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Realtà aumentata markerless basata su
algoritmi di Image Recognition e SLAM
Simone Sabbatini
sabbatini.simone@gmail.com

S...
OBIETTIVI
•  Comprendere funzionamento della Realtà
Aumentata
•  Approfondire tecniche markerless
•  Image Recognition
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Realtà aumentata – che cos’è
Realtà Aumentata (AR)

Realtà Virtuale (VR)

Rappresentazione alterata della realtà

Non si h...
Realtà aumentata – come funziona
Marker-based

Basata su riconoscimento di marker
bidimensionali

Fotocamera

Modello 3D
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Realtà aumentata – come funziona
Location-based

Basata sulla locazione geografica
Realtà aumentata – come funziona
Marker-less

Non necessita di marker

Basata su algoritmi di Computer Vision

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IMAGE RECOGNITION

Analisi immagine
Acquisizione
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Individuazione
features significative

Classificazione
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Simultaneous Localization and Mapping
Problema affrontato nel campo della robotica
“Where I am?”

LOCALIZZAZIONE

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Simultaneous Localization and Mapping
E’ considerato un problema risolto
Crea una mappa 3D
dell’ambiente circostante
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STRUMENTI di SVILUPPO
TOOL AR

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SLAM

SDK

Frameworks
OpenSource
DEMO – Image Recognition

Obiettivo:
Riconoscimento quadri interi o dettagli
Visualizzare informazioni relative al quadro
...
DEMO – Image Recognition
DEMO – Image Recognition
DEMO – Image Recognition
DEMO – Image Recognition
DEMO – Image Recognition

Dettaglio del cavallo

Dettaglio donna che urla
DEMO – Image Recognition

Obiettivo:
Riconoscere immagine ed
“aumentarla” con contenuti
3D e video

https://github.com/Sim...
DEMO – Image Recognition
DEMO – Image Recognition

Riproduzione Video
DEMO – SLAM

Obiettivo:
Demo misurazione ambiente
Problemi:
Mappa non scalata metricamente
Sistema di riferimento non noto...
DEMO – SLAM
DEMO – SLAM
DEMO – SLAM

Obiettivo:
Visualizzazione modello 3D
Problemi:
Mappa non scalata metricamente
Sistema di riferimento non not...
DEMO – SLAM
Creazione mappa 3D
DEMO – SLAM
Mappa 3D non calibrata
DEMO – SLAM
Mappa 3D calibrata
DEMO – SLAM

Aumentazione
M o d e l l o 3 D
visualizzato nella
scena inquadrata
dalla fotocamera
CONCLUSIONI
Nuove soluzioni di AR basate su Image Recognition e SLAM
possibili grazie a dispositivi mobili sempre più “evo...
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Sabbatini S., Realtà Aumentata markerless basata su algoritmi di Image Recognitione e SLAM (Simultaneous Localization and Mapping)

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Dissertazione finale del Master Open Téchne 2013.

La Realtà Aumentata (AR) è una rappresentazione alterata della realtà, nella quale oltre alla normale realtà percepita attraverso i sensi umani, vengono sovrapposte informazioni ed elementi artificiali e virtuali. Solitamente è basata sull'utilizzo di un marker, ovvero un elemento grafico facilmente riconoscibile e tracciabile. Dispositivi sempre più potenti permettono oggi lo sviluppo di applicazioni di AR che utilizzano tecniche basate su Computer Vision, come l'Image Recognition e SLAM. Nel seguente articolo verranno illustrate tali tecniche denominate markerless,poichè non necessitano di un marker specifico, illustrandone potenzialità e limiti.
Infine verranno illustrati alcuni tool di sviluppo e verranno descritte alcune demo che mostrano le loro potenzialità , soprattutto in ambito di fruizione di BBCC.

http://www.istitutoficlu.org/iniziative/master-open-techne-2012-2013-discussione-finale/

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  1. 1. Realtà aumentata markerless basata su algoritmi di Image Recognition e SLAM Simone Sabbatini sabbatini.simone@gmail.com Sede dello stage: Interplay Software Tutor: Giovanni Cortese
  2. 2. OBIETTIVI •  Comprendere funzionamento della Realtà Aumentata •  Approfondire tecniche markerless •  Image Recognition •  SLAM •  Test tool di sviluppo •  Realizzazione demo
  3. 3. Realtà aumentata – che cos’è Realtà Aumentata (AR) Realtà Virtuale (VR) Rappresentazione alterata della realtà Non si ha percezione della realtà Alla realtà percepita attraverso i sensi umani vengono sovrapposte informazioni ed elementi virtuali ed artificiali
  4. 4. Realtà aumentata – come funziona Marker-based Basata su riconoscimento di marker bidimensionali Fotocamera Modello 3D Marker Webcam
  5. 5. Realtà aumentata – come funziona Location-based Basata sulla locazione geografica
  6. 6. Realtà aumentata – come funziona Marker-less Non necessita di marker Basata su algoritmi di Computer Vision IMAGE RECOGNITION (IR) SIMULTANEOUS LOCALIZATION AND MAPPING (SLAM)
  7. 7. IMAGE RECOGNITION Analisi immagine Acquisizione immagine Individuazione features significative Classificazione immagine
  8. 8. Simultaneous Localization and Mapping Problema affrontato nel campo della robotica “Where I am?” LOCALIZZAZIONE MAPPING “What does the world look like?”
  9. 9. Simultaneous Localization and Mapping E’ considerato un problema risolto Crea una mappa 3D dell’ambiente circostante utilizzando i sensori dei robot No riferimenti metrici e sistema di riferimento non noto Esistono varie implementazioni ( alcune Open Source! ) Visual SLAM : risolve il problema della SLAM utilizzando solamente la camera come sensore
  10. 10. STRUMENTI di SVILUPPO TOOL AR IR SLAM SDK Frameworks OpenSource
  11. 11. DEMO – Image Recognition Obiettivo: Riconoscimento quadri interi o dettagli Visualizzare informazioni relative al quadro riconosciuto Visualizzare collegamenti a “Scheda Autore” e “Contesto storico” https://github.com/SimoneSabba/DemoIR-PointCloud
  12. 12. DEMO – Image Recognition
  13. 13. DEMO – Image Recognition
  14. 14. DEMO – Image Recognition
  15. 15. DEMO – Image Recognition
  16. 16. DEMO – Image Recognition Dettaglio del cavallo Dettaglio donna che urla
  17. 17. DEMO – Image Recognition Obiettivo: Riconoscere immagine ed “aumentarla” con contenuti 3D e video https://github.com/SimoneSabba/DemoIR-Android-Metaio
  18. 18. DEMO – Image Recognition
  19. 19. DEMO – Image Recognition Riproduzione Video
  20. 20. DEMO – SLAM Obiettivo: Demo misurazione ambiente Problemi: Mappa non scalata metricamente Sistema di riferimento non noto Soluzione: Utilizzo di Image Recognition + SLAM https://github.com/SimoneSabba/DemoSLAM-PointCloud
  21. 21. DEMO – SLAM
  22. 22. DEMO – SLAM
  23. 23. DEMO – SLAM Obiettivo: Visualizzazione modello 3D Problemi: Mappa non scalata metricamente Sistema di riferimento non noto Soluzione: Utilizzo di Image Recognition + SLAM https://github.com/SimoneSabba/DemoSLAM-Android-Metaio
  24. 24. DEMO – SLAM Creazione mappa 3D
  25. 25. DEMO – SLAM Mappa 3D non calibrata
  26. 26. DEMO – SLAM Mappa 3D calibrata
  27. 27. DEMO – SLAM Aumentazione M o d e l l o 3 D visualizzato nella scena inquadrata dalla fotocamera
  28. 28. CONCLUSIONI Nuove soluzioni di AR basate su Image Recognition e SLAM possibili grazie a dispositivi mobili sempre più “evoluti” Esperienza d’uso più stimolante ed immersiva per l’utente Nuovi scenari di utilizzo grazie a Google Glass ed affini Riconoscimento basato su SLAM sensibile ai cambiamenti esterni della scena (cambi di luce e variazione della scena) Problematica superabile grazie a nuove features quali tracking basato su modello CAD
  29. 29. https://github.com/SimoneSabba

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