Discussão

Os trabalhos explorados abordam diferentes técnicas de localização, cada um com um uso distinto de sistemas ópticos e sistemas RFID. Fica visível que o desenvolvimento de IPSs está em constante evolução. À medida que os anos passam, métodos novos são desenvolvidos com o objetivo de melhorar ainda mais o desempenho deste tipo de sistema. Alguns trabalhos também visam otimizar o custo associado à implantação e manutenção do sistema, fazendo uso de componentes mais simples e se integrando à própria infraestrutura já existente no ambiente.

É importante destacar o uso de técnicas de localização distintas na maioria dos trabalhos (Tabela 3). Isto demonstra que não existe um método definitivo e que a pesquisa e o desenvolvimento na área são relevantes. As técnicas de localização empregadas pela tecnologia RFID baseiam-se em conceitos conhecidos, explorados na Seção 2.1.1. Na análise visual são empregados algoritmos de visão computacional com características funcionais distintas. Por fim, o método de fusão explorado por cada um dos trabalhos vislumbra o melhor modo de combinar as tecnologias.

Tabela 3 – Visão geral das técnicas de localização utilizadas nos trabalhos correlatos.

Trabalho RFID Visual Método de fusão

Chae e Na [11] Proximidade SIFT; Angulação ROI

Deyle et al [18] Análise de padrões Histograma e _thresholding Inferência Bayesiana Wang e Cheng [93] Análise de padrões _(RSSI) Subtração de _background Próprio

Babic et al [7] Proximidade Block matching ROI

Sample et al [76] Proximidade Mapeamento _diferencial ROI Nick et al [67] Análise de padrões _(RSSI) Histograma e

thresholding

Filtro de Kalman (variante: UCKF) Göller et al [30] Análise de padrões _(RSSI) Subtração de background e

detecção de blobs Próprio

(este trabalho) Análise de padrões _(RSSI) Detecção de bordas Próprio (MROI e k-_means)

Além das técnicas de localização empregadas, outras características presentes nos trabalhos analisados estão diretamente relacionadas ao custo e desempenho associado a um sistema IPS. Dentre estas características, pode-se destacar: (i) tipo de etiqueta RFID (ativa ou passiva); (ii) necessidade de desenvolvimento de um novo hardware; (iii) escalabilidade 2D ou 3D; (iv) necessidade de fase de setup; (v) objetos alvo em movimento ou estáticos; (vi) precisão e (vii) probabilidade de sucesso. A Tabela 4 lista esta série de características para cada trabalho correlato, fornecendo uma visão geral das pesquisas mais recentes em relação ao tema abordado no trabalho de doutoramento.

Tabela 4 – Características dos sistemas propostos nos trabalhos correlatos analisados.

Trabalho Etiqueta Novo _{hardware 2D/3D Setup} Dinâmico

vs. estático Precisão Sucesso

Chae e Na

[11] Ativa Não 2D Sim Estático1 23 cm 91,5%

Deyle et al

[18] Passiva Sim2 3D Não3 Estático 0 cm 94,4%

Wang e

Cheng [93] Ativa Não 2D Sim Estático 1 m 95%

Babic et al

[7] Passiva Não 2D Sim Dinâmico 0,72 cm -

Sample et

al [76]

Passiva

(WISP) Sim 3D Não Estático 2 cm -

Nick et al

[67] Passiva Não 2D Sim Ambos

26 cm

(estático) - 36 cm

(dinâmico) - Göller et al

[30] Passiva Não 2D Sim Dinâmico 0 cm 96%

(este

trabalho) Passiva Não 3D Sim Estático 9 cm (2D) 63 cm (3D) - 1 _{Apesar do robô se movimentar, ele pode estar parado no momento do processo de localização.} 2 _{É necessário um dispositivo mecânico para mover automaticamente as antenas RFID.}

3 _{Uma imagem do objeto alvo deve estar previamente armazenada.}

Restrições e deficiências puderam ser encontradas durante a análise dos trabalhos correlatos. É certo que, apesar de alguns trabalhos obterem uma boa precisão, o seu uso pode ser restrito ou possuir um custo elevado de implementação ou manutenção. As restrições e dificuldades detectadas foram:

 Chae e Na [11]: além do uso de etiquetas RFID ativas, fato que pode aumentar a manutenção e o custo do sistema, não é claro o tamanho que cada região do cenário deve possuir. É reconhecido que, quanto maior a região, maior deve ser o número de etiquetas utilizadas, aumentando assim o tempo dispendido na fase de setup do sistema, bem como o custo empregado na aquisição e manutenção de etiquetas ativas.

 Wang e Cheng [93]: a técnica de subtração do background, aplicada na localização visual, obteve bom desempenho na detecção de pessoas. Entretanto, não é claro se esta técnica também poderia ser empregada em objetos de tamanho reduzido.

 Babic et al [7]: a infraestrutura necessária para distribuir as etiquetas de referência exige uma alta densidade, ou seja, para uma melhor precisão e probabilidade de sucesso, mais etiquetas, em um intervalo menor de distância, devem ser instaladas no ambiente. Como restrição, o algoritmo de localização visual necessita que o objeto alvo esteja em movimento, pois uma análise estática não fornece diferenças entre as cenas analisadas pela técnica block matching.

 Nick et al [67]: o IPS demonstrado é bastante restrito aos objetos do cenário de uso empregado (caixas amarelas do correio alemão), não sendo validado em outro tipo de ambiente. No trabalho, é mencionado que a análise visual empregada pode não obter um bom desempenho em objetos de múltiplas cores. O trabalho não deixa claro se há uma associação entre a imagem da caixa (objeto) e a etiqueta RFID afixada, assim não é possível saber se o sistema localizaria múltiplos objetos simultaneamente. Também não é claro como o sistema funciona em cenários estáticos, pois o algoritmo Filtro de Kalman empregado tipicamente necessita de informações que se alteram em relação ao tempo.

Um padrão detectado nos trabalhos analisados, diz respeito ao escopo de uso de cada tecnologia. Foi verificado que a maioria dos trabalhos analisados utiliza a tecnologia RFID como sistema intermediário no processo de localização, sendo que o resultado final da localização do objeto alvo é fornecido pela localização visual. O motivo desta abordagem se deve principalmente à baixa precisão dos IPSs baseados em RFID, que não têm obtido uma boa resposta em distâncias no nível de poucos centímetros. Tipicamente, a causa deste baixo desempenho está relacionada a fenômenos interferentes e características intrínsecas à tecnologia (conforme explorado na Seção 2.1.3).

Um critério fundamental na adoção de IPSs e pouco considerado nos trabalhos correlatos diz respeito à escalabilidade geográfica, ou seja, a área mínima e máxima de cobertura do sistema. Nos trabalhos são relatados experimentos em determinadas distâncias, entretanto não definem se estas são as distâncias máximas de alcance do sistema proposto. Também não são realizados testes em distâncias superiores com o objetivo de definir os limites de atuação do sistema. Ainda, dentre os trabalhos estudados, somente dois deles fornecem uma localização indoor com escalabilidade 3D.

4 DESCRIÇÃO DO SISTEMA

O sistema de localização indoor proposto está baseado em um modelo híbrido, aplicando técnicas de análise visual em conjunto com a tecnologia RFID. A abordagem empregada aplica-se a um cenário onde etiquetas RFID e marcadores visuais estão afixados aos objetos que se deseja localizar. A etiqueta RFID e seu marcador visual correspondente identificam unicamente cada objeto do cenário. Neste trabalho, cada par de etiqueta RFID e marcador visual é denominado “marcador”. Assim, o IPS deve ser capaz de obter a posição de cada marcador presente no cenário. Em alinhamento às motivações e aos objetivos do trabalho, foram definidos os seguintes requisitos:

i. Localizar objetos estáticos;

ii. A informação de localização deve ser do tipo física e relativa; iii. Resultar a localização 2D (x, y) ou 3D (x, y, z) do objeto alvo;

iv. Obter uma precisão de poucos centímetros e alta probabilidade de sucesso; v. Obter informações referentes aos objetos localizados (o código, por

exemplo), sendo estes dados fornecidos pelos elementos afixados ao próprio objeto;

vi. Possibilitar a execução com tempo de resposta de poucos segundos (até 3 segundos);

vii. Localizar vários objetos simultaneamente.

As próximas seções detalham a pesquisa e o desenvolvimento da arquitetura e de cada parte do sistema.