Utilizzando una singola fotocamera e un dodecaedro stampato in 3D decorato con speciali marcatori, il cosiddetto “DodecaPen” consente un tracciamento submillimetrico di uno stilo passivo a sei gradi di libertà (6DoF). Guidato dallo studente della National Taiwan University Po-Chen Wu durante il suo tirocinio presso Oculus Research, il progetto presenta una soluzione di monitoraggio e input a basso costo con molte applicazioni potenziali in realtà virtuale e aumentata.
Come mostrato nel video in apertura, lo “stilo passivo” in questo caso è una vera e propria penna a sfera, che permette una rapida dimostrazione visiva dell’impressionante precisione del sistema di tracciamento, con i disegni reali e digitalizzati quasi indistinguibili tra loro. Anche se il progetto si è focalizzato sulle applicazioni dello stilo, il video evidenzia anche come il dodecaedro possa essere attaccato ad altri oggetti per il tracciamento virtuale, come una tastiera fisica.
Secondo il documento pubblicato sul sito web della NTU, la precisione assoluta di 0,4 mm di DodecaPen è paragonabile ad un avanzato sistema di motion capture OptiTrack che utilizza 10 telecamere, con una risoluzione combinata di 17 megapixel.
Il sistema DodecaPen raggiunge la stessa precisione con una singola telecamera da 1,3MP. La ricerca mostra chiaramente che l’ allineamento degli angoli dei marker da solo non è sufficiente per un tracciamento robusto; il team ha invece utilizzato una combinazione di tecniche dettagliate nel documento, tra cui Approximate Pose Estimation e Dense Pose Refinement. La forma a 12 lati è stata scelta per mantenere una qualità di tracciamento costante, in modo che “nella maggior parte dei casi siano visibili almeno due piani“.
Il vantaggio principale del DodecaPen è la sua costruzione semplice e l’elettronica minimale, che lo rende particolarmente adatto al disegno 2D e 3D. Tuttavia, il team riconosce i suoi limiti e gli inconvenienti, come l’essere suscettibile di occlusione a causa della singola telecamera, o il bisogno di una quantità ragionevole di luce ambientale per mantenere la precisione. Inoltre il loro algoritmo di visione del computer è lento rispetto a sistemi di acquisizione del movimento a 300-800Hz come Lumitrack, un’altra tecnologia di tracking a basso costo.
La soluzione di DodecaPen è limitata dal software di riconoscimento dei marcatori di riferimento e dal motion blur generato dalla telecamera, con conseguente latenza indesiderata.
La conclusione afferma che il sistema potrebbe essere facilmente incrementato con pulsanti per l’ingresso discreto e un dispositivo di misura inerziale per ridurre la latenza e aumentare la produttività. Uno stilo più complesso potrebbe anche offrire una migliore simulazione del disegno reale, compresa la sensibilità alla pressione e all’inclinazione della punta, che lo renderebbe più adatto per emulare una matita o un pennello piuttosto che una penna. I problemi di occlusione e le limitate prestazioni in condizioni di scarsa illuminazione potrebbero essere migliorati con più telecamere dotate di sensori e obiettivi di qualità superiore, ma ogni aggiornamento aumenterebbe il costo e la complessità del sistema.
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