PROGRAMA EDUC@R

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VERSÃO III

SISTEMA PARA ANÁLISE DE MOVIMENTOS

Edson Roberto Minatel

Dietrich Schiel

Apoio: CNPq - FAPESP

CDCC – USP 2005

______________________________________Rua 9 de julho, 1227 – CEP 13560 – 590 – São Carlos – SP – Brasil Fone/Fax (0XX16) 3372 3910 – http://www.cdcc.sc.usp.br

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INTRODUÇÃO O software "Sistema Digital para Análise de Movimentos (SAM)" foi desenvolvido pelo bolsista do CNPq Edson Minatel, em 1998, no projeto EDUCADI, a partir da proposta do coordenador do projeto Prof. Dietrich Schiel. Em 2002 o software SAM foi atualizado por Luiz Gilberto O. Messias, com o apoio da Pró-Reitoria de Graduação e Pós-Graduação SIAE/USP. Em 2005 foi realizada nova atualização do software pelo bolsista Gabriel de Souza Fedel. O projeto de aplicação do software SAM nas escolas foi desenvolvido, com o apoio da FAPESP, no período de agosto de 2000 a novembro de 2002, em parceria com quatro escolas públicas estaduais: EE Álvaro Guião - São Carlos; EE Juliano Neto; EE Thomas Watelly - Ribeirão Preto; EE Cândido Portinari - Batatais. Basicamente se trabalha com uma câmera de vídeo para registro do movimento do cotidiano ou o do obtido no laboratório, e após fazer a captura da imagem para o computador, utiliza-se o software SAM para fazer a análise quantitativa deste movimento. A análise quantitativa dos movimentos envolve os conceitos de Mecânica Gráfica. Como resultado das pesquisas o software SAM é indicativo que pode ser uma ferramenta cognitiva do computador para o aluno, criando um ambiente de aprendizagem colaborativa, motivadora, auxiliando na construção de conhecimentos tais como conceitos de velocidade, velocidade angular, aceleração, ondas e outros. O arquivo do software SAM está disponível no site http://educar.sc.usp.br/sam gratuitamente para fins educacionais. Não é permitido o uso do software para fins comerciais. Equipe de apoio: Euclydes Marega Jr. – Assessoria (IFSC) Antonio Carlos de Castro – Física Luciano V. Koenigkan – Assessoria (Ablevision)

Iria Müller Guerrini – Aplicação do SAM/Atualização do manual Sidney Carlos Rigo Júnior – Computação José Braz Mania – Áudio Visual

Luiz H. P. de Godoy - Analista de Sistemas Octávio A. Deiroz – Analista de Sistemas

Luiz Gilberto O. Messias – Atualização do software 2002 Gabriel de Souza Fedel – Atualização do software 2005

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SUMÁRIO 1. Descrição do problema e aspecto pedagógico 03

1.1. Uso de cuba de ondas 04

1.2. Análise de objetos em movimento 07

2. Descrição da implementação do programa 09

3. O SAM 1.3 como produto 10

4. Documentação do sistema 10

4.1. Instalando o SAM 1.3 10

4.2. Abrindo o programa 10

4.3. Capturando imagens digitais 11

4.4. Abrindo um vídeo digital 12

4.5. Visualizando um vídeo 14

4.6. Fichas de atributos e tarefas 14

4.7. Conferindo informações sobre o arquivo de vídeo 15

4.8. Calibrando as medidas 16

4.9. Posicionando-se no espaço e no tempo 18

4.10. Conhecendo a barra de ferramentas 20

4.11. Lendo uma imagem do disco 20

4.12. Gravando uma imagem em disco 21

4.13. Usando a régua virtual 22

4.14. Usando o transferidor virtual 22

4.15. Desenhando círculos 23

4.16. Desenhando retângulos 24

4.17. Desenhando linhas 25

4.18. Marcador numerado 26

4.19. Definindo as cores dos desenhos 26

4.20. Manipulando os desenhos e marcações 27

4.21. Usando o estroboscópio digital 31

4.22. Fechando o SAM 1.3 33

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1. Descrição do problema e aspecto pedagógico

A informatização crescente das escolas brasileiras tem sido impulsionada por iniciativas governamentais nos últimos cinco anos. Essa informatização, em grande parte, está desmistificando o conceito de Educação a Distância e diminuindo a distância entre o professor/aluno com a poderosa ferramenta, a computação.

Do ponto de vista computacional, um processo completo de informatização é composto de basicamente duas partes: o hardware e o software. O hardware engloba a máquina, o computador e seus periféricos, e permite que recursos de cálculos, multimídia (som e vídeo) e comunicação sejam explorados. No entanto, são nos softwares que se encontram as formas de se explorar todo o potencial das máquinas e, principalmente, de alcançar o objetivo da informatização das escolas: a Educação.

Softwares educacionais foram e estão sendo desenvolvidos visando ensinar aos alunos diversas disciplinas como a Biologia, a Física, a Matemática e até mesmo a Língua Portuguesa através do uso maciço de multimídia e realidade virtual. Porém o enfoque que a maioria desses softwares dá ao conceito de Educação é restrito em disponibilizar as informações aos alunos e que, muitas vezes, até dispensa a figura do professor.

Esses softwares multimídia simplesmente demonstrativos não são bem vistos por professores de disciplinas que envolvem conceitos experimentais como a Física.

A idealização do SAM (Sistema para Análise de Movimentos) foi motivada por essa preocupação e pela demanda observada em professores do ensino médio e até de ensino superior.

O objetivo desse sistema computacional é fornecer ao professor as ferramentas necessárias para o ensino da Física através de experimentos práticos. O SAM possibilita que sejam observados, com o auxílio de técnicas do Processamento Digital de Imagens, muitos fenômenos físicos como a propagação de ondas, reflexão, refração, velocidade de propagação de ondas, velocidade de objetos em movimentos, constatação de movimentos retilíneos ou curvos, constantes ou acelerados, entre muitas outras aplicações.

O SAM 1.3 possibilita os seguintes recursos principais: - Leitura de vídeos digitais; - Leitura e gravação de imagens congeladas; - Medir distâncias, ângulos e posições através de régua e transferidor

virtuais, calibrados em cm; - Traçar linhas; - Desenhar círculos; - Desenhar retângulos; - Efetuar marcações numeradas; - Usar uma paleta de 16 milhões de cores para desenho; - Visualizar os vídeos em tempo real; - Avançar ou retroceder quadro a quadro; - Medições e referências no domínio espacial e no domínio do tempo; - Gravar, ler e editar marcações/desenhos independentemente da

imagem ou do vídeo; - Analisar movimentos através de recurso de estroboscopia;

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Para capturar vídeos e fazer tratamento das imagens obtidas, foi instalado no SAM

o programa Virtual Dub e para simular os movimentos em linguagem LOGO foi instalado o programa MSWLogo.

De forma a exemplificar algumas aplicações possíveis do SAM são apresentados os

seguintes resultados:

1.1. USO DE CUBAS DE ONDAS O estudo do comportamento das ondas na água de forma a ajudar a compreensão de ondas eletromagnéticas é bem conhecido no ensino da Física. Pohl usou ondas de água para mostrar fenômenos de interferência e propagação de ondas desde 1930, lecionando em universidade. O Physical Science Study Committee usou essas idéias em escolas de ensino médio. Com o uso de uma "Cuba de ondas" (Camara of waves) e um retroprojetor (Projector) é possível visualizar as sombras de ondas sobre a superfície da água geradas por um oscilador (Vibration maker). Isso permite com que se trace uma analogia com ondas eletromagnéticas. A figura 1.1.1 ilustra esses dispositivos.

PROJECTOR

CAMARA OF WAVES

VIBRATION MAKER

PROJECTION

Figura 1.1.1 : Retroprojetor com uma "Cuba de ondas";

Usando uma câmera de vídeo para filmar as ondas projetar, pode-se capturar o vídeo gerado através de uma placa de captura de vídeo (Analogical/Digital video converter) como é mostrado pela Figura 1.1.2. Isso permite que as imagens das ondas sejam congeladas possibilitando um análise quantitativa de seu comportamento.

VIDEO CAMERAANALOGICAL/

DIGITAL VIDEOCONVERTER

A/D

COMPUTER

PROJECTION OF WAVES Figura 1.1.2 : Esquema ilustrativo de um sistema para captura de imagens digitais.

As seguintes imagens foram obtidas por esse processo e analisadas com o auxílio do SAM 1.3.

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Figura 1.1.3: Observação da formação do foco (ponto 1) e o centro da circunferência (ponto 2) que determina a barreira onde as ondas paralelas são refletidas.

Figura 1.1.4: Observação do centro gerador de ondas circulares (ponto 1) e três cristas de onda. Pode-se calcular a distância entre as cristas (1,28 cm) e a velocidade de propagação (13,5 cm/s).

Figura 1.1.5: Nessa imagem é possível observar que um centro gerador de ondas circulares (ponto 1) é refletido (ponto 3) quando as ondas colidem com uma barreira

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(ponto 2).

Figura 1.1.6: Comprovação que o ângulo de incidência é o mesmo que o ângulo de

reflexão.

Figura 1.1.7: Cálculo da distância entre duas cristas de ondas paralelas (1,53 cm)

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1.2. ANÁLISE DE OBJETOS EM MOVIMENTO Com a imagem de um objeto em movimento, com uma bola, é possível várias análise. O SAM possui um algoritmo que gera uma imagem estroboscópica a partir de uma imagem de vídeo. As figuras a seguir ilustram algumas aplicações possíveis.

Figura 1.2.1: Imagem estroboscópica de uma bola em queda livre gerada pelo estroboscópio virtual do SAM a partir de um vídeo capturado.

Figura 1.2.2: Lançamento de projéteis

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Figura 1.2.3: Pêndulo do início até seu ponto de velocidade máxima.

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2. DESCRIÇÃO DA IMPLEMENTAÇÃO DO PROGRAMA 2.1. Linguagem de programação O Sistema para Análise de Movimentos (SAM) foi implementado na linguagem de programação C++, orientada a objetos e a eventos. Essa linguagem foi escolhida devido a sua alta flexibilidade no manuseio de memória assim como por sua performance em ambiente de 32 bits. O uso de C++ é vantajoso no que diz respeito à portabilidade de código, pois diversas plataformas computacionais (CISC, RISC, etc) possuem seus compiladores. Essa portabilidade, no entanto, é prejudicada apenas no aspecto da interface com o usuário que varia consideravelmente de plataforma para plataforma. No entanto, o programa foi desenvolvido de forma modular, com funções e procedimentos definidos de forma amplamente estruturada, buscando o máximo de desempenho, portabilidade e otimização de memória. 2.2. Sistema operacional Esse software foi desenvolvido inteiramente usando o sistema operacional Windows 95/98/ME/2000/, otimizado para computadores de 32 bits. 2.3. Plataforma computacional Adotou-se o uso de PCs baseados no processador Pentium (comum, MMX ou Pentium II) devido à sua grande disponibilidade no território nacional. 2.4. Hardware recomendado As aplicações que envolvem o processamento de imagens, normalmente requerem grande poder de processamento e memória. No entanto, o SAM foi desenvolvido de forma otimizada, permitindo o uso de plataforma mínima: - Microcomputador (128 MB ou maior); - Memória RAM: 16 MHz; - Placa de vídeo: - Resolução mínima 640x480 em 16 bits de cor; - Hard disk 20 Gbyte; - Mouse (mínimo dois botões); - Monitor colorido; 2.5. Configurações do Windows recomendada

Vídeo - mínimo 16 bits de cor; - resolução 640x480; - Cores padrão windows; - Fontes pequenas;

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2.6. Placa para captura de imagens/vídeo Está sendo desenvolvido para o SAM um vasto banco de imagens contendo vídeos com diversos experimentos inerentes a Física de movimentos. Recomendam-se placas de captura de vídeo com os seguintes parâmetros: - Driver para Video for Windows 1.1; - Resolução de captura 320x240 pixels

- 24 bits de cor; - Taxa de aquisição mínima 15 quadros por segundo (ideal 30 qps).

Quando é utilizada a filmadora digital para fazer as filmagens, não é necessário placa de captura; o computador tem que ter apenas a entrada USB. 3. O SAM 1.3 COMO PRODUTO O SAM está na sua terceira versão. Foi testado e avaliado por professores e alunos de Física e Matemática do Ensino Médio e por alunos da licenciatura através de oficinas e aulas. O software SAM mostrou ser uma ferramenta cognitiva para os professores e alunos no processo ensino / aprendizagem. 4. DOCUMENTAÇÃO DO SISTEMA 4.1. INSTALANDO O SAM 1.3 A instalação do SAM 1.3 é muito simples e segue o padrão de qualquer outro programa desenvolvido para Windows 95. Basta acessar o CD ou o Disquete e executar o programa "Setup.exe" e seguir as instruções na tela. 4.2. ABRINDO O PROGRAMA

Clicando-se sobre o ícone "SAM 1.3" o programa se iniciará que está no menu de "Programas" do Windows. A janela ilustrada pela Figura 4.2.1 se apresentará no centro da tela. A interface com o usuário desenvolvida para o SAM 1.3 é simples, fácil de manipular e prática, visando dispor ao professor e ao aluno as ferramentas necessárias para o estudo de objetos em movimento.

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Figura 4.2.1: Tela inicial do programa SAM 1.3.

Como se observa, existem várias ferramentas e informações que serão apresentadas no decorrer desse manual. Quando o programa se inicia, muitas dessas ferramentas ainda não estarão habilitadas. Dependendo da opção do usuário o sistema fornece e habilita informações e recursos. O sistema SAM é fornecido com um banco de imagens digitais (*.AVI) que podem ser usadas para ilustrar e comprovar algumas de sua potencialidades. No entanto, se o seu microcomputador possuir uma placa para captura de imagens digitais (digitalizador de imagens) que suporte o driver "Vídeo for Windows 1.1", você estará apto a analisar suas próprias aplicações. 4.3. CAPTURANDO IMAGENS DIGITAIS utilizando o VirtualDub

Acionando-se o menu "Captura" ou teclando-se o botão o programa passa para o "Modo de captura de imagens digitais". Se houver algum problema com sua placa de captura de imagens a seguinte mensagem será exibida:

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Figura 4.3.1: Mensagem de problemas com a placa de captura de imagens.

Para capturar imagens com extensão avi:

• Na câmera de vídeo, coloque o filme na posição que quer iniciar a captura. • Abrir File e selecionar capture avi. • Ainda em File clique em set capture e dê o nome para o arquivo avi e salve. • Abrir capture, clique em stop conditions, capture time exceed 30 s (podendo

mudar este tempo para 15 s) e save. • Ainda em capture, clique em settings e altere a frame rate para 30 frames/s;

desabilitar capture áudio e habilitar wait to ok to capture. • Clicar em vídeo format, selecionar resolução 320x240. • Abrindo novamente capture, clique capture vídeo e begin e simultaneamente na

câmera de vídeo acione play. Para tratamento das imagens do filme

• Em file, clicar em open vídeo file, abrindo o arquivo com extensão avi obtido anteriormente.

• Clicar no início da barra abaixo do quadro, para aparecer as imagens. • Selecionar os quadros a serem excluídos no início e no final utilizando os

marcadores à direita, abaixo da barra. • Abrir vídeo, e em compression, selecionar o modo Intel Indeo R vídeo 3.2, e OK. • Em file, clique em save as avi.

4.4. ABRINDO UM VÍDEO DIGITAL A qualquer momento é possível recuperar o arquivo de vídeo (*.AVI). Você pode acionar a leitura de um arquivo de vídeo de duas maneiras: acessando o menu "Arquivo", escolhendo a opção "Ler *.AVI" ou clicando o botão esquerdo do mouse sobre o seguinte botão na barra de ferramentas:

O programa lhe mostrará a seguinte janela permitindo que se escolha o arquivo desejado:

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Figura 4.4.1 : Escolhendo um vídeo a ser aberto.

Ao se teclar "Abrir", se o arquivo for válido, a tela do SAM 1.3 terá uma forma semelhante à mostrada na próxima figura.

Figura 4.4.2 : Tela do SAM após aberto um arquivo de vídeo.

Pode-se notar que muitos dos botões que estavam desabilitados passam a estarem disponíveis.

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4.5. VISUALIZANDO UM VÍDEO Logo abaixo a imagem lida existe uma seqüência de sete botões. O botão com um círculo vermelho é o botão de gravação já discutido anteriormente.

Figura 4.5.1 – Seqüência dos botões para a visualização de vídeos e o botão de captura

Esses botões sequem as definições adotadas pelos aparelhos de Videocassete que você provavelmente deve estar familiarizado. A tabela a seguir mostra o botão e sua respectiva função.

PLAY - Exibe o vídeo

STOP - Pára a exibição do vídeo

AVANÇA - Vai para o próximo quadro

RETORNA - Vai para o quadro anterior

INÍCIO - retrocede até o início do vídeo

FINAL - avança até o final do vídeo

Você está apto a visualizar o seu vídeo. Para auxiliar na visualização do vídeo, tem-se o Zoom e um cursor para visualizar os quadros com mostra a figura 4.5.2

Figura 4.5.2 – Zoom e cursor para auxiliarem na visualização dos vídeos

4.6. FICHAS DE ATRIBUTOS E TAREFAS Do lado direito da imagem, podem ser observadas algumas "fichas". Essas fichas contem informações e tarefas importantes para a análise do vídeo aberto. A figura 4.6.1 ilustra uma disposição possível dessas fichas. Você pode acioná-las clicando-se sobre os seus "índices".

Figura 4.6.1 : Índices das fichas

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4.7. CONFERINDO AS INFORMAÇÕES SOBRE O ARQUIVO DE VÍDEO A Ficha "Gerais" contém informações importantes sobre o arquivo de vídeo aberto. Com essas informações você pode organizar e calcular muitas aplicações. Como a figura 4.7.1 ilustra, podemos ver o nome e diretório do arquivo aberto: "C:\ABLE WORKS\capturado.avi". Esse vídeo foi capturado a uma taxa de 30 quadros por segundo (30 qps) e sua duração é de 2s. Pode-se ver também que as dimensões da imagem são 320 pixels na horizontal (colunas) por 240 linhas (pixels na vertical). O número total de quadros é calculado multiplicando-se a taxa de aquisição, no caso 30 qps, pela duração (2s). Temos então 60 quadros.

Figura 4.7.1 : Ficha de informações "Gerais".

Sob o quadro de "Informações gerais" são mostradas algumas mensagens como o estado do arquivo de vídeo.

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4.8. CALIBRANDO AS MEDIDAS Como um dos objetivos do sistema é fazer medidas, precisamos ajustar a relação "pixels/cm". A palavra "Pixel" é um termo usado para definir a menor parte (ou unidade) de uma imagem digital. O sistema SAM trabalha com essa unidade e precisa da informação de quantos pixels são necessários para representar um centímetro. Para isso existe essa ficha de "Calibração". Acionando-se o índice "Calibração" a seguinte ficha mostrada na figura 4.8.1 será apresentada.

Figura 4.8.1: Ficha de calibração.

Pode-se observar que há dois campos, um para informar um certo número de pixels e outro para dizer quantos centímetros aqueles pixels representam.

Você pode fazer a calibração de duas maneiras. A primeira é alterar manualmente os valores dos campos de números de pixels e de cm, com as setas, ou através do botão "Calibra".

Para fazer a calibração usando o botão "Calibra" é preciso que se use como referência um objeto contido na imagem e com dimensões conhecidas. Para exemplificar, suponha-se que conheçamos o a largura do braço mecânico que gera as ondas capturadas no vídeo "capturado.avi". Essa largura é de 1,5 cm.

Com isso, podemos de imediato inserir esse valor no campo "cm" clicando-se sobre as setas à direita desse campo. Observa-se que o valor é alterado em 0,1 cm a cada clique na seta para cima ou para baixo.

Agora com o cursor do mouse, que na imagem adota a forma de uma cruz, posicione-se sobre um lado da imagem do braço mecânico e com o botão da esquerda do mouse pressionado leve o cursor até o outro lado. A Figura 4.8.2 mostra a imagem (aproximada) que você deve estar vendo.

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Figura 4.8.2: Imagem da determinação de um ponto de referência com tamanho conhecido.

Solte o botão esquerdo do mouse, a "Régua" (que será melhor explicada em

breve) sumirá. Aperte o botão "Calibra". Você perceberá que o quadro "Calibração" terá seu

número de pixels ajustado, conforme a figura 4.8.3 mostra.

Figura 4.8.3: Quadro de "Calibração".

Interpretando esses dados, podemos dizer que 23 pixels eqüivalem a 5 cm. Esse

valor atualiza, automaticamente, todos os dados que se apresentarem em cm e que serão mostrados a você nos próximos itens.

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4.9. POSICIONANDO-SE NO ESPAÇO E NO TEMPO A ficha "Posição" informa todas as informações básicas necessárias para uma análise dos movimentos contidos nas imagens do vídeo capturado. A figura 4.9.1 ilustra a ficha de "Posição".

Figura 4.9.1: Ficha de Posição

Pode-se observar dois quadros nessa ficha: Posição espacial e Informações sobre

o frame atual. Frame é o nome técnico dado aos quadros (imagens) quando estão "congelados".

Movimentando-se o cursor do mouse sobre a imagem, como ilustra a figura 4.9.2. observa-se que as coordenadas "Horizontal" e "Vertical" se alteram, dependendo dessa posição. A figura 4.9.3 mostra a posição atual do cursor do mouse.

Figura 4.9.2: Exemplo do cursor do mouse posicionado sobre a posição (50,236) em uma imagem de 320 colunas por 240 linhas.

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Figura 4.9.3: Coordenadas do mouse

É importante informar que essas coordenadas são dadas em pixels e o ponto

(0,0) é o canto superior esquerdo da imagem. Essa é uma padronização adotada no processamento de imagens digitais. Os campos Distância e Ângulo serão explicados juntamente com as definições das ferramentas Régua e Transferidor virtuais. No quadro de "Informações sobre o frame atual" tempos a informação sobre o tempo relativo ao início do vídeo e o número de quadros contados, também, relativos ao início do vídeo. Observe que, com o vídeo na posição inicial, o tempo e a posição relativos são iguais a zero.

Pressionando-se o botão o vídeo andará um quadro para frente e o quadro de informações passará para:

Concluí-se que, a uma taxa de 30 quadros por segundo, o tempo entre um quadro e outro é de 33 milésimos de segundo (33 ms = 0,033 s).

Da mesma forma, pressionando-se o botão o vídeo vai para seu final. Nesse caso o quadro de informações é alterado automaticamente para :

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4.10. CONHECENDO A BARRA DE FERRAMENTAS A barra de ferramentas é um conjunto de botões que permitem com que se acesse de forma rápida as ferramentas e algumas tarefas disponíveis no SAM 1.3. Essa barra é mostrada pela seguinte figura:

Figura 4.10.1: Barra de ferramentas.

A Abrir um vídeo de arquivo em disco no formato *AVI B Abrir uma imagem (quadro) de arquivo em disco no formato *.BMP C Salvar imagem em arquivo em disco no formato *.BMP D Número/Contador usado pelo Marcador Numerado E Habilita o marcador numerado F Habilita Gráficos G Habilita o programa VirtualDub para captura e tratamento de imagens H Habilita o programa MSWLogo I Habilita o desenho de círculos J Habilita o desenho de retângulos K Habilita o desenho de linhas L Habilita a régua virtual M Habilita o transferidor virtual N Muda a cor de desenho e mostra a cor atual

O botão A, já foi lhe apresentado, e permite com que um arquivo de vídeo seja

carregado na memória a partir do disco. Esse arquivo deve estar no formado *.AVI. 4.11. LENDO UMA IMAGEM DO DISCO O botão B (ver Figura 4.10.1) é semelhante ao botão A. Ele carrega uma imagem na memória a partir de um arquivo*.BMP gravado em disco. Clicando-se obre esse botão a seguinte tela será exibida:

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Com essa janela, é possível buscar uma figura no formato Windows Bitmap (*.BMP) e apresentá-la na tela principal do SAM. Como o sistema foi otimizado para imagens capturadas essas imagens devem estar na proporção 4:3. Caso contrário ela aparecerá distorcida. Observe também que os botões para manipulação de vídeo ficam desabilitados. 4.12. GRAVANDO UMA IMAGEM EM DISCO Pressionando-se o botão C (ver Figura 4.10.1) da barra de tarefas é possível salvar a imagem corrente em um disco. Para isso, escolha na tela mostrada pela figura a seguir um nome para o seu arquivo e pressione "Salvar". Se o arquivo não existir o programa o criará e, se existir pedirá uma confirmação de sobrescrever.

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4.13. USANDO A RÉGUA VIRTUAL Habilitando-se o botão L da barra de ferramentas (ver Figura 4.10.1), a régua virtual é acionada. Essa régua pode ser usada para determinar a distância entre dois pontos na imagem. Com o botão I habilitado:

1 - posicione o cursor do mouse sobre um ponto na imagem; 2 - mantenha pressionado o botão esquerdo do mouse e leve o cursor até

o outro ponto a ser medido. Uma linha unindo o ponto inicial e a posição atual do cursor será exibida.

Note que no quadro "Posição espacial" da ficha de posições os dados da distância entre esses pontos será exibido no campo "Distância".

IMPORTANTE: Os dados mostrados em centímetros só serão válidos se a calibração for feita corretamente. Veja o item referente à calibração descrito anteriormente. 4.14. USANDO O TRANSFERIDOR VIRTUAL O transferidor virtual pode ser habilitado a qualquer momento pelo acionamento do botão M (ver Figura 4.10.1) da barra de ferramentas. As figuras 4.14.1 e 4.14.2 mostram respectivamente o transferidor virtual que aparece quando se mantém pressionado o botão esquerdo do mouse e as informações da ficha de posição sobre o ângulo de inclinação da linha formada entre um ponto inicial e o cursor do mouse.

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Figura 4.14.1: Transferidor virtual

Figura 4.14.2: Dados das posições do transferidor virtual

4.15. DESENHANDO CÍRCULOS Para desenhar círculos, deve-se habilitar o botão I (ver Figura 4.10.1) da barra de ferramentas, determinar o centro do círculo, posicionando-se o cursor do mouse. Manter pressionado o botão esquerdo do mouse levando o cursor até o raio desejado e, em seguida, soltar o botão do mouse para desenhar. As figuras 4.15.1 e 4.15.2 mostram esses passos.

Figura 4.15.1: Determinado o centro e o raio do círculo a ser desenhado. Botão esquerdo do mouse pressionado.

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Figura 4.15.2: Círculo desenhado na posição desenhada.

4.16. DESENHANDO RETÂNGULOS Com o botão J da barra de ferramentas habilitado (ver Figura 4.10.1), é possível desenha quadrados e retângulos sobre sua imagem. Para isso, posicione o cursor do mouse sobre um canto do retângulo a ser desenhado e, com o botão esquerdo do mouse pressionado, determine o outro canto do retângulo (Figura 4.16.1). Quando o botão do mouse é solto, um retângulo de dimensões determinadas e na cor atual será desenhado sobre a imagem (Figura 4.16.2).

Figura 4.16.1: Determinando a posição e dimensões de um retângulo.

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Figura 4.16.2: Retângulo desenhado na cor atual.

4.17. DESENHANDO LINHAS Se o botão K da barra de ferramentas (ver Figura 4.10.1) estiver habilitado, quando se procede de forma análoga ao uso da régua, uma linha será desenhada. Para desenhá-la posicione o cursor do mouse sobre um ponto na imagem, pressione e mantenha pressionado o botão esquerdo do mouse, posicionando-o até um outro ponto. Ao soltar o botão do mouse uma linha na cor atual será desenhada ligando os dois pontos determinados. A Figura 4.17.1 mostra algumas linhas desenhadas.

Figura 4.17.1: Linhas desenhadas com a ferramenta de linhas.

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4.18. MARCADOR NUMERADO O Marcador numerado serve para colocar pontos de referência sobre uma imagem ou vídeo sendo analisado. Pode-se fazer uma marcação de duas formas. A primeira é simplesmente pressionando o botão direito do mouse sobre um ponto na imagem. Isso irá colocar uma marca (cruz) com um número determinado pelo campo D da barra de ferramentas. Com o botão direito não se faz necessário o acionamento do botão E (ver Figura 4.10.1). Outra forma é justamente acionando-se o botão E. Com isso clicando-se o botão esquerdo do mouse uma marcação numerada pode ser feita. O número a ser desenhado é dado pelo campo D (ver Figura 4.10.1) e pode ser modificado através das setas. A cada clique o número é incrementado automaticamente.

Figura 4.18.1: Exemplos de marcações numeradas.

4.19. DEFININDO AS CORES DOS DESENHOS Pressionando-se o botão ilustrado pela letra H na barra de ferramenta (ver Figura 4.10.1), a seguinte janela é apresentada. Essa janela permite que se escolha uma cor, dentro de uma paleta de mais de 16 milhões de cores. Essa cor será usada para os próximos desenhos e marcações.

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Figura 4.19.1: Determinando uma cor.

4.20. MANIPULANDO OS DESENHOS E MARCAÇÕES As marcações e desenhos são armazenados em memória seguindo um conceito de "layers" ou seja, camadas. Isso significa que cada desenho ou marcação é encarado como um objeto independente. Esse enfoque permite que as marcações sejam redesenhadas independentemente da imagem de fundo e podem também ser armazenados em disco e recuperados a qualquer momento. Tente fazer alguns desenhos e movimentar o vídeo para frente ou para trás. As marcações não se alteram. A figura 4.20.1 mostra a ficha de objetos.

Figura 4.20.1: Ficha de objetos

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De forma a exemplificar os recursos dessa ficha suponha-se que quatro marcações (objetos) foram feitas em uma imagem (uma linha, um retângulo, um círculo e uma marcação numerada) mostrada pela figura 4.20.2.

Figura 4.20.2: Imagem com desenhos de quatro objetos.

Quando se habilita a ficha de objetos, o primeiro objeto aparecerá piscando sobre a tela. Pode-se então usar os botões disponíveis nessa ficha para ir para o "Próximo" objeto, voltar para o "Anterior", "Apagar" esse objeto ou mesmo apagar todos os objetos. Usando-se, por exemplo, o botão "Próximo", dependendo da figura, irá aparecer os dados daquele objeto em destaque. Por exemplo, para os objetos desenhados na figura 4.20.2 temos uma linha (Figura 4.20.3), um retângulo (Figura 4.20.4), um círculo (Figura 4.20.5) e uma marcação numerada (Figura 4.20.6).

Figura 4.20.3: Dados do objeto Linha;

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Figura 4.20.4: Dados do objeto Retângulo;

Figura 4.20.5: Dados do objeto Círculo;

Figura 4.20.6: Dados do objeto Marcador

Com o uso das teclas "Le" ou "Salva", tem-se acesso respectivamente às opções de ler um arquivo do disco (Figura 4.20.7) ou salvar os objetos em um arquivo em disco (Figura 4.20.8). Adotou-se um formato próprio (Formato SAM) cuja extensão é dada pelas letras ADR (*.adr). Quando um arquivo é lido do disco, os dados armazenados na memória são descartados.

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Figura 4.20.7: Tela para leitura de objetos gravados em disco

Figura 4.20.8: Tela para salvar objetos em disco

Ao se fazer uso do botão "Apaga TODOS" o programa pede uma confirmação (Figura 4.20.9) e limpa todos os objetos da memória.

Figura 4.20.9: Confirmação de apagar todos os objetos

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4.21. USANDO O ESTROBOSCÓPIO DIGITAL O estroboscópio digital é uma poderosa ferramenta presente no SAM 1.3 que permite que se visualize os movimentos congelando-os em uma única imagem. A figura 4.21.1 mostra a ficha "Estrobo" que dá acesso a esse recurso.

Figura 4.21.1: Ficha Estrobo

Para visualizar um efeito estroboscópico é necessário uma imagem com um fundo de uma cor relativamente homogênea (uniforme). Para exemplificar, usamos o vídeo "formigas.avi". Esse vídeo mostra várias formigas caminhando em diversas direções sobre um fundo cinza. O primeiro passo é usar o cursor do mouse (note que ele mudou, automaticamente, de uma cruz para uma seta para cima) para escolher o fundo. Para isso posicione o cursor sobre o fundo e pressione o botão esquerdo do mouse.

Figura 4.21.2: Quadro de um vídeo a ser processado pelo estroboscópio digital.

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Pode-se observar que os campos "Vermelho", "Verde" e "Azul" são mostrados os componentes da cor escolhida e mostrada em "Cor de fundo". Ajuste agora a tolerância, ou seja, quantos porcento essa cor pode variar (mais escuro ou mais claro). Quanto mais homogênea cor de fundo, menor será a tolerância. Devemos agora informar o quadro inicial e o quadro final para o processo de estroboscopia e acionar o botão "Estroboscópio".No exemplo, ilustrado pela figura 4.21.3 o processamento foi realizado do quadro 20 até o quadro 30 com uma tolerância de 25%.

Figura 4.21.3: Processamento estroboscópico entre os quadros 20 até o 30 com uma tolerância de cor de fundo de mais ou menos 25%. Com as opções "Incrementar início" e "Incrementar fim" as posições dadas, respectivamente, por "Início" e "Fim" são automaticamente incrementadas a cada pressionar do botão "Estroboscópio". Isso permite uma análise interessante dos movimentos.

Figura 4.21.4: Processamento estroboscópico entre os quadros 26 até o 36 com uma tolerância de cor de fundo de mais ou menos 25% e com as opções de incremento automático habilitadas.

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As próximas figuras ilustram alguns resultados obtidos pelo sistema.

Figura 4.21.5: Vídeo "parábola.avi".

Figura 4.21.6: Vídeo "queda.avi".

4.22. FECHANDO O SAM 1.3 Para fechar o SAM 1.3 basta escolher a opção "Sair" no menu "Arquivo" ou dar ALT-F4, ou clicar sobre o botão "Fechar" da janela do programa.