Códigos de barras bidimensionais com identificação de posição e orientação no espaço tridimensional

Autor: Alcântara, Marlon Fernandes de
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2012
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UDESCUniversidade do Estado de Santa CatarinaUDESC.
Druh dokumentu: masterThesis
Popis: Made available in DSpace on 2016-12-12T17:38:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marlon Alcantara.pdf: 7618831 bytes, checksum: 4f3eda2c23fb87ff3373687e72470feb (MD5) Previous issue date: 2012-05-28
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
Barcodes, already common in commercial environments and supermarkets, are applied in various situations as a way to record and acquire data automatically and quickly, using electronic devices. Barcodes do not incorporate features that allow identification of their position and orientation during the reading process, these resources are essential in everal areas, such as Augmented Reality (AR) and Mobile Robotics (MR). This paper shows a survey of applications in AR and MR and it was observed that several technologies are used for data logging and acquisition of position and orientation, at the same time or not, such as sensors, cameras and maps. Therefore, we developed a barcode with capacity to acquire position and orientation in a three-dimensional space. The development of barcode enriched, called QRPO, was reached through the calculation of the Direct Linear Transformation on a standard two-dimensional barcode, like QR Code with square shape, which allowed the extraction of translation, rotation and scale parameters using the capture device as reference, in this case, a low-cost webcam. With this, we developed QRPO versions to be applied both in Augmented Reality (using no edge) and in Mobile Robotics (using an edge): for the first, we made programs and tests which validated the robustness and efficiency calculating the position and orientation, and correctness of reading data, for the second, we created a solution to the problem of exploring an unknown environment, called mouse-cheese problem, from its conception to the definition of the movement control strategy, passing through deployment and testing. This application demonstrated that it is possible, with a single camera, to conduct a mobile robot acquiring position, orientation and data efficiently and avoiding the use of additional sensors, only using the QRPO. Thus, the result of this work, the QRPO, represents a new enriched barcode with the capacity of data representation and acquisition of position and orientation with wide applicability.
Os códigos de barras, já comuns em ambientes comerciais e supermercados, são aplicados em diversas situações como meio de registrar e adquirir, automática e rapidamente, dados por meio de leitura por dispositivos eletrônicos. Os códigos de barras não incorporam recursos que permitam a identificação de sua posição e orientação nos momentos de leitura, recursos estes essenciais em diversas áreas, como a Realidade Aumentada (RA) e Robótica Móvel (RM). Este trabalho fez um levantamento das aplicações em RA e RM e constatou-se que diversas tecnologias são utilizadas para registro de dados e aquisição de posição e orientação, às vezes juntas e às vezes isolada, tais como sensores, câmeras e mapas. Por isto, foi desenvolvido um código de barras com capacidade de aquisição de posição e orientação no espaço tridimensional. A elaboração do código de barras enriquecido, denominado QRPO, foi alcançada por meio do cálculo da Transformada Linear Direta sobre um código de barra bidimensional padronizado, do tipo QR Code e com forma quadrada, o que permitiu a extração dos parâmetros de translação, rotação e escala com referência ao dispositivo de captura, no caso uma webcam de baixo custo. Com isto, foram desenvolvidas versões do QRPO para serem aplicadas tanto para Realidade Aumentada (sem uso de uma borda) quanto para Robótica Móvel (com o uso da borda): para a primeira, foram feitos programas e testes que validaram a robustez e eficiência no cálculo da posição e orientação e a corretude na leitura de dados; para a segunda, foi elaborada uma solução para o problema de exploração de um ambiente desconhecido, denominado problema do rato-queijo, desde a sua concepção até a definição da estratégia de controle de movimentação, passando pela implantação e testes. Esta aplicação demonstrou que é possível com uma única câmera, conduzir um robô móvel adquirindo posição, orientação e dados de forma eficiente e dispensando o uso de sensores adicionais, apenas com o uso do QRPO. Assim, o resultado deste trabalho, o QRPO, representa um novo código de barras enriquecido com a capacidade de representação de dados e aquisição de posição e orientação e com ampla aplicabilidade.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
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