meios tecnológicos para o registro e a exposição de enunciados acerca de obras de arte, a partir da adoção de tecnologia de Realidade Aumentada, no próprio espaço expositivo. Para avaliar a eficácia do sistema, realizamos uma série de atividades que envolveram Museus de Arte e Instituições de Ensino. Após, analisamos os enunciados proferidos durante as atividades, tendo em vista o locutor e o interlocutor, as vozes proferidas, a compenetração e o acabamento de sentido. Durante essa etapa, buscamos detectar elementos de linguagem, presentes nos registros dos participantes, que sinalizassem a produção de sentidos na arte. / This thesis involves the development of a computerized system for use in dialogical activities in Art (according to the National Arts Curricular Parameters of 1998, the National political Museum and Art. 29 of Subsection II of Law nº 11,904). Based on the study of Bakhtin's theory, the system was developed as a means of Pragmatic Communication which is based on concepts of the author. These concepts were incorporated into the Conceptual Model of the system and involves the speaker and interlocutor, the statements given, the alternation of voices, among others. From them, we registered the speech of the visitors to the Museum, Cultural centers, Cultural Institutes, Art Galleries, Cultural and Artistic Memorials, among other exhibition spaces, when interacting with works of art. The registration of the verbal statements, images and sound and also the effects of the interaction that occurred between the interlocutors presenting multiple viewpoints, involving the contents of the act, its process and its evaluation. The aim of the system is to promote a dialogue among all actors involved, by designing technologies which register and make it visible the statements about the works on display in the museum. Augmented Reality technology is used in the exhibition space. We have evaluated the efficiency of the system through a range of activities, involving art museums and educational institutions. We also analyzed the statements made during the activities, considering the speaker and interlocutor, the voices, the comprehension and the sense of completion. At this stage, we focused on the detecting language elements present in the statements of participants that indicate the production of senses in art. These records were exposed by the Augmented Reality technology in the museum space. At this moment, we understand that a new dialogue was initiated by the public, who had access to the system from tablet computers. From the analysis of these statements and impressions of the statements of participants of the dialogue, we believe that the system provides a means, which when used correctly, contributes to the production of meanings in art.

Real-time computer vision applications that run on the field and make frequent use of wearable computers have a critical restriction on the amount of processing they can perform, because of the fact that most (if not all) of the application runs on the wearable platform. A balancing scheme capable of allowing the application to use more processing power is fundamental both when input scenarios present more visual restrictions regarding, for example, the object to be tracked, and also to reduce processing in order to save battery and CPU time for other applications when the captured video is better controlled (more accessible). The fact that computer vision applications may run on a variety of platforms justifies the need for defining a model that automatically adjusts the tracker being used in applications with hard performance constraints. Performance degradation in wearable platforms can be greater than expected, as desktop and mobile platforms present different levels of hardware capabilities, and consequently, different performance restrictions. This doctoral thesis addresses the object tracking problem using a decision model, in such a way that prioritizes using the least computationally intensive algorithm whenever possible. It has the following specific objectives: to investigate and implement different tracking techniques, to choose/define a reference metric that can be used to detect image interference (occlusion, image noise, etc.), to propose a decision model that allows automatic switching of different trackers in order to balance the application's performance, and to reduce the application's workload without compromising tracking quality. The effectiveness of the system will be verified by synthetic case studies that comprise different object classes that can be tracked, focusing on augmented reality applications that can run on wearable platforms. Different tracking algorithms will be part of the proposed decision model. It will be shown that by switching among these algorithms, it is possible to reach a performance improvement of a factor of three, while keeping a minimum quality defined by a reprojection error of 10 pixels when compared to the use of only the best algorithm independent of its computational cost. This work results in better performance of applications with memory and battery restrictions. / Submitted by João Arthur Martins (joao.arthur@ufpe.br) on 2015-03-12T19:02:48Z No. of bitstreams: 2 Tese Joao Teixeira.pdf: 5813706 bytes, checksum: 85ed76e5022129077b181bca61f92678 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-12T19:02:48Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese Joao Teixeira.pdf: 5813706 bytes, checksum: 85ed76e5022129077b181bca61f92678 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013-03-01 / CAPES e CNPq / Aplicações de visão computacional em tempo real executadas em campo fazem uso frequente de computadores vestíveis, os quais apresentam uma restrição crítica na quantidade de processamento que podem suportar, uma vez que a maior parte da aplicação (se não sua totalidade) deverá executar na plataforma vestível. É fundamental um esquema de balanceamento de carga capaz de permitir que a aplicação utilize mais poder de processamento quando os cenários de entrada apresentam mais restrições visuais, por exemplo, referentes ao objeto a ser rastreado, e diminua tal processamento com o objetivo de economizar bateria e tempo de CPU em aplicações quando o vídeo capturado é mais controlado (mais acessível). O fato de aplicações de visão computacional executarem em uma variedade de plataformas justifica se definir um modelo que ajuste automaticamente o rastreador em uso em aplicações com restrições de recursos computacionais. A degradação de desempenho em plataformas vestíveis pode ser maior do que a esperada, uma vez que plataformas desktop e móvel apresentam diferentes níveis de configurações de hardware, e consequentemente, diferentes restrições de desempenho. Esta tese de doutorado soluciona o problema do rastreamento de objetos usando um modelo de decisão, objetivando utilizar o algoritmo menos custoso sempre que possível. Como objetivos específicos têm-se: investigar e implementar diferentes técnicas de rastreamento, para escolher/definir uma métrica de referência que possa ser usada para detectar interferência na imagem (oclusão, ruído, etc.), propor um modelo de decisão que permita chaveamento automático entre diferentes rastreadores visando balancear o desempenho da aplicação baseado na métrica escolhida, e diminuir a quantidade de processamento requerida pela aplicação sem comprometer a qualidade do rastreamento envolvido. A eficiência do sistema será verificada através de estudos de caso sintéticos que compreendem diferentes classes de objetos que podem ser rastreados, focando em aplicações de realidade aumentada que executam em plataformas vestíveis. Diferentes algoritmos de rastreamento farão parte do modelo de decisão e através do chaveamento entre eles, será demonstrado que é possível atingir uma melhoria no desempenho de até três vezes, mantendo uma qualidade mínima definida como erro de reprojeção de até 10 pixels quando comparado à utilização apenas do algoritmo que gera a melhor qualidade de rastreamento, independente do seu custo computacional. O impacto desse trabalho implicará em uma melhor qualidade de aplicações com restrições de quantidade de memória, carga de baterias, entre outras.

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:53:49Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo1931_1.pdf: 3171518 bytes, checksum: 18e05da39f750dea38eaa754f1aa4735 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Atualmente, com o aumento do poder computacional e os estudos em usabilidade, sistemas de tempo real e foto-realismo, os requisitos de qualquer sistema de computador são mais complexos e sofisticados. Sistemas de Realidade Aumentada não são exceção em sua tentativa de resolver problemas da vida real do usuário com um nível reduzido de risco, tempo gasto ou complexidade de aprendizado. Tais sistemas podem ser classificados como baseados em marcadores ou livres de marcadores. O papel essencial da realidade aumentada sem marcadores é evitar o uso desnecessário e indesejável de marcadores nas aplicações. Para atender à demanda por tecnologias de realidade aumentada robustas e não-intrusivas, esta dissertação propõe uma cadeia de execução para o desenvolvimento de aplicações de realidade aumentada sem marcadores, especialmente baseadas na técnica de recuperação da estrutura a partir do movimento em tempo real

Submitted by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2017-11-29T16:49:07Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TeseFinal_fpms.pdf: 108609391 bytes, checksum: c84c50e3c8588d6c85e44f9ac6343200 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-29T16:49:07Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TeseFinal_fpms.pdf: 108609391 bytes, checksum: c84c50e3c8588d6c85e44f9ac6343200 (MD5) Previous issue date: 2016-03-07 / CNPQ / Alignment of virtual elements to the real world scenes (known as detection and tracking) relying on features that are naturally present on the scene is one of the most important challenges in Augmented Reality. When it goes to complex scenes like industrial scenarios, the problem gets bigger with the lack of features and models, high specularity and others. Based on these problems, this PhD thesis addresses the question “How to improve object detection and pose estimation from natural features for AR when dealing with complex scenes problems?”. In order to answer this question, we need to ask ourselves “What are the challenges that we face when developing a new tracker for real world scenarios?”. We begin to answer these questions by developing a complete tracking system that tackles some characteristics typically found in industrial scenarios. This system was validated in a tracking competition organized by the most important AR conference in the world, called ISMAR. During the contest, two complementary problems to tracking were also discussed: calibration, procedure which puts the virtual information in the same coordinate system of the real world, and 3D reconstruction, which is responsible for creating 3D models of the scene to be used for tracking. Because many trackers need a pre-acquired model of the target objects, the quality of the generated geometric model of the objects influences the tracker, as observed on the tracking contest. Sometimes these models are available but in other cases their acquisition represents a great effort (manually) or cost (laser scanning). Because of this we decided to analyze how difficult it is today to automatically recover 3D geometry from complex 3D scenes by using only video. In our case, we considered an electrical substation as a complex 3D scene. Based on the acquired knowledge from previous experiments, we decided to first tackle the problem of improving the tracking for scenes where we can use recent RGB-D sensors during model generation and tracking. We developed a technique called DARP, Depth Assisted Rectification of Patches, which can improve matching by using rectified features based on patches normals. We analyzed this new technique under different synthetic and real scenes and improved the results over traditional texture based trackers like ORB, DAFT or SIFT. Since model generation is a difficult problem in complex scenes, our second proposed tracking approach does not depend on these geometric models and aims to track texture or textureless objects. We applied a supervised learning technique, called Gradient Boosting Trees (GBTs) to solve the tracking as a linear regression problem. We developed this technique by using image gradients and analyzing their relationship with tracking parameters. We also proposed an improvement over GBTs by using traditional tracking approaches together with them, like intensity or edge based features which turned their piecewise constant function to a more robust piecewise linear function. With the new approach, it was possible to track textureless objects like a black and white map for example. / O alinhamento de elementos virtuais com a cena real (definido como detecção e rastreamento) através de características naturalmente presentes em cena é um dos grandes desafios da Realidade Aumentada. Quando se trata de cenas complexas, como cenários industriais, o problema se torna maior com objetos pouco texturizados, alta especularidade e outros. Com base nesses problemas, esta tese de doutorado aborda a questão "Como melhorar a detecção de objetos e a estimativa da sua pose através de características naturais da cena para RA ao lidar com problemas de cenários complexos?". Para responder a essa pergunta, precisamos também nos perguntar: Quais são os desafios que enfrentamos ao desenvolver um novo rastreador para cenários reais?". Nesta tese, começamos a responder estas questões através da criação de um sistema de rastreamento completo que lida com algumas características tipicamente encontradas em cenários industriais. Este sistema foi validado em uma competição de rastreamento realizada na principal conferência de RA no mundo, chamada ISMAR. Durante a competição também foram discutidos dois problemas complementares ao rastreamento: a calibração, procedimento que coloca a informação virtual no mesmo sistema de coordenadas do mundo real, e a reconstrução 3D, responsável por criar modelos 3D da cena. Muitos rastreadores necessitam de modelos pré-adquiridos dos objetos presentes na cena e sua qualidade influencia o rastreador, como observado na competição de rastreamento. Às vezes, esses modelos estão disponíveis, mas em outros casos a sua aquisição representa um grande esforço (manual) ou custo (por varredura a laser). Devido a isto, decidimos analisar a dificuldade de reconstruir automaticamente a geometria de cenas 3D complexas usando apenas vídeo. No nosso caso, considerou-se uma subestação elétrica como exemplo de uma cena 3D complexa. Com base no conhecimento adquirido a partir das experiências anteriores, decidimos primeiro resolver o problema de melhorar o rastreamento para as cenas em que podemos utilizar sensores RGB-D durante a reconstrução e o rastreamento. Foi desenvolvida a técnica chamada DARP, sigla do inglês para Retificação de Patches Assistida por Informação de Profundidade, para melhorar o casamento de características usando patches retificados a partir das normais. A técnica foi analisada em cenários sintéticos e reais e melhorou resultados de rastreadores baseados em textura como ORB, DAFT ou SIFT. Já que a reconstrução do modelo 3D é um problema difícil em cenas complexas, a segunda abordagem de rastreamento não depende desses modelos geométricos e pretende rastrear objetos texturizados ou não. Nós aplicamos uma técnica de aprendizagem supervisionada, chamada Gradient Boosting Trees (GBTs) para tratar o rastreamento como um problema de regressão linear. A técnica foi desenvolvida utilizando gradientes da imagem e a análise de sua relação com os parâmetros de rastreamento. Foi também proposta uma melhoria em relação às GBTs através do uso de abordagens tradicionais de rastreamento em conjunto com a regressão linear, como rastreamento baseado em intensidade ou em arestas, propondo uma nova função de predição por partes lineares mais robusta que a função de predição por partes constantes. A nova abordagem permitiu o rastreamento de objetos não-texturizados como por exemplo um mapa em preto e branco.

A proposta deste trabalho é demonstrar a viabilidade de um sistema para inserção de um vídeo-avatar interativo em um ambiente virtual 3D, utilizando-se somente um computador pessoal e câmeras domésticas. Sua contribuição, em relação a trabalhos similares, consiste em integrar técnicas e algoritmos em uma solução inovadora de baixo custo computacional, voltada principalmente para aplicações de educação e entretenimento. Este trabalho expande as pesquisas realizadas anteriormente no Laboratório de Tecnologias Interativas sobre vídeo-avatares para teleconferência. O vídeo-avatar proposto é posicionado corretamente em relação a outros objetos do ambiente virtual e pode interagir com eles, sem a utilização de técnicas de reconstrução geométrica que apresentam altos custos de processamento. A demonstração da viabilidade da proposta é feita através da implementação de protótipos. / The proposal of this work is to demonstrate the feasibility of a system for the insertion of an interactive video avatar in a 3D virtual environment, using a single personal computer and home-use cameras. Its contribution, relative to similar works, consists in integrating techniques and algorithms in an innovative solution with low computational cost, aimed mainly at educational and entertainment applications. This work extends research previously performed at the Laboratório de Tecnologias Interativas about video avatars for teleconferencing. The proposed video avatar is correctly positioned in relation to other objects in the virtual environment and is capable of interacting with them, without resorting to geometric reconstruction techniques that present high processing costs. The demonstration of the feasibility of the proposal is performed through the implementation of prototypes.

Submitted by Marlene Santos (marlene.bc.ufg@gmail.com) on 2016-04-05T20:54:25Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Neades Afonso Gomes - 2015.pdf: 3075198 bytes, checksum: e5fc0de525e957db16c1d179efce2b5e (MD5) license_rdf: 19874 bytes, checksum: 38cb62ef53e6f513db2fb7e337df6485 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-04-06T13:50:51Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Neades Afonso Gomes - 2015.pdf: 3075198 bytes, checksum: e5fc0de525e957db16c1d179efce2b5e (MD5) license_rdf: 19874 bytes, checksum: 38cb62ef53e6f513db2fb7e337df6485 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-06T13:50:51Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Neades Afonso Gomes - 2015.pdf: 3075198 bytes, checksum: e5fc0de525e957db16c1d179efce2b5e (MD5) license_rdf: 19874 bytes, checksum: 38cb62ef53e6f513db2fb7e337df6485 (MD5) Previous issue date: 2015-12-17 / In the twenty- rst century, we are living with a major expansion and advancement of information and communication technologies, so we teachers can count on technological resources for teachinglearning process. Among these, the Augmented Reality (AR) has been applied to various areas of knowledge in recent years, such as: architecture, construction , medicine , urban planning and more. The use of AR technology aims to improve the teaching process, enabling the student to display information through the use of a device such as the cell, thereby facilitates the students to assimilate more interactively. This paper proposes the use of augmented reality technology to aggregate the display of geometric shapes in three dimensions by placing the student in touch with a virtual environment, thus visualizing the spatial geometry, vectors and their operations become more feasible to understanding and reality of the student. / Em pleno s eculo XXI, estamos convivendo com uma grande expans~ao e avan co das Tecnologias de informa c~ao e Comunica c~ao, por isso n os professores podemos contar com recursos tecnol ogicos para o processo de ensino-aprendizagem. Dentre estes, a Realidade Aumentada (RA) tem sido aplicada a diversas areas de conhecimento nos ultimos anos, como: arquitetura, constru c~ao civil, medicina, urbanismo e outras mais. A utiliza c~ao da tecnologia de RA visa a melhoria do processo de ensino, possibilitando ao aluno a visualiza c~ao da informa c~ao por meio do uso de um aparelho como, por exemplo, o celular, assim facilita ao discente a assimila c~ao de forma mais interativa. Este trabalho prop~oe o uso da tecnologia de realidade aumentada, para agregar a visualiza c~ao de formas geom etricas em 3 dimens~oes, colocando o aluno em contato com um ambiente virtual, dessa maneira a visualiza c~ao da geometria espacial, de vetores e suas opera c~oes se tornam mais fact vel ao entendimento e realidade do aluno.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:38:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CLEBERSON EUGENIO FORTE.pdf: 2993506 bytes, checksum: e8e990b2681adb61a5be14b6e6282431 (MD5) Previous issue date: 2015-08-07 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In the past, the Augmented Reality (AR) required advanced technologies in special devices for interaction and visualization. Nowadays, with the emergence of the mobile devices it has become common the usage of these tools in the development of AR systems applied to various purposes, including education, using natural markers. As the quality of images captured by mobile devices has increased the number of detected feature points has increased also, which ultimately hampers, or even prevents the technique to be used in applications, which run in real time. In addition, it becomes clear the necessity of proposing methodologies to be used in the development of educational applications using AR systems in order to improve the user s experience as well as the longevity of these applications, adding elements based on educational theories. The technique presented in this work determine illumination robust feature points, in order to reduce the time required to match high-resolution images. Additionally, the research also provides a conceptual framework methodology that, based on situated learning theory, combines the educational and technological aspects related to the context of developing mobile AR applications. Based on the experiments, it is possible to say that the technique using robust feature points saves about 70% in the processing time for matching high resolution images. / No passado, a Realidade Aumentada (RA) requeria a tecnologia avançada de dispositivos especiais de interação e de visualização. Atualmente, com o surgimento de dispositivos móveis tornou-se comum o uso destas ferramentas no desenvolvimento de sistemas de RA aplicados aos mais diversos fins, dentre eles a educação, utilizando marcadores naturais. Com o aumento na qualidade das imagens captadas pelos dispositivos móveis, preocupa o fato de que, quanto melhor esta qualidade, mais pontos de interesse tendem a ser detectados para o reconhecimento dos marcadores naturais, o que, em última instância, dificulta ou mesmo impede que a técnica seja utilizada em aplicações que exijam funcionamento em tempo real. Soma-se a isto a constatação da necessidade de proposição de metodologias a serem empregadas no desenvolvimento de aplicações educacionais usando RA, visando tanto a melhoria da experiência do usuário quanto à longevidade de utilização destas aplicações, por meio da incorporação de elementos baseados em teorias educacionais. A técnica proposta neste trabalho para determinação de pontos de interesse robustos à variação de iluminação visa diminuir o tempo necessário para a correspondência entre imagens em alta definição. A pesquisa indica também uma metodologia no formato de framework conceitual, que, baseada na teoria de aprendizagem situada, correlaciona os aspectos educacionais e tecnológicos próprios ao contexto do desenvolvimento de aplicações de RA móvel. Com base nos experimentos realizados, é possível observar que a técnica que utiliza os pontos robustos, representa economia de, aproximadamente, 70% no tempo necessário para a correspondência entre imagens em alta definição.

Orientador: Eurípedes Guilherme de Oliveira Nóbrega / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-20T08:14:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Diniz_WendellFioravantedaSilva_M.pdf: 9463256 bytes, checksum: 22904c4d85179e589b6a43dd655dc3ca (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Desde o início da História e particularmente da Revolução Industrial, o homem tem buscado substituir ou complementar sua força de trabalho com dispositivos e máquinas capazes de ampliar a capacidade produtiva ou resolver tarefas para as quais o emprego de força humana não é satisfatório ou é perigoso. Esta necessidade impulsionou, no último século, o desenvolvimento de dispositivos robóticos, que foram se tornando cada vez mais complexos, à medida que a tecnologia avançava. No entanto, quanto mais complexos, mais difícil se torna sua operação. Reduzir a complexidade de operação destes dispositivos sem comprometer sua eficácia é um objetivo desejável e que tem impulsionado significativos esforços de pesquisa ultimamente. Neste trabalho, estudam-se duas tecnologias diferentes que podem ser aplicadas de forma complementar para tornar a operação de dispositivos robóticos mais simplificada. A área de Interfaces Naturais estuda a criação de mecanismos de operação baseados nas formas naturais de interação entre os seres humanos e os computadores, como gestos e fala, visando diminuir a curva de aprendizado para a operação de sistemas complexos, tornando esta uma tarefa intuitiva. A Realidade Aumentada tem entre seus objetivos ampliar o conhecimento sobre uma certa situação ao apresentar a um usuário informações adicionais fornecidas por instrumentação. Para isso, faz uso de técnicas de Computação Gráfica. Também permite criar situações simuladas para avaliar o comportamento de sistemas, ou treinamento para a operação destes sistemas de maneira virtual. Neste trabalho, montou-se um experimento em que um braço robótico será acionado de forma natural, através de gestos do usuário, em um ambiente de Realidade Aumentada. Como transdutor para a captura do movimento do usuário, foi o usado o sensor Kinect¿, que é um equipamento disponível comercialmente com custo relativamente baixo. Foi desenvolvida uma arquitetura que permite o acionamento da plataforma robótica de forma remota, através de comunicação em rede / Abstract: Since the beginning of History and particularly of the Industrial Revolution, human beings have sought to replace or supplement their workforce with devices and machines, in order to expand their productive capacity or to solve tasks for which the use of human power is not satisfactory or it is dangerous. This need pushed the development of robotic devices in the last century, which have become increasingly complex as technology advances. However, the more complex it is, more difficult its operation becomes. Reducing these devices operational complexity without compromising its effectiveness is a desirable goal that has driven significant research efforts lately. In this work, two different technologies are studied which can be applied in a complementary way to simplify robotic operation. The area of Natural Interfaces studies the creation of software mechanisms, based on natural forms of interaction between humans and computers, such as gestures and speech, in order to reduce the learning curve for the operation of complex systems, making it more intuitive. Augmented Reality has among its objectives to expand the knowledge about certain situations, presenting to the user additional instrumentation provided information. To accomplish this objective, Augmented Reality makes use of Computer Graphics techniques. It also allows the creation of simulated scenarios to evaluate the behavior of systems, or for virtually training the operators of these systems. In this work, an experiment was set up in which a robotic arm is activated through user gestures in an Augmented Reality environment. As a low cost commercially available equipment, the Kinect¿ sensor is adopted to capture the user's movement. An architecture was developed and tested with auspicious results, implementing the proposed natural interface to interpret the human gestures and to provoke the respective remote activation of the robotic platform through network communication / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica