Συντάχθηκε 04-10-2024 11:40
Τόπος:
Σύνδεσμος τηλεδιάσκεψης
Έναρξη: 09/10/2024 09:00
Λήξη: 09/10/2024 10:00
ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών
ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
Γερασίμου – Δημητρίου Δανάλη
με θέμα
Επαυξημένη Πραγματικότητα για Φορητές Συσκευές για την Οπτικοποίηση Πολεοδομικού Σχεδιασμού σε Εξωτερικούς Χώρους
Mobile Outdoors Augmented Reality for Urban Planning Visualization
Εξεταστική Επιτροπή
Καθηγήτρια Aικατερίνη Μανιά (επιβλέπουσα)
Καθηγητής Αντώνιος Δεληγιαννάκης
Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Δέσποινα Διμέλλη (Σχολή ΑΡΜΗΧ)
Περίληψη
Η παρούσα διπλωματική εργασία διερευνά τη διαδικασία σχεδιασμού, ανάπτυξης και υλοποίησης μιας πλήρως λειτουργικής, εφαρμογής επαυξημένης πραγματικότητας για φορητές συσκευές, που δε βασίζεται σε αναγνωριστικές εικόνες, με σκοπό την οπτικοποίηση αλλαγών πολεοδομικού σχεδιασμού σε εξωτερικούς χώρους. Αυτή η εφαρμογή εστιάζει στην αστική ανακατασκευή τριών τοποθεσιών στη συνοικία της Νέας Χώρας Χανίων. Σε καθεμία από αυτές τις τοποθεσίες, ο χρήστης μπορεί να τοποθετήσει και να αλληλεπιδράσει, με ξεχωριστό τρόπο, με ένα πλήθος από διαφορετικά τρισδιάστατα εικονικά αντικείμενα, όπως ένα κτίριο, δέντρα, παγκάκια, λάμπες φωτισμού δρόμου και έναν ποδηλατόδρομο. Επιπλέον, η εφαρμογή προσφέρει δυνατότητες πλοήγησης σε χάρτη ώστε να βοηθήσει τον χρήστη να φτάσει στις τοποθεσίες-στόχους.
Η εφαρμογή αναπτύχθηκε μέσω της Unity Game Engine σε συνδυασμό με το ARFoundation SDK, που υλοποιεί τη λειτουργικότητα επαυξημένης πραγματικότητας, όπως την ανίχνευση επιφανειών, το tracking του περιβάλλοντος και αντικειμένων και το anchoring εικονικών αντικειμένων. Το ARFoundation παρέχει τα απαραίτητα εργαλεία ανάπτυξης εφαρμογών AR, που δε βασίζονται σε αναγνωριστικές εικόνες, αλλά σε χαρακτηριστικά στοιχεία του περιβάλλοντος και μετρήσεις αισθητήρων, τόσο για συσκευές Android όσο και για iOS, χρησιμοποιώντας τα αντίστοιχα native AR SDK τους. ΄Εχουμε χωρίσει τη λειτουργικότητα AR σε τρία διακριτά modes: 1) Placement Mode, υπεύθυνο για την ανίχνευση του εδάφους, την προεπισκόπηση των 3D μοντέλων και την τοποθέτησή τους, 2) Edit Mode, το οποίο υλοποιεί όλους τους τρόπους αλληλεπίδρασης του χρήστη με τα εικονικά αντικείμενα και 3) View Mode, στο οποίο ο χρήστης μπορεί να δει τη σκηνή που δημιούργησε. Επιπρόσθετα, έχουμε δημιουργήσει ένα manager script που είναι υπεύθυνο για τις μεταβάσεις μεταξύ των modes. Επίσης, χρησιμοποιούμε τον τύπο Haversine για να υπολογίσουμε την απόσταση μεταξύ του χρήστη και κάθε τοποθεσίας-στόχο με βάση το γεωγραφικό πλάτος και το μήκος που λαμβάνεται από τον αισθητήρα GPS της κινητής συσκευής. Το MapBox SDK χρησιμοποιήθηκε για την υλοποίηση μιας οθόνης ικανής να εμφανίζει έναν χάρτη της τοπικής περιοχής που περιέχει όλες τις τοποθεσίες-στόχους, καθώς και να παρέχει οδηγίες πλοήγησης στον χρήστη. Για τη δημιουργία των 3D μοντέλων μας χρησιμοποιήσαμε το Krita και το ProBuilder της Unity. Τέλος, χρησιμοποιήσαμε τη μέθοδο ”think-outloud” για να αξιολογήσουμε την εφαρμογή μας και να συγκεντρώσουμε σχόλια από τους χρήστες.
Abstract
This thesis explores the process of designing, developing and implementing a fully functional, mobile, marker-less, augmented reality (AR) application for the visualization of urban planning changes outdoors. This application focuses on the urban reconstruction of three separate locations in the district of Nea Chora, Chania. In each of these locations the user can place and interact in unique ways with a set of different 3D virtual objects, such as a building, trees, benches, street lamps and a bicycle lane. Additionally, the application offers map navigation in order to assist the user in reaching the target locations and to ensure that the experience remains localized.
Our application was developed using the Unity Game Engine in conjunction with the ARFoundation SDK, which enables the augmented reality capabilities of the application, such as plane detection, environmental and object tracking and virtual object anchoring. ARFoundation provided the necessary framework for developing a marker-less, feature and sensor-based AR application that runs on both Android and iOs devices, by utilizing their respective native AR SDKs. We have divided the AR functionality into three distinct modes: 1) Placement mode, which is responsible for ground detection, previewing the 3D models and placing them, 2) Edit Mode, which implements all the ways the user can interact with the virtual objects and 3) View Mode, in which the user can view the scene they created. In addition, we have also implemented a manager script that handles the transitions between modes. Furthermore, we use the Haversine formula to calculate the distance between the user and each target location based on latitude and longitude received from the mobile device’s GPS sensor. The MapBox SDK was used to implement a map screen capable of displaying a map of the local area containing all the target locations, as well as providing navigational instructions to the user. For the creation of our 3D models we used Krita and Unity’s ProBuilder. Lastly, we employed the ”think-out-loud” method to evaluate our application and gather user feedback.
