Reconstrução tridimensional em tempo real a partir de um dispositivo móvel

Abstract

A abordagem computacional do problema da perceção tridimensional humana é uma tarefa bastante complexa e exige uma elevada capacidade de processamento por parte dos sistemas de visão artificial. Esta tarefa é conhecida na literatura como reconstrução 3D e tem influenciado inúmeras investigações na área da visão por computador. A necessidade de conteúdos 3D é transversal a diversas áreas, como por exemplo, arquitetura, computação gráfica, realidade virtual, bem como, a tarefas de arqueologia e preservação e restauro. No mercado já existe um número diversificado de dispositivos de baixo custo capazes de realizar captura tridimensional, como por exemplo, a Microsoft Kinect, mas são ainda pouco intuitivos para a maioria dos utilizadores, além de serem dependentes de computadores de tamanho elevado, dificultando a sua portabilidade. Surge assim a necessidade de introduzir novos dispositivos capazes de realizar a reconstrução 3D em tempo real. A capacidade atual dos dispositivos móveis aliada à sua portabilidade e à sua grande capacidade de aquisição de imagens, torna-os uma excelente opção para realizar as tarefas de reconstrução tridimensional. O objetivo principal desta dissertação foi colmatar esta necessidade e, desta forma, criar um solução em tempo real, focada para dispositivos móveis e que permitisse realizar a reconstrução tridimensional de um objeto alvo. Nesta dissertação foram, então, desenvolvidas duas aplicações gráficas que partilham entre si uma camada de software que permite realizar o processo de reconstrução tridimensional baseada na técnica passiva Strucuture-from-Motion. Uma das aplicações é focada em dispositivos móveis, mais precisamente para a plataforma Android. A segunda é uma aplicação gráfica que permitiu estudar os algoritmos aplicados no processo de reconstrução tridimensional.

The computational approach to the three-dimensional human perception problem is a very complex task and requires a processing capacity on the part of artificial vision systems. This task is known in the literature as 3D reconstruction and has influenced numerous investigations in the area of computer vision. The need for 3D contents is transversal to several areas, such as architecture, computer graphics, virtual reality, as well as archaeology and preservation and restoration tasks. On the market already exists a diverse number of low cost devices capable of performing three-dimensional capture, such as Microsoft Kinect, but are still not intuitive for most users, besides being dependent on computers of high size, making their portability difficult. The need arises to introduce new devices capable of performing 3D reconstruction in real time. The current capacity of mobile devices combined with their portability and their great capability of image acquisition makes them an excellent option to accomplish the tasks of three-dimensional reconstruction. The main objective of this dissertation was to fill this need and, in this way, create a real-time solution, focused for mobile devices that would allow the three-dimensional reconstruction of a target object. In this dissertation, two graphic applications were developed that share among themselves a layer of software that allows to carry out the process of three-dimensional reconstruction based on the passive technique Structure-from-motion. One of the applications is focused on mobile devices, more precisely for the Android platform. The second is a graphical application that allowed studying the algorithms applied in the threedimensional reconstruction process.