Análise de ruído em sensores de profundidade.

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RESUMO

O lançamento de novos dispositivos para mapeamento de movimentos corporais tem contribuído no avanço das interfaces naturais e ampliado as possibilidades de interação humano-computador. Muitas dessas inovações têm influenciado no design de interfaces para produtos relacionados a tecnologias educacionais. Em geral, esses dispositivos fazem o mapeamento a partir de sensores de profundidade que captam as informações por meio de sinais em infravermelho. Estes equipamentos emitem um padrão de luz infravermelho e as distorções provocadas pela reflexão dos objetos expostos são capturadas para construir uma imagem com informações tridimensionais do cenário. Cada ponto da imagem contém a distância entre o dispositivo e a superfície refletora. Em comparação com técnicas tradicionalmente utilizadas na interação humano computador, como telas capacitivas ou resistivas, a utilização de sensores de profundidade proporciona benefícios como: a dispensa de um ambiente totalmente instrumentalizado, o mapeamento de interação em superfícies irregulares, entre outros. Porém, vários problemas relacionados à aquisição dos dados registrados pelos sensores de profundidade precisam ser superados para o desenvolvimento de interfaces inovadoras. Este trabalho faz uma análise quanto à presença de ruídos que interferem na precisão dos valores de distância obtidos pelos sensores. Dois equipamentos foram analisados em testes empíricos, o Microsoft Kinect e o Asus Xtion. Cada equipamento foi alinhado perpendicularmente ao plano de uma parede branca fosca com distâncias progressivamente variadas dentro dos limites especificados por cada fabricante. Um programa em linguagem Java utilizando as bibliotecas disponibilizadas pela OpenNI (Open Natural Interaction) foi desenvolvido para adquirir os dados brutos produzidos pelos sensores de profundidade durante uma série de quadros. A partir de cada série de quadros foram registrados e apresentados em gráficos os valores máximos, mínimos e a média em cada ponto de captação do sensor. Durante os testes foram detectados e desprezados os pontos nulos provenientes de áreas sem registro de dados de profundidade. Com base nas análises realizadas, concluiu-se que o comportamento dos dois dispositivos quanto à presença de ruídos é o mesmo. Observou-se que em objetos planos e estáticos que o sensor deveria registrar distâncias fixas e sem variação, há flutuação nos valores de distância durante a aquisição dos quadros. Esta flutuação só é percebida quando os quadros são comparados entre si, o que determina a falta de precisão do valor da distância quando um quadro é adquirido individualmente. Portanto, para o desenvolvimento de aplicações baseadas nos dados brutos dos sensores de profundidade, é necessário explorar técnicas de processamento de sinais que considerem um conjunto de quadros adquiridos com o objetivo de obter dados mais precisos quanto à distância dos objetos da cena.

PALAVRAS-CHAVE: Sensor de Profundidade; Ruído; Processamento de Imagem; Interação Humano-Computador.