SISTEMA E MÉTODO DE LOCALIZAÇÃO DE COORDENADAS ESPACIAIS DE OBJETOS E USO DO REFERIDO SISTEMA PARA LOCALIZAÇÃO DE OBJETOS DISPOSTOS EM AMBIENTES INTERNOS

Campo da Invenção

[001] A presente invenção descreve um sistema e método para localização de coordenadas espaciais de um objeto de interesse, utilizando a combinação de dois ou mais tipos de tecnologias e/ou sensores, definindo um sistema híbrido e retornando a posição espacial de um objeto de interesse nos eixos x, y e z. A presente invenção consiste, ainda, no uso do referido sistema para a localização de objetos dispostos em ambientes internos. A presente invenção se situa nos campos da engenharia elétrica e de automação e controle.

Antecedentes da Invenção

[002] Sistemas de localização e/ou rastreamento de objetos estão cada vez mais presentes no cotidiano de pessoas de todo o globo. Tais sistemas podem ter aplicações diversas, dependendo da necessidade, objeto a ser localizado/rastreado, precisão necessária e, principalmente, ambiente em que tal sistema será empregado.

[003] Sistemas de localização em ambientes externos {outdoor), comumente operam com base em monitoramento por satélite, por tecnologia GPS {Global Positioning System) e seu uso cresce cada vez mais, tornando-se, na atualidade, o sistema mais utilizado no que concerne à localização, rastreamento e navegação de pessoas, veículos e outros objetos. Entretanto, tal tecnologia não se mostra adequada quando o objeto monitoramento está alocado em ambientes internos, tais como edificações, galpões, casas, ambientes subterrâneos ou equivalentes, pois nestas condições a comunicação com visada direta para os satélites é interrompida. [004] Sistemas de rastreamento e localização em ambientes internos (indoor) tem sido desenvolvidos com maior ênfase na atualidade, no entanto, ambientes internos são mais complexos quando comparados a ambientes externos, devido a grande quantidade de obstáculos e fenómenos interferentes existentes em uma densidade de espaço reduzida. Sendo assim, diversas tecnologias vem sendo propostas com o decorrer dos anos, geralmente empregando diferentes tipos de tecnologias e métodos possíveis, em sua maioria direcionando para a localização de pessoas e objetos. As tecnologias mais empregadas são: Identificação de Rádio-frequêcia (RFID - Radio-Frequency Identification), Wi-fi (IEEE 802.1 1 ), radiofrequência (2.4 GHz) e ultra-wideband (UWB). Tais tecnologias, de um modo geral, são chamadas de IPS {Internai Positioning System)

[005] Sistemas IPS possuem um elevado potencial para se tornarem tão populares quanto sistemas GPS, pois podem ser empregadas em diversas aplicações, tais como: prover navegação em ambientes internos de edificações, podendo ser empregados para auxiliar deficientes visuais a encontrarem locais e/ou produtos de interesse ou para permitir sistemas de guia para o público em geral, em locais como museus, feiras ou equivalentes; localização de objetos em estoques ou livros em bibliotecas; rastreabilidade de pessoas com necessidades especiais, idosos ou crianças; localizar equipamentos e medicamentos em hospitais e encontrar itens específicos em centros de distribuição; ou qualquer outra aplicação análoga. Na segurança pública e no uso militar, tais sistemas são necessários para rastrear detentos e auxiliar na navegação de policiais, bombeiros e soldados em suas missões dentro de prédios.

[006] Os atuais sistemas de gestão de bibliotecas somente informam se o livro está emprestado ou não. Outros sistemas mantém em uma base de dados estática o número da estante em que o livro deveria estar presente. Entretanto, tais sistemas não conseguem fornecer a localização precisa e dinâmica do livro no acervo. Já em museus, turistas podem se beneficiar de serviços de navegação para consultarem a localização de peças e criarem uma sequência mais atrativa para a visitação. [007] Muitas aplicações necessitam de informações com elevada precisão da localização dos objetos, ou seja, existe uma demanda por sistemas capazes de determinar a posição de objetos com precisão em torno de 5 cm ou menos. Nesta aplicação, um humano ou robô necessita encontrar a localização de determinado item, sendo que tal localização deve ser precisa o suficiente para que o item seja coletado corretamente, mesmo se existirem outros objetos por perto ou qualquer outro tipo de fenómeno interferente.

[008] Outra aplicação, considerada como sendo uma variante da coleta de itens, consiste na garantia de localização de objetos, como exemplo sistemas que devem verificar se produtos, materiais ou equipamentos médicos estão de fato nos locais em que deveriam estar. Alguns sistemas já utilizados para esta finalidade são descritos abaixo.

[009] A tecnologia Wi-fi (IEEE 802.1 1 ), tem como principal vantagem a infraestrutura já estabelecida em diversos locais, porém a precisão da localização baseada nesta tecnologia é afetada pelos elementos interferentes existentes em ambientes fechados, além de dependerem da força do sinal e do padrão do sinal recebido. Assim a movimentação e orientação dos objetos, do corpo humano, dos dispositivos, paredes, portas influenciam no resultado da precisão da localização.

[010] A tecnologia RFID apresenta como grande vantagem o baixo custo de fabricação das etiquetas afixadas nos objetos monitorados, além da fácil fixação aos objetos e alta taxa de leitura, entretanto, sistemas de localização baseados exclusivamente em RFID possuem algumas limitações, tais como: precisão superior a um metro; falta de padronização; intolerância a determinados tipos de material (água e metais, principalmente); e baixa escalabilidade, ou seja, quanto maior a área, mais leitores e etiquetas são necessários.

[011] A tecnologia Ultra-wideband (UWB), possui como principal vantagem a maior precisão em relação às tecnologias anteriores, porém representa um elevado custo de implantação, o que inviabiliza seu uso para uma série de aplicações. [012] A tecnologia de radiofrequência (2.4 GHz) possui algumas limitações e problemas quanto a influencias de fenómenos interferentes que podem decrementar o desempenho, assim podendo ter resultados afetados pela movimentação das pessoas, ou objetos, móveis, paredes e portas.

[013] Nota-se, portanto, que o uso de uma única tecnologia para resolver tal problema técnico não se mostra vantajoso por limitações de custo. Em contrapartida, no atual estado da técnica, nota-se que poucas soluções são voltadas ao uso de sistemas híbridos para resolver o problema de localização e/ou rastreamento de objetos em ambientes internos. Atualmente encontram-se sistemas wireless combinado com outras tecnologias, tais como sistemas óticos, inerciais, e ultrassônicos. Alguns problemas por grande parte dos sistemas propostos são dependentes de novos componentes que devem ser fabricados em sua totalidade, elevando o custo na produção do produto de nova tecnologia e dependente de diversos outros matérias e recursos, com isso alguns sistemas podem também facilitar esse processo por utilizar dispositivos já disponíveis no mercado e distribuídos em larga escala.

[014] Na busca pelo estado da técnica em literaturas científica e patentária, foram encontrados os seguintes documentos que tratam sobre o tema:

[015] O documento PI0701740-5 revela um sistema de localização baseado em rede de transmissores e receptores de rádio frequência e/ou ultra-som e/ou sensores térmicos e/ou câmeras de vídeo. O sistema oferece a localização bidimensional de uma pessoa ou objeto através das características de diferença e/ou defasagem dos sinais, tais como frequência, tempo, potência ou calor. Os valores de diferença e atraso são aplicados a modelos de triangulação dos sinais, fornecendo a localização da pessoa ou do objeto. A solução apresentada pelo documento PI0701740-5 apresenta como desvantagem, o fato de necessitar de uma elevada quantidade de antenas/receptores, para otimizar a precisão da posição do objeto observado, dado que tal posicionamento é obtido por meio de triangulação. [016] O documento PI0601824-6 revela um sistema que utiliza etiqueta eletrônica sensibilizada através de controle remoto. A localização do objeto é fornecida através do sinal sonoro e luminoso da etiqueta, devendo ser fornecida pelo usuário (humano) e não através do sistema automatizado que informa a posição do objeto em interface computadorizada. O documento não menciona qual a tecnologia empregada na comunicação remota.

[017] O documento CN101782652 revela um sistema de IPS baseado em tecnologia RFID, que utiliza etiquetas RFID ativas associadas aos objetos de interesse. Tais etiquetas enviam um sinal para um leitor RFID, o qual comunica-se a um computador dotado de um sistema inteligente de posicionamento, que analisa a intensidade do sinal e estima a posição do objeto de interesse. Tal solução apresenta como desvantagem o fato de utilizar um único sistema de sensoriamento (RFID) que não possui precisão apurada e, ainda, por utilizar sensores ativos, que tem custo de mercado mais elevado que sensores RFID passivos.

[018] O documento CN102306264 revela um sistema IPS baseado em tecnologia RFID, que conta com sistema de equipamento, um sistema de processamento de evento, um sistema de posicionamento em tempo real, um sistema de rastreamento de pista e um sistema de serviços móveis, com base em referência RSSI de etiquetas com base em uma média ponderada, adotando valores logarítmicos das variáveis do ambiente. Tal solução apresenta como desvantagem o fato de utilizar um único sistema de sensoriamento (RFID) que não possui precisão apurada.

[019] Assim, do que se depreende da literatura pesquisada, não foram encontrados documentos antecipando ou sugerindo os ensinamentos da presente invenção, de forma que a solução aqui proposta possui novidade e atividade inventiva frente ao estado da técnica.

[020] Portanto podemos considerar que o estado da técnica carece de tecnologias que utilizem uma abordagem híbrida em relação aos constantes problemas técnicos para a área de atuação, de modo à otimizar a precisão de localização, sem que tal aprimoramento impacte no aumento do custo de fabricação de tais sistemas.

Sumário da Invenção

[021] Dessa forma, a presente invenção vem resolver os problemas constantes no estado da técnica a partir da abordagem híbrida em relação ao problema, no desenvolvimento de um sistema funcional, que combine tecnologias, tal como a tecnologia RFID, com localização RFID, visão computacional e sistemas infravermelhos. O sistema se destaca ainda pelo seu custo reduzido perante o estado da técnica, podendo ser equipamentos já disponíveis no mercado. Além da precisão alcançada pelo sistema que contempla objetos de pequeno porte em torno de 5 cm.

[022] É, portanto, um primeiro objeto da presente invenção um sistema de localização de coordenadas espaciais de objetos compreendendo pelo menos um ponto de observação e pelo menos um objeto observado, utilizando simultaneamente uma pluralidade de subsistemas para determinação da localização de pelo menos um objeto de interesse, tais subsistemas sendo pelo menos dois pertencentes ao grupo definido por: sistema de detecção de proximidade; sistema de reconhecimento de imagens; sistema de medição de distâncias; e/ou sistema de definição de coordenadas espaciais.

[023] Em uma realização preferencial, os subsistemas são definidos por:

a. reconhecimento de imagens por meio de visão computacional, preferivelmente definido por uma câmera controlada por um software de reconhecimento de imagens;;

b. definição de coordenadas espaciais por meio de sinal RFID, onde preferivelmente o objeto de interesse compreende uma etiqueta passiva RFID e o emissor RFID ser uma antena emissora de sinais RFID e receptora de sinais de resposta pelas etiquetas passivas RFID associadas aos objetos de interesse; e c. medição de distância por meio de emissor e receptor infravermelho, sendo preferivelmente do tipo para medição de distâncias lineares.

[024] Em uma realização preferencial, o ponto de observação é dotado de: câmera controlada por software de reconhecimento de imagens, antena emissora e receptora de sinais RFID; e sensor e emissor infravermelho.

[025] Em uma realização preferencial, o objeto observado é dotado de uma etiqueta passiva RFID e marcador fiducial disposta em superfície visível, quando associada ao objeto observado.

[026] É um segundo objeto da presente invenção um método de localização de coordenadas espaciais de objetos utilizando um sistema dotado de pelo menos um ponto de observação e pelo menos um objeto observado,

i. o ponto de observação compreendendo: pelo menos uma antena emissora e receptora de sinais RFID; pelo menos um sensor e emissor infravermelho; e pelo menos um sistema de visão computacional e

ii. o objeto compreendendo pelo menos um receptor RFID e pelo menos uma região visível, dotada de marcador fiducial, o método compreendendo pelo menos uma das etapas definidas por:

a. emissão de sinal por meio da antena RFID;

b. recepção de sinal emitido na etapa (a) pelo receptor RFID associado ao objeto de interesse;

c. envio de resposta ao sinal da etapa (a) pelo receptor RFID, para a antena RFID;

d. determinação de coordenadas espaciais da localização do receptor RFID, dentro de uma região previamente referenciada, com base no sinal de resposta recebido pela antena;

e. direcionamento do sistema de visão computacional para uma região de análise, definida pelas coordenadas espaciais obtidas na etapa (d); f. mapeamento da região de análise por meio de obtenção e sobreposição de pelo menos uma região de interesse (ROI), com base no marcador fiducial correspondente ao objeto de interesse; g. definição de coordenadas no plano perpendicular ao ponto de observação, com base na sobreposição das regiões de interesse (ROI);

h. medição da distância linear entre o ponto de observação e o objeto de interesse por meio do emissor e receptor infravermelho.

[027] Em uma realização preferencial, o método de localização de coordenadas espaciais de objetos compreende as etapas predecessoras de calibragem do sistema, compreendendo as etapas de:

a. dispor receptores RFID em locais de coordenadas conhecidas, a partir do ponto de observação;

b. emitir sinal por meio da antena RFID;

c. coletar os sinais de resposta dos receptores RFID; d. associar valores coletados de cada receptor RFID às coordenadas dos respectivos receptores RFID e armazenar tais valores em um banco de dados; e

e. adotar os valores armazenados na etapa (d) como sendo referenciais na determinação de distância entre a antena RFID e receptores RFID.

[028] Em uma realização preferencial, a determinação das coordenadas espaciais, com base nos sinais de resposta dos receptores RFID, é dada por meio de análise probabilística, por meio de comparação entre os valores obtidos pelo sinal de resposta do receptor RFID associado ao objeto de interesse, com os valores referenciais obtidos na calibragem do sistema.

[029] É um terceiro objeto da presente invenção o uso do sistema de determinação de coordenadas espaciais de objetos em ambientes internos descrito acima, operando por meio do método de localização de coordenadas espaciais conforme definido acima.

[030] Estes e outros objetos da invenção serão imediatamente valorizados pelos versados na arte e pelas empresas com interesses no segmento, e serão descritos em detalhes suficientes para sua reprodução na descrição a seguir.

Breve Descrição das Figuras

[031] Com o intuito de melhor definir e esclarecer o conteúdo do presente pedido de patente é apresentado a presente figura:

[032] A figura 1 mostra o fluxograma de atividades do método de fusão proposto.

[033] A figura 2 mostra um exemplo de cenário e infraestrutura utilizada pelo sistema proposto.

[034] A figura 3 mostra infraestrutura e configuração necessária para realização da coleta de dados do sistema RFID.

[035] A figura 4 mostra MROI obtidas através do modelo probabilístico baseado em RFID.

[036] A figura 5 mostra a captura da tela do protótipo em execução, (localização 3D do marcador fiducial a 70 cm de distância)

Descrição Detalhada da Invenção

[037] A presente invenção compreende um sistema e método de localização coordenadas espaciais de objetos, em especial para internos, definindo seu uso como um sistema IPS. O conceito inventivo comum entre os objetos da presente invenção consiste no uso se um sistema híbrido, ou seja, dotado de diferentes tipos de sensoriamento, para determinar com elevada precisão e baixo custo a posição de objetos de interesse dentro de uma região tridimensional controlada. Mais precisamente, tais tipos de sensoriamento são do tipo RFID; visão computacional e infravermelho, no entanto não limitando-se a estes, e utilizam uma análise probabilística, com base em dados calibrados previamente à operação do sistema/método na localização de um objeto de interesse no espaço. [038] Assim, os diferentes objetos aqui descritos encontram-se inter-relacionados por apresentarem o mesmo conceito inventivo, e, portanto, apresentam unidade de invenção entre si. Tais objetos serão descritos adiante com nível de detalhamento suficiente que permita a total reprodução dos mesmos por um técnico no assunto.

[039] Um sistema de localização para ambientes internos {indoor positioning system - IPS) é definido como um sistema que pode determinar, continuamente e em tempo real, a posição de alguma coisa ou alguém em um espaço físico como um hospital, uma escola, um ginásio, etc. Um IPS deve oferecer informações de localização atualizadas do alvo, estimar tais posições dentro de um atraso máximo a ser respeitado, e cobrir a área esperada e exigida pelo usuário do sistema.

[040] O sistema de localização para ambientes internos (IPS) da presente invenção é um modelo híbrido, com técnica de visão computacional operando em conjunto com a tecnologia RFID, marcador fiducial e infravermelho.

[041] A figura 2 ilustra uma realização da presente invenção, onde são afixadas etiquetas RFID com marcadores fiduciais nos objetos que se deseja fazer o reconhecimento/localização no ambiente controlado.

[042] A localização do objeto a ser reconhecido é capaz de obter a posição 3D (x,y,z) de cada objeto presente no cenário. O sistema faz a localização do objeto, através da distância relativa entre o executor e o objeto, sendo assim o eixo x (distância horizontal em relação à borda da imagem capturada pela câmera) e o eixo y (distância vertical em relação à borda inferior da imagem), e o eixo z (distância de profundidade).

[043] O processo de localização do objeto monitorado parte da localização por meio de sinal RFID (I). Sendo encontrada uma etiqueta RFID (II), é realizado o mapeamento por visão computacional (III) da região apontada pelo sistema RFID como sendo a região em que o objeto de interesse se localiza. Sendo detectado o marcador (IV), é determinando as coordenadas X e Y no plano perpendicular ao sensor (V), na sequência é realizada a medição por meio de infravermelho (VI) para determinação da distância ente o sensor e o objeto desejado (VII), distância em Z.

[044] A localização RFID (I) é a detecção da região de interesse {region of interest - ROI) que indica a localização 3D mais precisa do objeto. ROI seria uma área de tamanho limitado e inferior às dimensões do cenário completo. Visto que outras técnicas de localização podem ser aplicadas a esta área reduzida, buscando sempre o melhor desempenho no processo global de localização.

[045] Modelos probabilísticos são usados para inferir a proximidade de localização dos objetos no cenário na localização RFID. Assim uma coleta inicial de dados, para calibragem do sistema, faz com que o modelo estatístico seja armazenado.

[046] Para a etapa de calibragem do sistema, um marcador fiducial deve ser afixado em conjunto à etiqueta RFID, podendo ser em apenas um tipo de material tais como (papel, plástico, entre outros).

[047] Essa etapa de localização RFID necessita de um leitor RFID, uma antena RFID e uma etiqueta RFID, sendo assim, a antena fica posicionada em frente às etiquetas, sendo o leitor ativado por um determinado período fixo de tempo. Os dados coletados pelo leitor são armazenados em uma base de dados e assim armazenam todas as medições e dados realizados da etiqueta RFID. Algumas delas são: o nível de intensidade do sinal recebido (RSSI - Received Signal Strength Indication), o número de leituras, e a fase das ondas eletromagnéticas.

[048] Como pode ser visualizado na figura 3, um exemplo de infraestrutura necessária para a coleta de dados, ilustrando ainda cada eixo da posição 3D. Sendo eles descritos como:

• Eixo x: distância horizontal entre um determinado limite do cenário até a posição da etiqueta.

• Eixo y: distância vertical (altura) entre o chão e a etiqueta.

• Eixo z: distância em linha reta entre a antena do leitor RFID e a etiqueta. [049] A coleta de dados necessita que alguns fatores, principalmente que os equipamentos sejam mantidos estáticos, a fim de não influenciar nos resultados. Sendo assim uma análise estatística deve verificar a correlação entre as variáveis das medições (explanatória) e as variáveis da posição x, posição y e posição z (resposta). Uma técnica de inferência estatística e um modelo probabilístico faz com que a posição 3D de uma etiqueta alvo a partir das medições realizadas seja estimada. Portanto após a fase de configuração do sistema, existe a fase de execução que aplique o modelo desenvolvido.

[050] Na fase de execução, o leitor RFID efetua as medições das etiquetas que se deseja localizar. O modelo deve ser capaz de obter a estimativa de localização utilizando etiquetas e posições distintas àquelas utilizadas durante a fase de configuração.

[051] Dada a baixa precisão de IPS's baseados em radiofrequência, preferivelmente adota-se uma área de tolerância, tendo como base o centro da localização estimada pelo modelo probabilístico. Desta forma, uma região de interesse (ROI) é estimada para a possível localização da etiqueta, que posteriormente é utilizada pelo método de fusão de sensores.

[052] Devido ao baixo desempenho da tecnologia RFID em IPS's, a resposta do modelo resulta em mais de um ROI simultaneamente, sendo todas estas regiões exploradas pelo método de fusão. Assim, esta resposta pode ser denominada como "múltiplas regiões de interesse" (multiple region of interest - MROI). O MROI é composto pela lista de possíveis localizações (3D) da etiqueta alvo.

[053] A visão computacional (III) do sistema proposto, preferivelmente consiste em sistemas ópticos de localização para ambientes internos, empregando câmeras como tecnologia sensorial, podendo ser utilizadas câmeras de vídeo ou câmeras digitais no processo de captura das imagens. Grande parte dos sistemas ópticos de localização é baseada na técnica de análise visual utilizando algoritmos do tipo marker. Algoritmos do tipo marker são baseados em marcas com padrões únicos em seu conteúdo. Geralmente, elementos são criados para receberem marcas possuindo tais caraterísticas, recebendo assim o nome de marcadores fiduciais. Os marcadores fiduciais são arranjados em um ambiente físico a fim de dar suporte à identificação, localização e rastreamento de objetos. Um marcador fiducial é projetado para resolver o seguinte problema: para uma determinada imagem de entrada (imagem estática ou quadro de streaming de vídeo), forneça a lista de marcadores encontrados na imagem.

[054] O modelo de localização visual proposto está baseado na detecção e leitura de marcadores fiduciais, codificados em imagens capturadas do ambiente. Marcadores fiduciais codificados são utilizados em sistemas que exigem maior precisão de localização e ambientes onde possa existir variação da iluminação. Esta abordagem de localização visual fornece distinção entre cada objeto do cenário, pois utiliza um identificador único para cada marcador.

[055] Nesta proposta, o objetivo da localização visual é detectar e indicar a localização de determinado marcador fiducial que possua um número específico armazenado em sua codificação. A escolha pelo código de barras se deu em função de ser um marcador fiducial codificado, ou seja, é um marcador que possui um código associado à imagem. Tal sistema apresenta como vantagem a facilidade de implementação e bibliotecas de software disponíveis, onde o código de barras é um marcador fiducial bitonal, trazendo melhor desempenho ao algoritmo de detecção.

[056] Preferivelmente, utiliza-se uma câmera digital a fim de capturar a imagem do cenário onde estão os objetos, podendo esta ser parte integrante de um equipamento smartphone ou de um sensor de videogame, tal como o Microsoft® Kinecl® ou equivalentes entre outros.

[057] A partir da captura realizada pela câmera, o sistema aplica sobre a imagem um algoritmo de detecção, leitura e localização do código de barras. Cada uma destas fases pode ser descrita como:

• Detecção: fase do algoritmo que tenta encontrar um possível código de barras no conteúdo da imagem.

• Leitura: fase que analisa cada barra e verifica qual o código (identificador) que está armazenado no conjunto de barras. • Localização: fase que, a partir da detecção, deve retornar a posição (x, y) do código de barras no interior da imagem. Somente códigos de barras em que as fases de detecção e leitura obtiveram sucesso retornam sua informação de localização.

[058] As fases de detecção e leitura foram implementadas a partir da biblioteca Barcodelmaging, que possui seu código-fonte aberto e é licenciada sob a licença " The Code Project Open License (CPOL)".

[059] De acordo com a figura 1 , o método de fusão proposto para a presente invenção resolve grande parte dos problemas com propostas semelhantes, e esta baseado na aplicação do método de localização visual sobre o resultado obtido pela localização RFID. Fazendo com que a localização RFID se torne ainda mais precisa para com os objetos. O MROI fornece suporte à refinação da localização pelo método de localização visual. A fusão faz com que um projetor infravermelho seja associado a uma câmera especifica para obter a distancia em profundidade (eixo z) do objeto alvo.

[060] O método de fusão proposto é iniciado pela combinação da localização RFID (MROI) com a análise visual. Sendo assim para cada ROI fornecido pelo RFID, uma analise visual é realizada para que seja encontrado o marcador fiducial na imagem. Ele faz com que realize uma comparação entre o código da etiqueta RFID detectada pelo sistema RFID e o código armazenado no marcador fiducial. Uma vez que as coordenadas x e y do marcador são determinadas, o fluxo prossegue para a localização infravermelha, que incluirá a coordenada z de profundidade, e o resultado final do objeto alvo.

[061] A fim de obter a distância em profundidade, um dispositivo infravermelho é conectado ao computador, que executa o sistema de localização. Atualmente, dispositivos infravermelhos já são vendidos em larga escala, principalmente como acessórios de consoles de videogames ou até mesmo em kits didáticos de robótica. Tal dispositivo é capaz de obter as informações de distância em profundidade para cada ponto do cenário, pois possui em sua estrutura um projetor infravermelho combinado a uma câmera infravermelha. Nesta parte do sistema, a localização infravermelha é empregada a fim de se obter a estimativa de distância em profundidade, entre o próprio dispositivo infravermelho e o objeto alvo.

[062] O presente desenvolvimento baseia-se somente na utilização de dispositivos já existentes no mercado e distribuídos em larga escala, tanto para a infraestrutura necessária quanto para os próprios dispositivos de localização. Além disso, os componentes utilizados possuem um valor acessível e parte deles já fazem parte do dia-a-dia das organizações em geral. O reuso da infraestrutura de equipamentos que a organização já possui também é levada em consideração, possibilitando uma implantação mais rápida, fácil e financeiramente vantajosa.

[063] Um dos diferenciais do desenvolvimento da presente invenção diz respeito à reutilização da infraestrutura das organizações, além do uso de dispositivos (sensores) já disponíveis no mercado em larga escala, trazendo como benefício à redução dos custos associados à aquisição, implantação e manutenção do sistema.

[064] Outra vantagem económica do invento é a utilização de marcadores fiduciais de custo reduzido, sendo empregados um marcador visual impresso em papel e uma etiqueta RFID passiva para cada objeto que se deseja localizar. Além disso, os marcadores dispensam qualquer tipo de bateria, principal característica das etiquetas passivas, reduzindo assim ainda mais o custo de aquisição e manutenção do objeto inventivo.

[065] A alta precisão alcançada pelo sistema também se destaca como diferencial em relação aos concorrentes. A localização de objetos de pequeno porte (em torno de 5 cm) aumenta a gama de aplicações que podem se beneficiar do sistema, trazendo maiores possibilidades e ideias para o uso da invenção.

Exemplo 1. Realização Preferencial

[066] Os exemplos aqui mostrados têm o intuito somente de exemplificar uma das inúmeras maneiras de se realizar a invenção, contudo sem limitar, o escopo da mesma. [067] O sistema de localização para ambientes internos (IPS) da presente invenção é um modelo híbrido, com técnica de visão computacional operando em conjunto com a tecnologia RFID, marcador fiducial e infravermelho. São afixados etiquetas RFID passivas e marcadores fiduciais em papel no objeto que se deseja fazer a localização 3D.

[068] Para a localização RFID (I) que detecta a região de interesse ROI, neste primeiro momento a dimensão da área de cobertura do ROI é configurada manualmente pelo usuário do sistema.

[069] O sistema necessita preferencialmente que os objetos espalhados ao ambiente com etiquetas RFID e marcadores fiduciais sejam em forma de grade, sendo assim como foi feito o protótipo.

[070] Para o sistema proposto, durante a coleta de dados na fase de configuração alguns fatores foram fixados e mantidos estáticos, como frequência fixada em 915Mhz e a potência 30dBm. Na fase de execução o leitor RFID deve ser ativado, efetuando as medições das etiquetas que se deseja localizar. As configurações do leitor RFID (por exemplo, frequência e potência) devem ter os mesmos valores utilizados na fase de configuração.

[071] A figura 4 mostra um ambiente onde são exibidas as regiões de interesse retornadas pelo modelo MROI. Na Tabela 1 abaixo, é apresentado um MROI de determinada etiqueta, contendo as possíveis localizações para cada eixo e o código da etiqueta detectada.

Tabela 1

[072] Para a localização visual (III) foi utilizada uma câmera digital fotográfica empregando algoritmo do tipo marker, sendo os marcadores fiduciais utilizados para o protótipo do tipo papel, fazendo assim com que haja a leitura da codificação presente no marcador fiducial, a partir de uma base de dados existente com cada identificador único de cada marcador. A fase de localização necessitou de alterações no código-fonte da biblioteca Barcodelmaging, podendo assim serem fornecidas as coordenadas (x, y) de cada código de barras detectado.

[073] Com o intuito de satisfazer os requisitos do sistema de localização proposto, o código-fonte da biblioteca Barcodelmaging foi alterado para fornecer as coordenadas de cada código de barras detectado e lido. Para isto, foram adicionadas estruturas de dados onde, a cada código de barras cujo número natural fosse obtido com sucesso, a posição da banda corrente (x) e a posição central horizontal do código de barras (y) fossem armazenadas e fornecidas como saída do algoritmo.

[074] Para o sistema proposto da presente invenção um protótipo desenvolvido demonstrou um bom funcionamento entre o resultado de localização visual e o processo de localização infravermelha. A figura 5 mostra uma captura de tela do sistema em execução á 70 cm de distância do marcador fiducial a ser localizado, o lado esquerdo oferece uma imagem capturada pela câmera digital empregada na localização visual, enquanto a imagem da direita procura representar em tons de cinza, a distancia de profundidade obtida pelos sensores infravermelhos (quanto mais distante mais claro). O marcador fiducial é localizado na imagem bidimensional, sendo indicado pelo ponto amarelo desenhado na interface.

[075] A partir dessa localização, é informada a localização 3D, que por sua vez obtém a terceira coordenada (eixo z) e é exibido na barra de status, a distância correspondente da profundidade que no caso é vista como eixo z de profundidade com 69,6 cm, tendo como erro apenas 0,4 cm da distância ideal.

[076] Os versados na arte valorizarão os conhecimentos aqui apresentados e poderão reproduzir a invenção nas modalidades apresentadas e em outras variantes, abrangidas no escopo das reivindicações anexas.