RESUMO

O registro em aplicações de Realidade Aumentada Móvel (MAR – Mobile Augmented Reality) é o processo de combinar conteúdos virtuais em cenas do ambiente real capturadas pelas câmeras dos dispositivos, e quanto melhor a integração entre eles melhor será a experiência do usuário, em tarefas como: exploração, navegação, identificação, entre outros. A busca por melhorias no registro de MAR objetiva aplicações mais ricas, realistas e adaptativas. Entretanto, o registro em navegadores MAR de mão (HAR – Handheld Augmented Reality) é ainda um desafio, pois a precisão dos sensores atuais (presentes nos diversos smartphones e tablets), tais como: GPS (Global Positioning System) e sensores inerciais, como magnetômetro e acelerômetro, não atendem em sua plenitude as necessidades dessas aplicações. As imprecisões e falhas nos sensores causam problemas no registro e podem ser motivadas por interferências, falhas de conexão com a Internet, medidas de economia de bateria, entre outros.

Neste contexto, problemas que usuários de navegadores HAR frequentemente enfrentam, em função da falta de precisão e flexibilidade do registro, são (a) erros de precisão quando usuário está próximo ao Ponto de Interesse (POI), como consequência a informação virtual (ícone ou marcador virtual) não é apresentado de forma sincronizada com o POI, induzindo o usuário a identificar o POI errado no mundo real, ou confundindo o usuário na tarefa de navegação ao POI, (b) quando há muitos marcadores apontando na mesma direção, torna-se difícil para o usuário identificar corretamente o marcador virtual desejado, (c) interações em tempo real com o conteúdo aumentado são prejudicadas por falhas no registro o que é agravado pelo tamanho reduzido da tela, e (d) independente da distância do usuário os marcados geralmente são registrados e apresentados da mesma forma o que dificulta, para o usuário, o entendimento de distância e deixa a interação insuficiente.

Considerando os cenários apresentados, este trabalho propõe melhorias no registro de navegadores HAR que visam (a) fornecer uma melhor noção de distância para o usuário, trocando as técnicas e hardwares utilizados no registro de acordo com essa distância e gerando marcadores virtuais personalizados, (b) utilizar uma abordagem híbrida de GPS e sensores inerciais (solução atual) em conjunto com técnicas de visão computacional para melhorar o desempenho (em relação ao tempo) do registro, assim como sua precisão, e (c) permitir uma interação mais rica com a aplicação, dando aos usuários a possibilidade de ver e inserir conteúdo registrado no mundo misturado.

Visando identificar as etapas em que é possível melhorar o registro, este trabalho apresenta uma taxonomia do registro em relação à distância do usuário, hardwares utilizados e a interação do usuário com os elementos virtuais. Assim, as melhorias propostas são apresentadas de acordo com essa taxonomia.

Para validar a proposta, foi adaptada e desenvolvida uma aplicação para testes de usabilidade com usuários, com avaliações quantitativas e qualitativas sobre essas experiências. A aplicação apresenta informações sobre os Pontos de Interesse espalhados na cidade com base na posição do usuário e adapta a apresentação e interação com o conteúdo de acordo com distância do usuário, podendo utilizar técnicas de reconhecimento de imagem quando for apropriado.

Visando escolher as técnicas de reconhecimento de imagem utilizadas no projeto, foram realizados testes de acurácia e tempo com uma base de imagens sobre o conteúdo da aplicação. Foram testados os algoritmos ORB, BRISK e AKAZE para a detecção e descrição de pontos de interesse e os algoritmos LMEDS e RANSAC para o cálculo robusto da orientação da câmera.

Por fim, os resultados preliminares apontam que as propostas melhoram o tempo de reconhecimento da imagem em pelo menos cinco vezes, melhoram a interação do usuário com os conteúdos aumentados, e tornam a tarefa de navegação mais transparente e adaptativa. Como trabalhos futuros, as melhorias na experiência do usuário serão testadas e validadas com avaliações de usabilidade.

Palavras-chave: Navegador de Realidade Aumentada Móvel, Dispositivos de Mão, Registro, GPS, Sensores Inerciais, Reconhecimento de Imagem.