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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.3.2008.tde-18022009-165517
Documento
Autor
Nome completo
Juan Carlos Zuñiga Torres
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2008
Orientador
Banca examinadora
Kofuji, Sergio Takeo (Presidente)
Silva, Flávio Soares Corrêa da
Tori, Romero
Título em português
Uma metodologia para o desenvolvimento de aplicações de realidade aumentada em telefones celulares utilizando dispositivos sensores.
Palavras-chave em português
Dispositivos móveis
Dispositivos sensores
Modelagem e processamento semântico
Realidade aumentada
Telefones celulares
Resumo em português
O uso de dispositivos móveis ou handheld devices na implementação de um sistema de Realidade Aumentada (RA) é denominado Handheld Augmented Reality ou simplesmente Handheld AR. Aplicações do tipo Handheld AR utilizam a câmera integrada no dispositivo móvel para reconhecer marcadores (inseridos no ambiente), o que permite a entrada de dados para o sistema de RA. As informações geradas nestas aplicações são apresentadas como imagens virtuais (gráficos 3D) nas telas dos dispositivos móveis. Já aplicações do tipo Handheld AR mais complexas e recentes, utilizam dispositivos sensores (com interfaces de comunicação sem fio) como RFID tags, Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) e sistemas de GPS (Global Positioning System), como fontes de entrada de dados dinâmicos para o sistema de RA, junto à câmera e os marcadores. Aplicações deste tipo apresentam características interessantes para áreas de aplicação como: sensoriamento, monitoramento, visualização e interação em ambientes inteligentes e ubíquos. Porém, a carência de documentação e a complexidade no desenvolvimento destas aplicações geram a necessidade de metodologias e ferramentas que colaborem para um rápido e simples processo de desenvolvimento. Neste sentido, esta dissertação apresenta uma Metodologia de Desenvolvimento para aplicações de realidade aumentada em dispositivos móveis, a qual visa ajudar no projeto e facilitar o processo de desenvolvimento de aplicações do tipo Handheld AR, em especial as que utilizem telefones celulares e dispositivos sensores com interfaces de comunicação sem fio, apresentando uma documentação bem definida e um roteiro claro sobre os requisitos e características no desenvolvimento de aplicações deste tipo. Já a nossa metodologia proposta apresenta um cenário geral de aplicação, uma arquitetura e orientações (guidelines) de desenvolvimento para aplicações do tipo Handheld AR. Além disso, são apresentados detalhes de implementação relativos: à aquisição dos dados gerados pelos dispositivos sensores (neste caso uma RSSF), a uma modelagem semântica destes dados (como parte da solução para facilitar a aquisição, armazenamento e gerenciamento de dados), à criação de perfis de usuário (para prover interfaces de interação intuitivas) e à disponibilização destas informações utilizando técnicas de RA, apresentando as informações geradas como objetos virtuais (imagens virtuais, efeitos de vibração e efeitos sonoros), os quais são sobrepostos em um cenário real utilizando o telefone celular como dispositivo de interação com o usuário. Finalmente, nós apresentamos um estudo de caso que desenvolve uma aplicação do tipo Handheld AR (protótipo) para o monitoramento da temperatura na sala de servidores do PAD (Grupo de Sistemas Pervasivos e de Alto Desempenho). Neste estudo de caso, são descritos os materiais, o cenário, os serviços oferecidos, o fluxo de desenvolvimento e as avaliações do protótipo.
Título em inglês
A methodology for development augmented reality applications using mobile phones and sensors devices.
Palavras-chave em inglês
Augmented reality
Handhel devices
Handheld AR
Mobile phones
Semantic process
Semantic web
Wireless sensors
Resumo em inglês
Handheld Augmented Reality or Handheld AR is the implementation of Augmented Reality (AR) systems into handheld devices. Handheld AR applications use the handheld device's camera to recognize markers (inserted into the environment). This process enables data entry into AR system. The response generated for these applications are presented as virtual images (3D graphics) on the handheld device's display. New Handheld AR applications use a mobile phone camera, markers and wireless sensors (inserted into the environment) as elements for dynamic data entry into the AR system. These applications show interesting characteristics for: sensing, visualization and interaction in ambient intelligence (AmI) and ubiquitous environments. But, the lack of documentation and complexity development process produce the need for methodologies and tools for a fast and simple development model. For these reason, this work presents a Methodology for Design and development Handheld AR applications, which present an especial support for mobile phones and wireless sensor networks, making a description and clear roadmap of the requirements and characteristics in the Handheld AR development process model. Our methodology proposed presents a general scenario of application, a software architecture and application development guidelines. Moreover, we present implementation details over: acquisition data process, semantic modeling data, development of user profiles and visualization of the information using AR techniques, showing these information as virtual objects (virtual images, vibration effects and sound effects). These virtual objects use the handheld device as interaction interface between the user and real world. Finally, we present a case study that develops a Handheld AR application (prototype) to monitoring the temperature in the PAD (Pervasive and Distributed Computing Group) server's room. In this case study, we describe the materials, the scenario, the services offered, the development process and prototype evaluations.
 
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dissertacaoJCZ.pdf (2.90 Mbytes)
Data de Publicação
2010-05-24
 
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