PROGRAMA SISTEMA PARA ANÁLISE DE MOVIMENTOS

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1 PROGRAMA SISTEMA PARA ANÁLISE DE MOVIMENTOS Edson Roberto Minatel Dietrich Schiel Versão III Resumida Apoio: CNPq - FAPESP CDCC USP 2005 Rua 9 de julho, 1227 CEP São Carlos SP Brasil Fone/Fax (0XX16)

2 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 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

3 MANUAL SOFTWARE SAM - SISTEMA DE ANÁLISE DIGITAL DE MOVIMENTOS Versão resumida Abrindo o programa Clicando-se sobre o ícone "SAM 1.3" o programa se iniciará e a janela ilustrada pela figura 1.1 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. Figura Tela inicial do programa SAM 1.3. Como se observa, existem várias ferramentas e informações que serão apresentadas resumidamente. 2. Informações sobre 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 1.2. Essa barra é mostrada na figura 2.1: Figura Barra de ferramentas 2

4 Tabela 2 - Funções do SAM 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 a construção de gráficos G Habilita o acesso ao plug-in para instalar os softwares MSWLogo (simulação dos movimentos) e VirtualDub (tratamento de imagens) H Habilita o software VirtualDub I Habilita o software MSWLogo J Habilita o desenho de círculos K Habilita o desenho de retângulos L Habilita o desenho de linhas M Habilita a régua virtual N Habilita o transferidor virtual K Muda a cor de desenho e mostra a cor atual A ferramenta A, já apresentada, permite que um arquivo de vídeo seja carregado na memória a partir do disco. Esse arquivo deve estar no formado *.AVI. A ferramenta plug in permite instalar além dos softwares MSWLogo e VirtualDub (tratamento de imagens), outros programas (Explorer) e acessar arquivos como mostra a figura 2.2. Figura 2.2 Janela da ferramenta plug-in 3

5 3. Funções dos botões Os botões da figura 3.1 são semelhantes aos de um vídeo cassete: retorna o vídeo, avança, e outros. A barra de rolagem permite posicionar o filme no quadro desejável. Figura Botões e barra de rolagem 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 3.2. Figura 3.2 Zoom e cursor para auxiliarem na visualização dos vídeos 4. 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 (fig. 4.1): Figura 4.1: 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, por exemplo, 60 s (podendo mudar este tempo para outro valor) e save. Ainda em capture, clique em settings e altere a frame rate para 30 frames/s (ou 15 frames/s); desabilitar capture áudio e habilitar wait to ok to capture. Clicar em vídeo format, selecionar resolução 320x240 pixels. Abrindo novamente capture, clique capture vídeo e begin e simultaneamente na câmera de vídeo acione play. 4

6 Para tratamento das imagens do filme Em file, clicar em open video 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, (figura 4.2). Figura 4.2: Marcadores utilizados para seleção dos quadros Abrir vídeo, e em compression, selecionar o modo Intel Indeo R vídeo 3.2, e OK. Em file, clique em save as avi. 5 Calibração das 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 5.1 será apresentada: Figura 5.1 Ficha de calibração contendo as instruções para calibrar Percorrendo com a régua virtual, o padrão de medida (5,5cm) que está na imagem, e clicando em calibra, obtemos a seguinte informação (figura 5.2): Figura Quadro de Calibração Interpretando esses dados, podemos dizer que 21 pixels eqüivalem a 5,5 cm. Esse valor atualiza, automaticamente, todos os dados. 5

7 6. Utilização do estroboscópio digital A ferramenta estroboscópio digital permite ver de uma só vez todo o movimento, congelando-o em uma única imagem. Abrindo a ficha estrobo (figura 6.1), observe que as cores vermelha, verde e azul apresentam um número como padrão: 128. Figura 6.1 Ficha Estrobo Colocando-se a cor de fundo, observa-se que o número padrão 128 das cores componentes, foi alterado para outros valores: 33, 33, 29 (figura 6.2). Aumentando a tolerância, no exemplo para 120, obtém-se a imagem estroboscópica. Figura 6.2 Imagem estroboscópica 6