Augmented reality over maps

Abstract

Maps and Geographic Information System (GIS) play a major role in modern society, particularly on tourism, navigation and personal guidance. However, providing geographical information of interest related to individual queries remains a strenuous task. The main constraints are (1) the several information scales available, (2) the large amount of information available on each scale, and (3) difficulty in directly infer a meaningful geographical context from text, pictures, or diagrams that are used by most user-aiding systems. To that extent, and to overcome the aforementioned difficulties, we develop a solution which allows the overlap of visual information over the maps being queried — a method commonly referred to as Augmented Reality (AR). With that in mind, the object of this dissertation is the research and implementation of a method for the delivery of visual cartographic information over physical (analogue) and digital two-dimensional (2D) maps utilizing AR. We review existing state-of-art solutions and outline their limitations across different use cases. Afterwards, we provide a generic modular solution for a multitude of real-life applications, to name a few: museums, fairs, expositions, and public street maps. During the development phase, we take into consideration the trade-off between speed and accuracy in order to develop an accurate and real-time solution. Finally, we demonstrate the feasibility of our methods with an application on a real use case based on a map of the city of Oporto, in Portugal.

Mapas e Sistema de Informação Geográfica (GIS) desempenham um papel importante na sociedade, particularmente no turismo, navegação e orientação pessoal. No entanto, fornecer informações geográficas de interesse a consultas dos utilizadores é uma tarefa árdua. Os principais dificuldades são (1) as várias escalas de informações disponíveis, (2) a grande quantidade de informação disponível em cada escala e (3) dificuldade em inferir diretamente um contexto geográfico significativo a partir dos textos, figuras ou diagramas usados. Assim, e para superar as dificuldades mencionadas, desenvolvemos uma solução que permite a sobreposição de informações visuais sobre os mapas que estão a ser consultados - um método geralmente conhecido como Realidade Aumentada (AR). Neste sentido, o objetivo desta dissertação é a pesquisa e implementação de um método para a visualização de informações cartográficas sobre mapas 2D físicos (analógicos) e digitais utilizando AR. Em primeiro lugar, analisamos o estado da arte juntamente com as soluções existentes e também as suas limitações nas diversas utilizações possíveis. Posteriormente, fornecemos uma solução modular genérica para uma várias aplicações reais tais como: museus, feiras, exposições e mapas públicos de ruas. Durante a fase de desenvolvimento, tivemos em consideração o compromisso entre velocidade e precisão, a fim de desenvolver uma solução precisa que funciona em tempo real. Por fim, demonstramos a viabilidade de nossos métodos com uma aplicação num caso de uso real baseado num mapa da cidade do Porto (Portugal).