Tesis Pucv Numeros en Realidad Aumentada

8/10/2019 Tesis Pucv Numeros en Realidad Aumentada

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PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATLICA DE VALPARASO

FACULTAD DE INGENIERA

ESCUELA DE INGENIERA INFORMTICA

APLICACIN PARA EL APOYO DE LA EDUCACINPRE-ESCOLAR, UTILIZANDO REALIDAD

AUMENTADA EN DISPOSITIVOS MVILES

CLAUDIA MONTSERRAT OLEA VALDEBENITO

INFORME FINAL DEL PROYECTO

PARA OPTAR AL TTULO PROFESIONAL DE

INGENIERO DE EJECUCIN EN INFORMTICA

DICIEMBRE 2012


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Dedicatoria

A mi familia completa, todos ayudaron con un granito de arena a mantenermeeconmica y anmicamente, por lo cual permitieron que esto sea posible; A amigos por elapoyo y los buenos momentos vividos durante todos estos aos de estudio; A las buenas eimportantes causas que nos impulsan da a da a seguir soando y luchando por un mundomejor.

Gracias a las fuerzas buenas energas y deseos de quienes me han rodeado y a Dios.


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Resumen

Existe un mercado con una necesidad que debe ser satisfecha, esta necesidad esaprovechar la capacidad de procesamiento y la disponibilidad del uso multimedia de losdispositivos mviles de ltima generacin. La realidad aumentada es una forma de aprovechar

el potencial tecnolgico de estos dispositivos y que permite atraer a usuarios del perfil de laeducacin pre-escolar. La idea es desarrollar una aplicacin para nios en edad pre-escolaraprovechando las tecnologas antes nombradas. El presente proyecto de ttulo investiga sobrela tecnologa mvil y la aplicacin de la realidad aumentada en ella, adems sobre cmo sedebe plantear la informacin para que ser realmente til para los nios. Luego de lainvestigacin se da paso al anlisis y diseo de la aplicacin, para finalmente desarrollarla eimplementarla en un dispositivo mvil. Podremos ver el prototipo terminado y probado.

Palabras Claves: Realidad Aumentada, Dispositivos Mviles

Abstract

There is a market with a need that must be satisfied. This need is to take advantage ofprocessing power and availability of multimedia use of next generation mobile devices.Augmented reality is a way to exploit the technological potential of those devices and thatallows attract preschool users. The idea of the project is to develop an application for childrenin preschool level using the technologies named before. This paper investigates on mobiletechnology and the application of augmented reality in it. Also, this inquiry study the way of

how information should be raised to be really useful for children. After that, analysis of thedesign system starts. A software development and a implementation in a mobile device.Finally, we would see a finished software and proven software.

Keywords: Augmented Reality, Mobile Devices, preschool users.


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ndice

Dedicatoria .................................................................................................................................. i

Resumen .....................................................................................................................................ii

Abstract ......................................................................................................................................ii

ndice......................................................................................................................................... iii

Glosario de trminos ...............................................................................................................vii

Lista de abreviaturas o siglas ............................................................................................... viii

Lista de Tablas .......................................................................................................................... ix

Lista de Ilustraciones................................................................................................................. x

1. Introduccin ........................................................................................................................ 1

2. Definicin de objetivos ....................................................................................................... 2

2.1 Objetivo general: .......................................................................................................... 2

2.2 Objetivos especficos: ................................................................................................... 2

3. Plan de trabajo ................................................................................................................... 3

3.1 Primera Etapa ............................................................................................................... 3

3.2 Segunda Etapa .............................................................................................................. 3

3.3 Tercera Etapa ............................................................................................................... 4

3.4 Cuarta Etapa ................................................................................................................. 4

4. Metodologa......................................................................................................................... 5

5. Marco Terico .................................................................................................................... 6

5.1 Realidad Aumentada ..................................................................................................... 6

5.2 Realidad Aumentada en Dispositivos Mviles .............................................................. 8

5.3 Android ......................................................................................................................... 9

5.3.1 Con que herramienta ser aplicada la realidad aumentada en Android? ............. 9

5.4 Arquitectura de Vuforia SDK...................................................................................... 11

5.4.1 Camera ................................................................................................................. 11


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5.4.2 Image Converter .................................................................................................. 11

5.4.3 Tracker ................................................................................................................. 11

5.4.4 Video Background renderer................................................................................. 11

5.4.5 Application Code ................................................................................................. 12

5.4.6 Target Resources ................................................................................................. 12

5.5 Principales Clases Usadas por Vuforia SDK ............................................................. 13

5.5.1 NonCopyable ....................................................................................................... 13

5.5.2 Trackable ............................................................................................................. 13

5.5.3 Image Targets ...................................................................................................... 13

5.5.4 Datasets (Conjuntos de datos) ............................................................................. 13

5.5.5 Diagrama de herencias de las clases .................................................................... 15

5.5.6 Target Management System ................................................................................ 16

5.6 Dispositivos Mviles y la Educacin .......................................................................... 18

5.7 Educacin, Mtodos de Aprendizaje........................................................................... 19

6. Estado del arte .................................................................................................................. 22

6.1 Educacin y Realidad Aumentada .............................................................................. 22

7. Caso de estudio ................................................................................................................. 25

8. Estudio de factibilidad ..................................................................................................... 26

8.1 Factibilidad Tcnica ................................................................................................... 26

8.1.1 Hardware ............................................................................................................. 26

8.1.2 Software ............................................................................................................... 26

8.1.3 Recursos Humanos .............................................................................................. 26

8.2 Factibilidad Operacional............................................................................................ 27

8.3 Factibilidad Legal ....................................................................................................... 27

8.4 Factibilidad Econmica .............................................................................................. 27

8.4.1 Costos asociados a la construccin ...................................................................... 27

8.4.2 Costos Asociados a la Adquisicin de Software ................................................. 27

8.4.3 Costos Asociados a la Adquisicin de Hardware ................................................ 27

8.4.4 Costos Asociados a Insumos ............................................................................... 28

9. Anlisis de riesgo .............................................................................................................. 29


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9.1 Identificacin de Riesgo .............................................................................................. 29

9.2 Plan de Mitigacin ...................................................................................................... 30

9.3 Plan de Contingencia .................................................................................................. 30

10. Especificacin de requerimientos ................................................................................ 31

10.1 Requerimientos funcionales ........................................................................................ 31

10.2 Requerimientos No Funcionales ................................................................................. 32

10.3 Caso de Uso de Alto Nivel .......................................................................................... 33

10.4 Casos de Uso............................................................................................................... 34

10.4.1 Caso de uso: Aplicacin mvil ............................................................................ 34

10.4.2 Caso de uso: Ver 0pciones en mvil ................................................................... 35

10.4.3 Caso de Uso Narrativo: Ver opciones en mvil .................................................. 35

10.4.4 Caso de uso 2: Actualizar nio ............................................................................ 36

10.4.5 Caso de uso Narrativo 2: Actualizar nio ............................................................ 36

11. Diseo ............................................................................................................................. 37

11.1 Diagramas de actividad .............................................................................................. 37

11.1.1 Actividad ............................................................................................................. 37

11.1.2 Opciones .............................................................................................................. 38

11.2 Diagramas de secuencia ............................................................................................. 39

11.2.1 Cargar datos nios ............................................................................................... 39

11.3 Diagrama de Clases .................................................................................................... 40

11.3.1 Diagrama de clases de Vuforia SDK ................................................................... 40

11.3.2 Diagrama de Clases de la aplicacin ................................................................... 40

11.4 Modelo Relacional ...................................................................................................... 41

11.5 Diseo del libro........................................................................................................... 42

12. Caso de Prueba ............................................................................................................. 43

12.1 Caso de prueba RF1 ................................................................................................... 43

12.2 Caso de prueba RF2 ................................................................................................... 43

12.3 Caso de prueba RF3 ................................................................................................... 44

12.4 Caso de prueba RF4 ................................................................................................... 44

12.5 Caso de prueba RF5 ................................................................................................... 45


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12.6 Caso de prueba RF6 ................................................................................................... 45

12.7 Caso de prueba RF7 ................................................................................................... 46

12.8 Caso de prueba RF8 ................................................................................................... 46

12.9 Caso de prueba RF9 ................................................................................................... 46

12.10 Caso de prueba RF10 .............................................................................................. 47

13. Conclusiones y trabajo a futuro .................................................................................. 48

14. Anexo ............................................................................................................................. 51

14.1 Imgenes del libro....................................................................................................... 51

14.2 Cuento ......................................................................................................................... 65


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Glosario de trminos

Smartphone: Telfono Inteligente, es un telfono mvil que ofrece ms funciones que untelfono mvil comn. Permiten la instalacin de programas para incrementar elprocesamiento de datos y la conectividad.

Tablet: Es un tipo de computador porttil. Tienen un tamao mayor a los Smartphone, poseenuna pantalla tctil integrada.

Grayscale: Imgenes en escala de grises


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Lista de abreviaturas o siglas

RA: Realidad aumentada.

HMD: (Head-mounted Display), Dispositivo Montado en la Cabeza.

GPS: (Global Positioning System) Sistema de Posicionamiento Global.

API: (Aplication Programming Interface) Interfaz de Programacin de Aplicaciones.

OpenGL ES: Open Graphics Library


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Lista de Tablas

Tabla 9-1 Identificacin de Riesgo ............................................................................................ 29Tabla 9-2 Plan de Mitigacin .................................................................................................... 30Tabla 9-3 Plan de Contingencia................................................................................................. 30Tabla 10-1 Requerimientos Funcionales ................................................................................... 31Tabla 10-2: Continuacin Requerimientos funcionales ............................................................ 32Tabla 10-3: Requerimientos no funcionales .............................................................................. 32Tabla 10-4 Caso de Uso Narrativo 1 ......................................................................................... 35Tabla 10-5 Caso de Uso Narrativo 2: Actualizar nio .............................................................. 36


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Lista de Ilustraciones

Ilustracin 3-1 Carta Gantt: Primera Etapa ................................................................................. 3Ilustracin 3-2 Carta Gantt Segunda Etapa ................................................................................. 3Ilustracin 4-1 Modelo Incremental ............................................................................................ 5Ilustracin 5-1 Ejemplo de RA. Cohete 3D ................................................................................. 7Ilustracin 5-2 Dispositivo de visualizacin montable (HMD) ................................................... 8Ilustracin 5-3 Crecimiento de activacin de los dispositivos, dividido en trimestres ............... 9Ilustracin 5-4: Vuforia AR SDK .............................................................................................. 12Ilustracin 5-5: Diagrama herencias de Clases.......................................................................... 15Ilustracin 5-6: Target Managment System .............................................................................. 16Ilustracin 6-1 El mago de las letras en funcionamiento......................................................... 22Ilustracin 6-2 Chookale Prototipo Aplicacin de RA.......................................................... 23Ilustracin 10-1: Alto nivel........................................................................................................ 33

Ilustracin 10-2: Aplicacin mvil ............................................................................................ 34Ilustracin 10-3: Ver opciones en mvil ................................................................................... 35Ilustracin 10-4: Actualizar nio ............................................................................................... 36Ilustracin 11-1: Actividad ........................................................................................................ 37Ilustracin 11-2: Opciones......................................................................................................... 38Ilustracin 11-3: Cargar datos nios .......................................................................................... 39Ilustracin 11-4: Diagrama de clases Vuforia SDK .................................................................. 40Ilustracin 11-5: Clases aplicacin mvil ................................................................................. 40Ilustracin 11-6: Modelo relacional .......................................................................................... 41Ilustracin 12-1: Caso de Prueba RF9 ....................................................................................... 44

Ilustracin 12-2: Caso de Prueba RF6 ....................................................................................... 47Ilustracin 14-1Nmero uno ...................................................................................................... 51Ilustracin 14-2: Nia uno ......................................................................................................... 51Ilustracin 14-3: Nmero dos .................................................................................................... 52Ilustracin 14-4: Nios dos........................................................................................................ 52Ilustracin 14-5: Nmero tres .................................................................................................... 53Ilustracin 14-6: Nios tres ....................................................................................................... 53Ilustracin 14-7: Nmero cuatro................................................................................................ 54Ilustracin 14-8: Nios y extraterrestre, cuatro ......................................................................... 54

Ilustracin 14-9: Nmero cinco ................................................................................................. 55

Ilustracin 14-10: Extraterrestres, cinco .................................................................................... 55Ilustracin 14-11: Nmero seis.................................................................................................. 56Ilustracin 14-12: Extraterrestres, seis ...................................................................................... 56Ilustracin 14-13: Nmero siete ................................................................................................ 57Ilustracin 14-14: Nios y extraterrestres, siete ........................................................................ 57Ilustracin 14-15: Nmero ocho ................................................................................................ 58


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Ilustracin 14-16: Nios y extraterrestres, ocho ........................................................................ 58Ilustracin 14-17: Nmero nueve .............................................................................................. 59Ilustracin 14-18: Nios y extraterrestres, nueve ...................................................................... 59Ilustracin 14-19: Pregunta Chocolate ...................................................................................... 60Ilustracin 14-20: Opciones Chocolate ..................................................................................... 60

Ilustracin 14-21: Pregunta Lpices .......................................................................................... 61Ilustracin 14-22: Opciones Estuche ......................................................................................... 61Ilustracin 14-23: Pregunta Gallina ........................................................................................... 62Ilustracin 14-24: Opciones Gallina .......................................................................................... 62Ilustracin 14-25: Pregunta Mariposas ...................................................................................... 63Ilustracin 14-26: Opciones Mariposas ..................................................................................... 63Ilustracin 14-27: Pregunta Pulgas ............................................................................................ 64Ilustracin 14-28: Opciones Perro ............................................................................................. 64


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1.Introduccin

Hace ya una o dos dcadas hemos adquirido la conciencia de que todo en el mbitotecnolgico avanza rpidamente y muchas cosas antes inimaginables, son posibles. Tenerlentes superpoderosos que lucieran como cualquier otro lente nos pareca un sueo que, enconsideracin a los avances vistos, no nos poda parecer imposible pero tampoco una realidadtan cercana. Durante el mes de abril del 2012, Google dio a conocer Project Glass, unprototipo de lentes que usa realidad aumentada, y cumple con la fantasa de muchos. Larealidad aumentada nos permite conectar la realidad con la virtualidad, lo cual nos abre unrea nueva para el desarrollo de aplicaciones.

Los dispositivos mviles inteligentes (smartphones y tablets) tambin nos han mostradonuevas ventanas y nos han planteado nuevos desafos. Su rpida entrada en el mercado, su altacapacidad de procesamiento y almacenamiento nos permiten realizar aplicaciones similares alas de los computadores y tambin nos han abierto otro mundo de posibilidades, ya que,adems de satisfacer las necesidades de los usuarios, tambin permiten crear nuevas

necesidades.

En Chile, segn un estudio hecho por Adimark GfK, desde septiembre del 2010 a mayodel 2011 la venta de tablets creci un 1.124%, pasando de 600 unidades vendidas a 7.000vendidas al mes. Lo cual hace ms necesario el desarrollo de aplicaciones que estn adaptadasa las necesidades de los consumidores.

Qu necesidad se pretende satisfacer usando realidad aumentada y dispositivosmviles?

Con respecto el apoyo a la educacin pre-escolar, se ha demostrado que el perodo enque el cerebro es ms eficiente para el aprendizaje comienza antes de los 3 aos, por lo que

la educacin temprana es de suma importancia. Por lo mismo existen en el mercado una grandiversidad de juegos, pero no existe gran variedad para dispositivos mviles y en espaol. Laidea principal es poder contribuir a esta rea de la educacin con una aplicacin que permita alos nios aprender jugando.

Por qu un juego? Una de las razones queda claramente explicada con el ejemplo quedescribe Janet R. Moyles en su libro El juego en la educacin infantil y primaria.Consideremos la situacin que se presenta cuando alguien adquiere un nuevo electrodomsticocomo, por ejemplo, una lavadora. La mayora de los adultos prescindiran de la formalidad deleer, del principio al fin, el manual de instrucciones y jugarn con los mandos y programasde la mquina. Por este medio, los individuos abordan las innovaciones y se familiarizan con

los objetos y materiales. Esta experiencia activa de una situacin real con un propsitodefinido del presunto jugador, es normalmente seguida por el inmediato aprendizaje demuchas de las facetas de la nueva mquina, reforzado despus con referencias al manual yconsolidada por la prctica. Luego la autora sostiene que esta misma lgica de aprendizaje esaplicada a los infantes.


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El uso de realidad aumentada est pensado para que sea algo original, innovador y msatractivo para los nios. Muchos autores sugieren que la realidad virtual aplicada al reaeducacional puede contribuir a aumentar el inters y motivacin de los estudiantes.

2. Definicin de objetivos2.1

Objetivo general:Crear una aplicacin para el apoyo de la educacin pre-escolar, que utilice realidad

aumentada y que este diseada para dispositivos mviles.

2.2 Objetivos especficos:

Comprender cmo crear aplicaciones de realidad aumentada en dispositivos mviles.

Comprender qu caractersticas deben cumplir los juegos, aplicaciones para incentivar elaprendizaje pre-escolar.

Identificar y obtener todos los requerimientos necesarios para crear la aplicacin.

Desarrollar una aplicacin mvil que cumpla con los requerimientos planteados.

Implementar y probar la solucin desarrollada.


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3.

Plan de trabajo

La planificacin del proyecto de ttulo ha sido dividida en cuatro etapas, las cuales sedetallan a continuacin.

3.1

Primera Etapa

Ilustracin 3-1 Carta Gantt: Primera Etapa

3.2 Segunda Etapa

Ilustracin 3-2 Carta Gantt Segunda Etapa


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3.3 Tercera Etapa

Ilustracin 3-3 Carta Gantt Tercera Etapa

3.4 Cuarta Etapa

Ilustracin 3-3: Carta Gantt Cuarta Etapa


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4.

Metodologa

La metodologa a utilizar es el modelo incremental. Se desarrollara el sistema parasatisfacer un subconjunto de requisitos especificados y en posteriores versiones seincrementara el programa con nuevas funcionalidades que satisfagan ms requisitos. Se le

aadiran nuevas funciones a una versin anterior del sistema.

Esta metodologa es interactiva. Es un mtodo til para cuando no se cuenta con unagran cantidad de personas trabajando en un proyecto. Algunas otras ventajas de este modeloson: Se evita proyectos largos y se entrega algo de valor a los usuarios con frecuencia; Elusuario se involucra ms; El resultado puede ser muy positivo.

Ya elegida la metodologa de trabajo, se dividir el proceso en cuatro partes: Anlisis,diseo, codificacin y prueba. [Pressman, 03]

Ilustracin 4-1 Modelo Incremental


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5.

Marco Terico

En el presente Capitulo se revisara el estado del arte de la realidad aumentada. Seanalizara que es lo que se ha realizado, que es lo que se pretende lograr con el uso de estatecnologa y tambin se presentaran cules son los principales obstculos al desarrollar una

aplicacin de RA.

5.1 Realidad Aumentada

Realidad Aumentada (RA) es una variacin de los ambientes virtuales, o de la realidadvirtual como es comnmente llamada. Los ambientes de realidad virtual hacen que el usuarioeste completamente inmerso en un ambiente sinttico. Por lo cual el usuario no puede ver elmundo real que lo rodea. En contraste a esto la Realidad Aumentada permite al usuario ver elmundo real con objetos virtuales superpuestos en el mundo real. La realidad aumentada es msbien un complemento de la realidad, ms que un remplazo. [Azuma, 97]. Tambin el mismoautor seala que es necesario incluir en esta definicin algunas caractersticas:

Combinar el mundo real con el virtual

Interaccin en tiempo real Imgenes 3D

A esta definicin de realidad aumentada se le han debido sumar estas caractersticas paraque no sea un concepto tan vago, ya que podra ser fcilmente usado para referirse a efectosespeciales u otro tipo de superposicin de imgenes.

En la RA las imgenes virtuales completan al mundo real, por lo cual no son muchos losobjetos que deben ser dibujados y no necesariamente necesitan ser realistas para satisfacer lasnecesidades de una aplicacin.

Lo que hace interesante a la RA es que mejora la percepcin del mundo real que tiene elusuario. Pretende que sea una experiencia interactiva. La ventaja que tiene combinar objetosvirtuales en 3D y la realidad es que los objetos virtuales permiten que el usuario acceda ainformacin a la cual no puede acceder directamente con sus sentidos. La informacintransmitida por los objetos virtuales ayuda al usuario a ejecutar tareas reales.

La realidad aumentada es ms que un acompaamiento de texto, audio o de una imagenmultimedia, es una tecnologa diseada para ver ms all. Para ver un objeto o ubicar alusuario con informacin apropiada en el tiempo adecuado. Es una tecnologa diseada paradifuminar la lnea entre la realidad del usuario y los contenidos otorgados virtualmente[Educase, 95].

Existe un concepto llamado Inteligencia Amplificada [Brooks, 96], la realidadaumentada es un ejemplo especifico de este. Ya que se usa un computados como unaherramienta que permita hacer ms fcil una tarea del mundo real.


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Ilustracin 5-1 Ejemplo de RA. Cohete 3D

Adems de agregar objetos al entorno real, la realidad aumentada tambin puederemover o esconder del usuario partes del entorno real. Actualmente la realidad aumentadapuede incluir sonido.

Al desarrollar una aplicacin de RA se debe decidir cmo se lograra la tarea decombinar la realidad con los objetos virtuales. Las dos opciones disponibles son: dispositivosde visualizacin montable (HMD) o dispositivos de video. Cada una de estas opciones tienesus ventajas y desventajas.

Hay dos tipos de dispositivos de visualizacin montable. Uno de ellos cubre todo elespectro visual del usuario por lo cual no permite al usuario ver directamente el mundo real,este es usado para la Realidad virtual. El segundo tipo es el usado para la realidad aumentada,ver a travs de este dispositivo permite al usuario ver el mundo real con objetos virtualessuperpuestos gracias a tecnologas pticas o de video.

Los HMD que usa la RA funcionan superponiendo las imgenes sobre el ojo(s) delusuario pero no tapan completamente la visin del mismo, lo que permite mirar directamenteel mundo real. Estos dispositivos que mesclan las imgenes usualmente reducen la cantidadde luz que el usuario ve del mundo real, para poder usar un poco de la luz para reflejarla en elmonitor para el ojo del usuario.


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Ilustracin 5-2 Dispositivo de visualizacin montable (HMD)

Los dispositivos de video, las cmaras de video, permiten al usuario ver el mundo real,Los videos generados por los dispositivos son combinados con imgenes virtuales. Para estoes necesario tener una cmara, un monitor y un software generador de la imagen.

5.2 Realidad Aumentada en Dispositivos Mviles

Los dispositivos mviles, tales como Smartphones y tablets, tienen GPS, cmara, audioy video lo cual expande las posibles implementaciones de la realidad aumentada.

Una de las ventajas de estos dispositivos es la movilidad, se le provee al usuario acceso arecursos computacionales incluso estando lejos de una oficina o de su hogar. Una de lasfuncionalidades ms importantes, influyentes que proporcionan estos aparatos estos aparatoses la localizacin [Beadle, 1997]. Esta localizacin permite ofrecer servicios relevantes paraesa ubicacin, lo cual abre el campo de las posibles aplicaciones. Ya que al acceder a un

contexto de objetos o lugares reales, se puede interactuar con imgenes, audio o textoespecficos para aquella ubicacin.

En esta rea se han desarrollado aplicaciones para monitorear a vehculos y ver sicometen infracciones de trnsito, para proveer informacin meteorolgica oportuna,informacin turstica, entre otros.

Se pueden hacer aplicaciones de Realidad Aumentada realizando un seguimiento de laposicin exacta y de su orientacin, lo cual puede proveer una poderosa interfaz de usuario, lacual permite que el usuario pueda interactuar directamente con el enriquecido mundo, graciasa las tecnologas de la informacin. El mundo se transforma en la interfaz. [Hans, 04]. Paraque esto sea posible se juntan varias tecnologas: computacin mvil, dispositivos mviles,

tecnologas de seguimiento global, comunicacin inalmbrica y la localizacin basada enservicios computacionales.


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5.3 Android

Hasta la fecha existen ms de 200 millones de dispositivos que lo utilizan y cada da msde 550.000 nuevos dispositivos son activados alrededor del mundo. La apertura de estesistema lo ha hecho el favorito de los consumidores, lo cual aumenta el consumo de

aplicaciones hechas para el mismo. Solo en el tercer cuarto del ao 2011 se descargaron 2.4billones de aplicaciones.

Ilustracin 5-3 Crecimiento de activacin de los dispositivos, dividido en trimestres

5.3.1

Con que herramienta ser aplicada la realidad aumentada enAndroid?

Qualcomm es una empresa fabricante de componentes para dispositivos mvilesinteligentes. Hoy en da, la mayora de los dispositivos con Android tienen procesadoresQualcomm. Esto explica porque esta empresa tiene todas las herramientas, recursos yexperiencia para poder crear plataformas para el sistema operativo que aprovechan losrecursos como ninguna otra.

Qualcomm, entre otras cosas, se ha dedicado a crear plataformas para poder utilizar demejor manera las tecnologas mviles, las cuales permiten potenciar el desarrollo de las

mismas.

La plataforma que Qualcomm ofrece para el desarrollo de la RA se llama Vuforia. Esuna poderosa herramienta pensada para las aplicaciones mviles. Permite crear aplicacionespara smarthphones y tablets con los sistemas Android e iOS. Usando esta plataforma sepueden crear aplicaciones para una amplia gama de dispositivos de alto rendimiento(ms de400 modelos).


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Vuforia abre una nueva dimensin a la experiencia mvil a travs del uso de la realidadaumentada. Vuforia es lder en esta tecnologa, reconoce una amplia variedad de blancosvisuales, en 2D y 3D.

Con respecto a la licencia y trminos comerciales, no se debe pagar ningn impuesto uotorgar ningn tipo de dinero por usar el SDK de RA de Qualcomm y desarrollar algn tipo de

aplicacin.


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5.4 Arquitectura de Vuforia SDK

En base a la gua del desarrollador de Vuforia se explicarn las caractersticas del SDKde Realidad Aumentada de Vuforia detalladamente.

Para comprender lo que se habla a continuacin se necesita saber que es Singleton.Singleton se usa para restringir la creacin de objetos pertenecientes a una clase o el valor deun tipo a un nico objeto. Se pretende garantizar que una clase slo tenga una instancia yproporcionar un punto de acceso global a ella.

Una aplicacin del SDK de Realidad Aumentada de Vuforia est compuesta por lossiguientes componentes:

5.4.1 CameraSe instancia la cmara singleton (instancia nica) para asegurar que cada frame preview

sea capturado y pasado eficientemente al Tracker. El desarrollador solo debe decirle a lacmara cuando la captura debe comenzar y terminar. El frame de la cmara es

automticamente entregado en funcin del dispositivo, el tamao y formato de la imagen.

5.4.2

Image ConverterEl convertidor singleton del formato del pxel, convierte de un formato de cmara a un

formato adecuado para prestaciones OpenGL ES y para rastreo (luminosidad). Esta conversintambin incluye la disponibilidad de la imagen en distintas resoluciones disponibles en elstack frame convertidor.

5.4.3

TrackerEl tracker singleton contiene los algoritmos de visin del computador que detectan y

rastrean los objetos del mundo real en los frames (cuadro) de la cmara de video. Basndose

en imgenes de la cmara, distintos algoritmos se encargan de detectar nuevos blancos omarcadores, y de la evaluacin de botones virtuales. Los resultados son almacenados en elestado del objeto que es usado por el video background renderer y puede ser accedidodesde el cdigo de la aplicacin. Mltiples conjuntos de datos pueden ser cargados por elTracker, pero solo puede haber uno activo en un momento.

5.4.4 Video Background rendererLo que hace el video background renderer singleton es almacenar la imagen de la cmara en el estadodel objeto. El rendimiento del video background renderer es optimizado por dispositivos especficos.


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5.4.5 Application CodeAl momento de desarrollar se deben inicializar todos los componentes antes

mencionados y realizar tres pasos claves en el cdigo de la aplicacin. Por cada frameprocesado el estado del objeto es actualizado y el render mtodo debe ser llamado. Entonces loque se debe hacer es:

Se debe preguntar el estado del objeto por si hay nuevos marcadores o blancosdetectados o por si hay actualizaciones en los estados de estos elementos.

Actualizar la lgica de la aplicacin por si hay nuevos datos ingresados.

Hacer la superposicin de grficos.

5.4.6 Target ResourcesLos blancos o marcadores son creados usando la herramienta on-line llamada Target

Management System. El conjunto de datos que se deben descargar incluye un archivo deconfiguracin XML que permute al usuario configurar ciertas caractersticas rastreables y unarchivo binario que contiene un servicio de seguimiento de base de datos. Estos archivos son

compilaos por el desarrollador del al aplicacin en el paquete de instalacin y son usadosmientras se usa el SDK de Vuforia.

Ilustracin 5-4: Vuforia AR SDK


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5.5 Principales Clases Usadas por Vuforia SDK

5.5.1 NonCopyableEs una clase base para objetos que no pueden ser copiados.

5.5.2

TrackableTrackable es la clase base que representa los objetos del mundo real que son

rastreados con seis grados de libertad. Cada trackable cuando es detectado y rastreado

tiene un nombre, ID, estado e informacin de postura. Image Targets, Multi Targets y

Markers son todos trackables que heredan propiedades de esta clase base. Lostrackables son actualizados a medida que cada cuadro/frame es procesado, y los resultados

son pasados a la aplicacin al objeto State.

5.5.3 Image TargetsLa traduccin textual es blancos de imagen, pero se refiere a lo que hemos llamado

previamente marcadores. Son imgenes que el SDK de Vuforia puede detectar y rastrear. A

diferencia de otros marcadores tradicionales como matrices de cdigo de datos y cdigos QR,Image Targets no necesitan regiones especiales en blanco y negro para poder ser reconocidos.El SDK de Vuforia utiliza algoritmos que pueden detectar y rastrear caractersticas propias deuna imagen. Se comparan las caractersticas de una imagen capturada con las caractersticas deimgenes almacenadas en una base de datos. Una vez que un marcador es reconocido, el SDKrastrea la imagen mientras la cmara siga capturando la imagen del marcador.

Los marcadores son cralos en lnea con el Target Management System usandoimgenes en formato JPG o PNG. (slo imgenes RGB o grayscale son soportadas). Lascaractersticas de estas imgenes usadas como marcadores son extradas y almacenadas en unabase de datos para luego ser usadas para la comparacin cuando sea necesario.

Adems de poder almacenar mltiples imgenes en la base de datos, se puden detectar yrastrear hasta cinco marcadores simultneamente en el campo de vista de la cmara. Elrendimiento variar dependiendo del procesador y GPU. Se pueden almacenaraproximadamente cincuenta marcadores en la base de datos. Tambien se pueden intercambiarconjuntos de datos mientras una aplicacin est corriendo para poder hacer uso de msmarcadores.

RGB: (Red Green Blue) Rojo Verde Azul, es un modelo de colores. Se usan tres colorespara reproducir en pantalla hasta 16,7 millones de colores.

5.5.4

Datasets (Conjuntos de datos)

Comnmente con este trmino nos referimos a un grupo de caractersticas paraidentificar una imagen que son descargadas del sistema de manejo de marcadores. Un Datasetpuede contener las caractersticas de un marcador o de mltiples marcadores.

No es necesario unir este conjunto explcitamente a la aplicacin ya que pueden sercargados desde una tarjeta SD o descargados de internet mientras la aplicacin est corriendo.En un momento dado slo un Dataset puede estar activo. Este Dataset activo es usado por el


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Image Tracker para encontrar y rastrear marcadores en el campo de vista de la cmara. Serecomienda que un dataset no tenga ms de 50 trackables

Cargar un Dataset puede tomar un tiempo, por lo cual es recomendado que seancargados en background.

Parmetros:

Target size: (tamao del marcador): Es el tamao del Image Target en unidades 3Dscene. Al momento de desarrollar esto debe ser especificado en la creacin que se hace enlnea del trackable o en la configuracin del Dataset en el archivo XML. El archivo XML deconfiguracin del Dataset es generado por el Target Management System, pero puede sermodificado por el desarrollador. El parmetro del tamao es muy importante para poderrastrear a escala la imagen. Por ejemplo, si se tiene un Image Target de 16 unidades de ancho,al mover la cmara desde borde izquierdo del marcador al borde derecho el marcadorcambiara y retornar la posicin de la imagen movida 16 unidades en el eje x.

Virtual Buttons: (botones virtuales) Los marcadores pueden tener uno o ms botonesvirtuales. Pueden ser aadidos dinmicamente y borrados mientras corre la aplicacin.

Ejemplo de marcador con ejes coordenados

En la imagen se ven las caractersticas que el SDK Vuforia usa para detectar el marcador.


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Practicas recomendadas referentes a Image Targets:

Imput Image: (Imagen de entrada) Los marcadores son detectados en base a suscaractersticas naturales que son analizadas, estas caractersticas son almacenadas en una basede datos que es usada mientras corre el programa para compararlas con la imagen del mundoreal que est obteniendo la cmara. Los marcadores para ser detectados con precisin deben

ser ricos en detalles, tener buenos contrastes, no tener muchos patrones repetitivos y tampocodeben ser muy opacas.

Tamao del marcador: el tamao de la imagen que ser capturada depende de laaplicacin. Se recomienda un tamao de entre 20 y 100 cm, aunque de todos modos tamaosmas pequeos o mas grandes tambin pueden ser usados.

Parametro Size: El tamao del Image Target definido en el archivo XML deconfiguracin puede ser definido arbitrariamente. Se recomienda que este tamao sea definidoen unidades que represente el tamao real. Esto es para que sea ms fcil hacer coincidir loselementos reales y virtuales.

5.5.5 Diagrama de herencias de las clases

Ilustracin 5-5: Diagrama herencias de Clases


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5.5.6 Target Management SystemEs el Sistema de gestin de Targets de Qualcomm. Las aplicaciones de realidad

aumentada construidas usando el SDK de Vuforia deben tener un Target Dataset que puede serusado para hacer coincidir las imgenes (Targets) con el campo de vista de la cmara. Elsistema de gestin de Targets ofrece una herramienta web para crear los datasets. El dataset es

luego agregado a un paquete que es agregado a la aplicacin. Para poder usar esta plataformael desarrollador debe registrarse en el sitio eshttps://ar.qualcomm.at/.

Ilustracin 5-6: Target Managment System

Una vez registrado, el desarrollador podr acceder al workspace y crear proyectos en l.
https://ar.qualcomm.at/https://ar.qualcomm.at/


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En la plataforma estn los proyectos del usuario. Lo ms importante entonces de estesistema de gestin es que nos permite crear Targets, recordar qu un Target es lo que seobtiene al procesar una imagen y extraer patrones de sus caractersticas propias. En unaaplicacin usaremos uno o ms Targets. Los proyectos en la plataforma contienen un conjuntode targets que pueden ser combinados para crear un paquete de recursos que puede ser

descargado.Cuando se cree una nueva aplicacin se creada un poryecto, luego se agregaran el

nmero de imgenes que se desee para que sean computadas y se genere el Target dataset.


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5.6 Dispositivos Mviles y la Educacin

Los avances computacionales, las interfaces inteligentes de usuarios, el mejoramiento delas telecomunicaciones, de las tecnologas inalmbricas son necesarios de aprovechar. Por locual se ha tratado de incorporar intensamente las nuevas tecnologas de la informacin.

El aprendizaje electrnico mvil (M-Learning) es un concepto que ya tiene varios aos,en la actualidad se refiere a un tipo de aprendizaje, a un mtodo de enseanza y aprendizajeusando un dispositivo mvil o un notebook, que idealmente tenga conexin inalmbrica.Consiste en usar las tecnologas mviles, aprovechar las oportunidades que estas nos otorganpara aprender.

Los educadores pueden proveer contenidos de manera ms profunda, hacer queexperiencias sean ms significativas para los alumnos conectando los contenidoseducacionales con lugares y objetos especficos. Agregar texto, sonido o imgenes de unamanera innovadora permite captar mejor la atencin de estudiantes.

La incorporacin y articulacin de las herramientas tecnolgicas junto con lostradicionales medios, permiten definir nuevas estrategias desde el nivel inicial. La elaboracindel software educativo supone armonizar las tecnologas de la informacin y comunicacincon otros medios disponibles en un entorno de enseanza-aprendizaje definido yprofundizado, de modo de obtener la medida del verdadero impacto que producir latecnologa en la educacin [Litwak, 09].


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5.7 Educacin, Mtodos de Aprendizaje

David Ausubel fue un psiclogo y pedagogo, que es considerado como uno de lospersonajes importantes en el Constructivismo. El constructivismo es una corriente pedaggicaque postula la necesidad de integrar al alumno herramientas que le permitan crear sus propios

procedimientos para resolver una situacin problemtica, lo cual implica que sus ideas semodifiquen y siga aprendiendo. Adems de esto, Ausubel dice que no solo se aprende lo quese descubre, sino que Un aprendizaje es significativo cuando puede relacionarse,de modo noarbitrario y sustancial (no al pie de la letra) con lo que el alumno ya sabe. Segn el anlisishecho por estudiosos del rea. Tambin se explica que a partir de la interaccin entre losnuevos conocimientos y la estructura cognoscitiva de las personas se configura la asimilacinde significados nuevos configurndose una estructura cognoscitiva mucho ms diferenciada.

A continuacin, en base a las teoras de David Ausubel, se presenta un resumen de lascaractersticas de lo planteado hecho por Roberto Osorio [Osorio].

El aprendizaje repetitivo:

El aprendizaje repetitivo se presenta cuando el estudiante no logra relacionarsustancialmente la informacin dada con su estructura cognoscitiva, o si lo hace, esde una forma mecnica o poco duradera. En este sentido, los conceptos o la nuevainformacin no poseen significado lgico. Como no se da la relacionalidadintencionada y sustancial de los conocimientos con la estructura cognoscitiva delestudiante, la nueva informacin no adquiere significado para el estudiante. Elaprendizaje, por consiguiente, es memorstico y mecnico. Cuando un estudiante recitauna leccin sin lograr explicar su significado, posee un aprendizaje repetitivo.

El Aprendizaje por recepcin.

En el aprendizaje por recepcin el contenido o la informacin que ha de seraprendida, se le entrega totalmente acabado al estudiante, es decir, es un aprendizaje '"basado en la enseanza explicativa".

El aprendizaje por descubrimiento.

En el aprendizaje por descubrimiento el contenido que ha de aprenderse no se lepresenta al estudiante con el fin de que sea independientemente buscado y estudiadoantes de ser asimilado en su estructura cognoscitiva.

Ausubel aclara que tanto el aprendizaje por recepcin como el aprendizaje pordescubrimiento pueden ser significativos siempre y cuando cumpla con los dos siguientescriterios:

a) Existir por parte del estudiante una disposicin para relacionar de manera significativael nuevo material de aprendizaje con su estructura existente de conocimiento.

b) Si la tarea de aprendizaje es en s potencialmente significativa (si consiste en s de unmaterial razonable y sensible y si puede relacionarse de manera sustancial y noarbitraria con la estructura cognoscitiva del estudiante particular).


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Pero tambin los aprendizajes por descubrimiento como los receptivos pueden ser nosignificativos. Es decir, el mtodo por descubrimiento no garantiza que los contenidos seanasimilados de manera relevante y jerrquica por la estructura cognoscitiva del estudiante.

El aprendizaje significativo.

Se nombra a esta teora del aprendizaje como teora de la asimilacin

con el finde resaltar la funcin interactiva que las estructuras cognoscitivas existentesdesempean en el proceso del nuevo aprendizaje.

Asimilacin:

Por asimilacin se entiende la relacin de una idea potencialmente significativacon una(s) idea(s) relevante(s) existente(s) en la estructura cognoscitiva y porestructura cognoscitiva se entiende el contenido y la organizacin total de las ideas deuna persona en un rea particular del conocimiento. Esta estructura se convierte en lasgafas conceptuales por medio de las cuales se hace la lectura del mundo. A travs delas estructuras cognoscitivas las personas describen, explican e interpretan losfenmenos socioculturales y socionaturales, de ah la importancia de conocer talesestructuras cognoscitivas.

Al proceso de vinculacin de la informacin nueva con los segmentospreexistentes de la estructura cognoscitiva Ausubel lo llama inclusin. Como laestructura cognoscitiva tiende a estar organizada jerrquicamente con respecto al nivelde abstraccin, generalidad e inclusividad de las ideas, el surgimiento de nuevossignificados proposicionales refleja ms comnmente una relacin subordinada delmaterial nuevo con la estructura cognoscitiva.

Diferenciacin progresiva.

Durante el desarrollo del aprendizaje significativo, la nueva informacin esincluida dentro de un concepto o proposicin dados, aqulla se aprende y el conceptoo proposicin incluida se modifica. Puesto que el proceso de inclusin ocurre una oms veces se produce la diferenciacin progresiva del concepto o proposicin incluida.Los nuevos significados que construyen las personas a medida que transcurre el tiemporepresentaran la diferenciacin progresiva de los conceptos o de las proposiciones. Porejemplo, un nio tiene establecido en su estructura cognoscitiva el concepto devertebrado a travs de las imgenes de mamferos y de aves. Con el transcurrir deltiempo el nio se relaciona con dos conceptos nuevos para l: anfibio y reptil. Estosconceptos nuevos son incluidos dentro del concepto de vertebrado. El nio ha

construido nuevos ejemplos de vertebrados de modo que ha ocurrido unadiferenciacin progresiva del concepto en mencin.

Reconciliacin integradora.

Para explicar el concepto de reconciliacin integradora, es necesario comprenderlo que se entiende por aprendizaje superordinado y aprendizaje combinatorio. Elprimero se presenta cuando un concepto nuevo se relaciona con ideas subordinadasespecficas en la estructura cognoscitiva existente. As por ejemplo, un estudiante tiene


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establecido es su estructura cognoscitiva las ideas de anfibio, pez, reptil, ave ymamfero y a travs de la interaccin con las dems personas aprende el concepto devertebrado. Por consiguiente, el concepto superordinado vertebrado se definemediante un conjunto nuevo de atributos de criterio que abarcan los conceptos deanfibio, pez, reptil y ave. Por otra parte, en el aprendizaje combinatorio el concepto

nuevo es visto en relacin con los conceptos existentes en la estructura cognoscitiva dela persona pero no es ms inclusiva ni ms especfica que ellas. Por ejemplo losconceptos de alcanos, alquenos y alquinos se relacionan entre s porque todos ellos sonhidrocarburos pero ninguno de ellos es ms inclusivo que los otros.

Como se puede apreciar, en el aprendizaje supra-ordinado o combinatorio lasideas establecidas en la estructura cognoscitiva se pueden reconocer al hallar surelacin en el curso del nuevo aprendizaje. As pues, la nueva informacin es adquiriday los elementos existentes de la estructura cognoscitiva pueden asumir una nuevaorganizacin y, con ello, un significado nuevo. Esta recombinacin de los elementosque existe en la estructura cognoscitiva Ausubel la denomina reconciliacinintegradora.


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6.

Estado del arte6.1 Educacin y Realidad Aumentada

Aplicaciones de RA para dispositivos mviles en el rea de educacin existen. En todas

las reas? An no. Hay aplicaciones de este tipo en espaol? Pocas.

Una aplicacin para la educacin de los nios que incluye a la realidad aumentada muyinteresante fue desarrollada en Uruguay, esta idea fue la ganadora del concurso detalentos TIC Latino Amrica 2010. Uno de ellos es El Mago de las Letras.

o El mago de las letras:Es un libro interactivo para aprender el abecedario de forma entretenida.Mostrando cdigos impresos a la Cmara Web, se proyectan imgenes virtualesen la pantalla del PC que pueden incluir fotos, videos y animaciones 3D.

Ilustracin 6-1 El mago de las letras en funcionamiento

Al hacer una bsqueda en Google Play, el lugar en el cual se consiguen aplicaciones y

juegos para Android (hasta hace pocas semanas conocido como Android Market), solose encuentran 2 aplicaciones con fines educativos que usan realidad aumentada. Estasaplicaciones son:

o LibreSoft Gymkhana:Es un juego libre, geolocalizado y educativo, relacionado con aplicaciones deAprendizaje electrnico y Turismo principalmente. Est basado en la red socialmvil LibreGeoSocial, que incluye una interfaz de realidad aumentada mvil.


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Se puede organizar y gestionar una gymkana mvil en la que se participar consmartphones Android (una gymkhana de nueva generacin) sin gran esfuerzo.Funciona para Android 1.6 (y versiones superiores).Tan solo se encuentran planificadas 10 gymkanas y el usuario debe desplazarsea los lugares indicados para poder utilizarla.

o

Aprender Con Magia:Es una aplicacin que busca motivar a los alumnos con la magia y con el uso dela realidad aumentada. A pesar de que exista en Google Play, no puede serinstalada ya que requiere usar un navegador que no se encuentra disponible eneste sitio.

En la escuela de Informtica de la Pontificia Universidad catlica de Valparaso fuedesarrollada una aplicacin relacionada:

o Choocale: Proyecto realizado el ao 2011 por estudiantes de Ingeniera EnEjecucin Informtica de la Pontificia Universidad Catlica de Valparaso. Seconstruy un prototipo de plataforma educativa orientada a ensear loscontenidos de ciencias que deben ser obligatoriamente pasados a los estudiantes

desde 5 a 8 bsico. Constaba con un sitio web con juegos y contenidoseducacionales, ms una aplicacin mvil de realidad aumentada. Se cre unlibro con los contenidos referentes al universo. El libro parta con un cdigoQR desde el cual se poda descargar la aplicacin, dentro del libro seencontraban imgenes enmarcadas que al ser vistas a travs del smartphone otablet se vean complementadas con imgenes 3D y un relator de la materiarelacionada con la imagen.

Ilustracin 6-2 Chookale Prototipo Aplicacin de RA


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Estudios con respecto a la RA y su aplicacin en el mbito de la investigacin y educacin:

- The Scrips Research Institute es una institucin privada de investigacin, sin fines delucro, que busca la creacin de conocimiento de bio-ciencia para poder aplicarlo a lamedicina, se pretende lograr avances cientficos con programas de colaboracininterdisciplinaria y tambin la educacin y entrenamiento para hacer investigacin y

estar preparados para los desafos que trae el futuro.

Esta institucin tiene investigaciones que incluyen a la RA y su aplicacin en laqumica. Estas investigaciones aun no incluyen a dispositivos mviles. Pero si laaplicacin de la realidad aumentada para ensear ciencias.


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7.

Caso de estudio

La aplicacin que fue desarrollada, es una aplicacin pensada en nios de edad pre-escolar. Est hecha para funcionar en un dispositivo mvil con sistema operativo Android yusa Realidad Aumentada.

Se cre un libro con una temtica, los nmeros, y a travs de la cmara del Tablet elnio puede acceder a contenidos ocultos. Para visualizar estos contenidos es necesario usarun dispositivo mvil.

El libro contiene dentro de sus imgenes patrones que la aplicacin reconocer, lo quepermite que se vean las imgenes en 3D y se escuche el audio relacionado a la actividad.

El desarrollo de los juegos y actividades para los nios se hizo basndose enmetodologas de enseanza existentes, ya que estn comprobadas y respaldadas por muchosestudios. Las dinmicas diseadas sern hechas con apoyo de dos profesionales. La primeraes la sicopedagoga Paula Vega Allendes, y la segunda es la profesora de educacin bsica con

estudios en la malla de pre.bsica llamada Glynis MacFarlane Leupin.

Los dibujos que luego se convertirn en patrones para la realidad aumentada sernaportados por Margot Valenzuela Corts.

Se elige el sistema operativo Android por que este sistema provee todo lo que necesitaun desarrollador para construir buenas aplicaciones, tambin permite que una aplicacincreada funcione para distintos aparatos, desde telfonos a tablets. Posee poderosas yconsistentes APIs para manejar las interfaces de usuario, adems de permitir el uso de lascapacidades del hardware disponibles para casa aparato. Tambin es importante mencionar lagratuidad de estas herramientas.

El sistema est pensado para que se utilice en un smathphone con sistema operativoAndroid 2.2 o superior. La aplicacin tambin requiere que los dispositivos cuenten conprocesadores similares al Samsung galaxy ace o que cumplan con caractersticas deprocesamiento similares con procesador qualcomm. El tamao del Tablet no debe ser mayor almencionado ya que por el peso sera complicado que lo usen adecuadamente los nios queestn cursando educacin pre-escolar.


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8.

Estudio de factibilidad

Es una etapa muy importante en el desarrollo del software. Es necesario para determinar lainfraestructura tecnolgica y la capacidad tcnica que implica la implementacin del sistemaque se pretende desarrollar, tambin se deber saber cules son los costos asociados.

8.1 Factibilidad Tcnica

Se ve si se tienen los conocimientos y habilidades en el manejo mtodos, procedimientos yfunciones requeridas para el desarrollo e implantacin del proyecto. Adems indica si se disponedel equipo y herramientas para llevarlo a cabo. Para este proyecto de evaluaron los enfoques deHardware y Software

8.1.1 HardwarePara este proyecto se cuenta con:

Un equipo Intel Core i3-2310M, CPU 2.10GHz 2.10 GHz, Memoria RAM de 4GB,300 GB de disco duro y con conexin a internet.

Impresora HP LaserJet 1400

8.1.2 SoftwareConsiderando la etapa de investigacin, modelado y codificacin:

StarUML Eclipse 3.6.2 (Helios) JDK 6

ADT Plugin for the Eclipse

Android NDK, Revision 7 Internet Explorer 7, Mozilla Firefox y Google Chrome Microsoft Office 2007 Windows 7 Home Basic Unity 3D 3.5.3

8.1.3

Recursos HumanosEste proyecto cuenta con 1 alumna que desarrollara lo planteado, la alumna que escribe

el presente informe y que cuenta con las siguientes competencias relacionadas con el proyecto:

Sistemas Operativos: Windows 7 y Android

Lenguajes: C++, JavaScript, C#
http://developer.android.com/sdk/ndk/index.htmlhttp://developer.android.com/sdk/ndk/index.html


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8.2 Factibilidad Operacional

Este anlisis permite predecir, si se pondr en marcha el sistema propuesto,aprovechando los beneficios que ofrece, a todos los usuarios involucrados con el mismo.

La aplicacin a desarrollar est orientada para nios de 3 a 5 aos, lo que significa queson usuarios casi sin conocimientos del manejo de las tecnologas. Por lo tanto la interfaz debeser simple, amigable, de fcil entendimiento. Se tendr en cuenta que quizs los padres de losnios puedan leer las instrucciones pero no los nios mismos, por lo cual debe ser lo msintuitivo posible. El uso de dispositivos con pantalla tctil ayuda a que la interaccin delusuario con la aplicacin sea directa, lo cual ayudara a lograr el objetivo de la simpleza.

8.3 Factibilidad Legal

El desarrollo de este proyecto infringir ninguna norma o ley establecida que pudieraimplicar en la imposibilidad de poner en prctica o interrumpir el funcionamiento del mismo.

Este proyecto est protegido por la ley de propiedad intelectual N 17.336 artculo N 3inciso N 16. Este proyecto cumple con lo estipulado en la ley que tipifica figuras penalesrelativas a la informtica N 19.223.

Por lo antes nombrado podemos decir que el proyecto es legalmente factible.

8.4 Factibilidad Econmica

La factibilidad econmica Se refiere a que se dispone del capital necesario para invertiren el desarrollo del proyecto, mismo que deber haber probado que sus beneficios a obtenerson superiores a sus costos en que incurrir al desarrollar e implementar el proyecto o sistema.El proyecto a desarrolla tiene una finalidad educativa y acadmica, por lo tanto, un anlisis

econmico no es aplicable. Situacin que se encuentra sujeta a travs de una actividadacadmica para el Proyecto de Ttulo, de la carrera de Ingeniera Ejecucin en Informtica.

8.4.1

Costos asociados a la construccinEn este caso no habr costos asociados a la construccin de software y que la misma

persona que escribe el presente informe lo har gratuitamente. Hay costos asociados a laimpresin del libro que son de aproximadamente $16.000, estos costos son asumidos por elalumno.

8.4.2 Costos Asociados a la Adquisicin de SoftwareNo habr costos asociados a la construccin de software ya que en su mayora se usaran

software libre y las licencias que tienen costo ya fueron anteriormente conseguidas. En el casode querer publicar y/o vender este tipo de aplicacin se tendra que pagar la licencia de Unity,la cual cuesta aproximadamente US$1.500. Si se quisiera realizar manejo de los datos con unabase de datos tambin se tendra que comprar la librera que permite realizar esa operacin, lacual funciona en Unity y tiene un valor adicional de US$100.

8.4.3 Costos Asociados a la Adquisicin de HardwareSe tiene acceso gratuito al hardware necesario para el desarrollo de este proyecto.


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8.4.4 Costos Asociados a InsumosSe necesitara hojas tamao carta, tinta de color para impresora, anillado de informes,

tiles de escritorio. Estos costos los asume el estudiante desarrollados del proyecto.


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9.

Anlisis de riesgo

Se identifican los posibles riesgos que pueden ocurrir durante el desarrollo del sistema ydurante su operacin. Tambin se plantea un plan de mitigacin del riesgo y de contingencia.

9.1

Identificacin de RiesgoID Qu puede ir

mal?Cules son lasconsecuencias?

Probabilidad(P)

Impacto(I)

Exposicin alRiesgo (P*I)

1 Que no secumplan lostiempos detrabajopropuestos

Atraso en laelaboracin deinformes, y en lacorreccin deerrores

2 3 6

2 Diseo desistema

inadecuado

Tener queredisear el

sistema

2 3 6

3 La tecnologa noalcanza lasexpectativas

Aplicacin nofuncional eineficiente

2 2 4

4 Subestimacindel tamao delproyecto

Entrega incompleta 2 2 4

5 Error en la tomaderequerimientos

Proyecto noesperado

1 3 3

6 Planificacin

demasiadooptimista

Desmotivacin 1 3 3

7 Diseo interfazinadecuado

Usuario no ocuparael software

1 3 3

8 Usuarios finalesse resisten alsistema

Uso inadecuadodel sistema

1 3 3

9 Falla en laherramienta detrabajo

Atraso en elproyecto

1 3 3

10 Enfermedad del

desarrollados

Atraso en el

proyecto

1 2 2

11 Nodisponibilidad deherramientas detesteo

Resultado finalpuede no ser elesperado

1 2 2

12 Falla dedispositivo mvil

Aplicacin nofuncional

1 1 1

Tabla 9-1 Identificacin de Riesgo


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9.2 Planes de Mitigacin

ID Mitigacin1 Seguir de manera estricta la planificacin hecha en la tabla gannt2 Revisar anlisis del proyecto

Tabla 9-2 Plan de Mitigacin

9.3 Planes de Contingencia

ID1 Rehacer el plan de trabajo2 Rehacer anlisis3 Buscar tecnologas similares que cumplan las expectativas4 Rehacer la planificacin5 Eliminar requerimientos errneos, incluir los correctos6 Rehacer plan de trabajo, En caso de ser necesario tomar nuevamente los requerimientos

7 Redisear de interfaz, buscar ms documentacin al respecto.8 Re-anlisis de requerimientos y diseo de interfaz9 Arreglar el computador o conseguir otro para trabajar10 Rehacer la planificacin11 Replantear la forma de testeo12 Cambio de dispositivo

Tabla 9-3 Plan de Contingencia


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10.

Especificacin de requerimientos10.1 Requerimientos funcionales

RF Descripcin Notas EstadoRF1 Debe tener juegos o dinmicas

educacionales

Debe tener un contenido que

sea til para la enseanzapre-bsica

Realizado

RF2 Debe cargar rpido Se debe evitar consumirmuchos recursos

Realizado

RF3 Debe ser fcil de usar Debe ser lo ms simple quesea posible

Realizado

RF4 Se debe permitir contestar llamadasentrantes

Se debe poner pausa a laaplicacin, y poder abrirla enel lugar en que se detuvo

Realizado

RF5 Debe reproducir sonidos, deben serapropiados

Los sonidos deben seroportunos y apropiados para

los juegos o actividades.

Realizado

RF6 Debe interactuar con el entorno Debe reconocer algn objetodel entorno

Realizado

RF7 La pantalla no debe bloquearse Si se est mucho rato sintocar la pantalla debepermanecer activa ya quequizs el usuario no la toquepero quizs est usando laaplicacin

Realizado

RF8 Debe tener realidad aumentada Debe usar RA para hacerjuegos educativos

Realizado

RF9 Debe poder reproducir imgenes 3D Debe mostrar en pantallaimgenes 3D cuando seanecesario

Realizado

RF10 Se debe mostrar una imagen mientrasse carga la aplicacin

La imagen debe ser un logo oun reloj

Realizado

Tabla 10-1 Requerimientos Funcionales


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32

RF11 Debe tener un men Men con opciones, debedesplegarse al presionar un botnespecfico

Realizado

RF12 Debe tener una forma formal decerrar la aplicacin

Al cerrar la aplicacin se debenterminar los procesos asociados y

liberar los recursos

Propuesto

RF13 Al presionar home debe preguntarantes salir de la aplicacin

Se debe mostrar la pregunta parapoder confirmar o arrepentirse dela accin

Propuesto

RF14 Pausa al presionar el botnbloquear

Se debe poder guardar el estadode la aplicacin

Propuesto

RF15 Activar botn de audio Se debe poder subir y bajar elvolumen

Propuesto

Tabla 10-2: Continuacin Requerimientos funcionales

10.2 Requerimientos No Funcionales

RNF Descripcin Notas EstadoRNF1 La aplicacin debe ser apta para

nios entre 3 y 5 aosDebe cumplir con las necesidadesde este rango de edad

Propuesto

RNF La interfaz debe ser simple De acuerdo al tipo de usuariosesperados

Realizado

RNF3 El sistema debe estar siempredisponible

Realizado

RNF4 Para usar la aplicacin se debeestar en un lugar iluminado

Para que funcione bien la cmaray la realidad aumentada

Realizado

Tabla 10-3: Requerimientos no funcionales


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10.3 Caso de Uso de Alto Nivel

Ilustracin 10-1: Alto nivel


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10.4 Casos de Uso

10.4.1Caso de uso: Aplicacin mvil

Ilustracin 10-2: Aplicacin mvil


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10.4.2Caso de uso: Ver 0pciones en mvil

Ilustracin 10-3: Ver opciones en mvil

10.4.3Caso de Uso Narrativo: Ver opciones en mvilCaso de Uso: Ver opcionesActor: TutorPropsito: Mostrar las opciones que tendr al ingresar

Descripcin: Al ingresar a la aplicacin podr elegir entre3 opciones: Seleccionar nio, actualizar nioy salir de la aplicacin

Curso Normal de los eventosAccin de los Actores Respuesta del sistema

1.

Tutor abre la aplicacin 2.

Despliega el men de opciones

3.

Elige una de las opciones desplegadasen la pantalla

4.

Realiza la actividad que eligi el tutor

Tabla 10-4 Caso de Uso Narrativo 1


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10.4.4Caso de uso 2: Actualizar nio

Ilustracin 10-4: Actualizar nio

10.4.5

Caso de uso Narrativo 2: Actualizar nioCaso de uso: Actualizar NioActor: TutorPropsito: Actualizar el registro de un nio, agregar

nuevo nio y eliminar a un nio del registroDescripcin: El tutor es quien puede actualizar nioCurso normal de los eventos:Accin de los Actores Respuesta del sistema

1. Ingresar a la opcin Actualizar nio 2. Desplegar opciones de actualizarnio: Agregar nuevo nio, modificarnio y eliminar nio

3. Elegir la opcin deseadapresionndola en la pantalla

4. Si la opcin elegida es agregar nuevonio, se le piden los datos del nuevo

nio al usuario.5. Si la opcin elegida es Modificarnio, se pide ingresar el nombre delnio y se busca el registro.

6. Si la opcin es Eliminar nio, sebusca el registro y luego se elimina.

Tabla 10-5 Caso de Uso Narrativo 2: Actualizar nio


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11.

Diseo11.1 Diagramas de actividad

11.1.1

Actividad

Ilustracin 11-1: Actividad


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11.1.2Opciones

Ilustracin 11-2: Opciones


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11.2 Diagramas de secuencia

11.2.1Cargar datos nios

Ilustracin 11-3: Cargar datos nios


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11.3 Diagrama de Clases

11.3.1Diagrama de clases de Vuforia SDK

Ilustracin 11-4: Diagrama de clases Vuforia SDK

11.3.2Diagrama de Clases de la aplicacin

Ilustracin 11-5: Clases aplicacin mvil


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11.4 Modelo Relacional

El diseo de la base de datos del sitio web est pensado para administrar la informacin dedistintos tipos de usuarios y para distintos juegos/dinmicas que se pueden realizar. En el casodel presente proyecto slo habr 1 actividad, ya que solo hay un juego.

Ilustracin 11-6: Modelo relacional


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11.5 Diseo del libro

El diseo del libro en cuanto a colores y tipo de dibujos se har siguiendo el estilo delibros correspondientes a la edad, usando formas, colores e imgenes que estimulen a losnios.

Se trata el tema de los nmeros. Los nmeros son un concepto que se trata mucho en elnivel pre-escolar, principalmente en knder y pre-knder. Se pretende ayudar a que conozcan elsmbolo y lo relacionen con su significado.

Cada pgina cuenta con una imagen, la cual al ser mirada a travs de la cmara deldispositivo permitir visualizar al nio imagen 3D y tendr un botn para comenzar lareproduccin de audio.

Los cuentos son usados para explicar diversos conceptos en la educacin pre escolar, espor esta razn que se decidi hacer uno.

Las primeras 18 pginas representan a cada nmero del uno al nueve. La idea es que alabrir el libro en la plana superior el nio vea el nmero escrito y que en la plana inferior vea eldibujo que contiene la cantidad de personajes coincidente con el nmero de la pgina superior.Cada imagen contar con un botn de color verde, al ser presionado comenzara el audiocorrespondiente al nmero. El cuento se relata desde la imagen del nmero uno hasta laimagen del nmero nueve y es un cuento que permite reforzar el concepto de numero de laimagen-

Con realidad aumentada se podrn apreciar pelotas de futbol moradas, la cantidad deellas esta directamente relacionada con el nmero correspondiente a la imagen.


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12.

Caso de Prueba

A travs de estas pruebas podemos determinar si los requerimientos son cumplidos, y sidicho cumplimiento es parcial o satisfactorio. Podemos comparar lo que es con lo quedebera ser. Se realizaron pruebas para los requerimientos ms importantes. Los

identificadores (Id) de los casos de prueba (CP) tienen su sigla en base al nombre delrequerimiento funcional (RF) que estn probando.

12.1 Caso de prueba RF1

Id: CP-RF1

Descripcin: Se comprobara que existan juegos o dinmicas educacionales

Pasos:1. Iniciar la aplicacin.2. Abrir libro en la pgina donde est el dibujo de un perro

3.

Enfocar la cmara del telfono en el libro.4. Presionar/tapar botn verde de la esquina superior derecha durante 1 segundo5. Escuchar6.

Elegir una de las opciones del lado izquierdo de la imagen y presionar la alternativacorrecta (1).

Datos: Se debe tapar el botn verde de la esquina superior derecha

Resultado esperado: Escuchar pregunta relacionada con la imagen. Cuntas pulgastiene el perro?y escuchar la respuesta Muy bien

Prioridad: Alta

Resultado obtenido: Correcto


Id: CP-RF2

Descripcin: Calcular el tiempo que demora en ser cargada la aplicacin

Pasos:1. Buscar aplicacin en men de aplicaciones del telfono mvil.2. Seleccionar SuperAis3. Contar los segundos que pasan desde el paso 2 hasta que la aplicacin ha sido

correctamente abierta

Datos: Ninguno Resultado esperado: No debe demorar ms de 20 segundos en iniciar la aplicacin

Prioridad: Media



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Ilustracin 12-1: Caso de Prueba RF9


Id: CP-RF3

Descripcin: Comprobar que la aplicacin sea simple, fcil de usar Pasos:

1. Iniciar aplicacin2. Enfocar libro con la cmara3.

Presionar el botn verde que se encuentra en la esquina superior derecha de laimagen

Datos: ninguno

Resultado esperado: No encontrar muchos botones y opciones difciles de ejecutar.

Prioridad: Alta



Id: CP-RF4

Descripcin: Recibir llamada cuando la aplicacin se encuentra abierta


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Pasos:1. Iniciar aplicacin2. Recibir llamada estando la aplicacin abierta

Datos: ninguno

Resultado esperado: se puede contestar la llamada

Prioridad: Alta



Id: CP-RF5

Descripcin: Se debe comprobar que la aplicacin pueda reproducir sonidos y queestos sean adecuados.

Pasos:

1.

Se debe iniciar la aplicacin2. Enfocar la cmara del celular hacia el libro3.

Tapar el botn verde que est en la esquina superior derecha de la imagen de lania en la pgina 2.

4. Dejar de tapar el botn

Datos: ninguno

Resultado esperado: Se debe reproducir el audio relacionado a esa imagen del cuento.Hola, mi nombre es Poly y les contare una historia que les sucedi a mis amigos

Prioridad: Alta



Id: CP-RF6

Descripcin: Comprobar que interacte con el libro

Pasos:1. Iniciar la aplicacin2. Abra el libro y dirjase a la pgina en la cual est el dibujo de un estuche3. Enfocar con la cmara del celular o Tablet el dibujo4. Mirar las imgenes de lpices 3D desplegadas

5.

Contar la cantidad de lpices6. Mirar las alternativas y elegir la alternativa 9

Datos: Ninguno

Resultado esperado: Reproduccin de audio Muy bien

Prioridad: Alta



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Id: CP-RF7

Descripcin: Verificar que la pantalla no se bloque mientras est abierta la aplicacin

Pasos:

1.

Iniciar la aplicacin2. Dejarla abierta durante 3 minutos

Datos: Ninguno

Resultado esperado: La pantalla del dispositivo sigue prendida

Prioridad: Media



Id: CP-RF8

Descripcin: Se comprobara que la aplicacin es de realidad aumentada Pasos:

1.

Iniciar aplicacin2. Abra el libro y dirjase a la pgina en la cual est el dibujo de una gallina3. Enfocar con la cmara del celular o Tablet el dibujo4.

Presionar el primer botn del lado izquierdo de la imagen

Datos: Ninguno

Resultado esperado: Ver los huevos en 3D que est empollando la gallina y escucharaudio al presionar el botn.

Prioridad: Alta Resultado obtenido: Correcto


Id: CP-RF9

Descripcin: Verificar que se vean imgenes 3D

Pasos1.

Iniciar aplicacin2. Abra el libro y dirjase a la pgina en la cual est el dibujo correspondiente al

nmero 83. Enfocar con la cmara del celular o Tablet el dibujo

Datos: Ninguno

Resultado esperado: Ver 8 pelotas de futbol moradas en 3D

Prioridad: Alta



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Ilustracin 12-2: Caso de Prueba RF6

12.10Caso de prueba RF10

Id: CP-RF10

Descripcin: Comprobar que se despliegue una imagen cuando se est cargando laaplicacin

Pasos:1. Iniciar aplicacin

Datos: Ninguno

Resultado esperado: Ver imagen mientras se est cargando la aplicacin

Prioridad: Media



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13.

Conclusiones y trabajo futuro

Realidad aumentada es una mezcla del entorno real con algo virtual. Para operar senecesita un monitor, en este caso sera la pantalla del dispositivo mvil; una cmara, la cualmostrara las imgenes captadas en la pantalla del dispositivo; y por ltimo un software que

nos permita tomar la imagen real capturada por la cmara y transformarla en realidadaumentada. Permite ver el mundo real con imgenes que lo complementan, le da la sensacinal usuario de que puede ver cosas que realmente coexisten en el mismo espacio.

Considerando metodologas de aprendizajes comprobadas y con la asesora deprofesionales del tema, se realiz el diseo del libro utilizado por la aplicacin. Tambindebemos considerar que, a diferencia de otro tipo de tecnologas computacionales, la realidadaumentada aplicada en dispositivos mviles inteligentes ofrece a los nios una experienciamucho ms enriquecedora, una interaccin directa con la aplicacin, lo que permite crearaplicaciones educacionales tiles.

Por el tipo de proyecto, se decide usar la metodologa incremental. Se consideran cuatroetapas en este modelo: Anlisis, diseo, codificacin y prueba. Este modelo fue ideal paraconseguir el producto final. Poco a poco se desarrollaron prototipos funcionales a los cuales seles iba haciendo mejoras.

La gestin de los datos es algo sumamente importante, por lo cual queda planteado eldesafo de poder unir la aplicacin mvil a una plataforma que permita hacer gestin con losdatos de la interaccin del usuario con la aplicacin. En el presente informe queda diseadauna plataforma que cumpla con la funcin, no fue implementada debido al alto costo de laslicencias de los software necesarios para hacer esta unin. Se espera que a futuro existanherramientas open sourcepara poder implementar de manera correcta un servicio que conectela aplicacin mvil con una plataforma.

Se concluye este proyecto habiendo logrado el objetivo principal y los objetivosespecficos del mismo. Crear la aplicacin de realidad aumentada para la educacin pre-escolar, siendo esta til, entretenida, novedosa, innovadora y atractiva para los nios que lausen. Es necesario que este tipo de proyectos puedan realmente entrar en el mercado, que sedesarrollen versiones para abordar distintos temas y para que todos quienes posean undispositivo mvil con la capacidad necesaria, puedan aprovechar las potencialidades de susdispositivos.


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Referencias

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Laboratories. Malibu, CA 90265. Disponible va web enhttp://www.cs.unc.edu/~azuma/ARpresence.pdf.Revisada por ltima vez el22 de Junio de 2012.

[Brooks,96]:Brooks, Frederick P. Jr. The Computer Scientist as Toolsmith II.CACM 39, 3 (March 1996), 61-68.

[Educase, 95]:7 things you should know about Augmented Reality . Educause LearningInitiative, advancing learning through IT innovation. Disponible va web enhttp://www.educause.edu/eli. Revisado por ltima vez el 30 de Marzo del2012

[Beadle, 97]:H.W. Peter Beadle, B Harper, G.Q. Maguire Jr. and J Judge, LocationAware Mobile Computing, The Institute for Telecommunications Research,University of Wollongong, Australia, Abril 1997. Disponible va web enhttp://web.it.kth.se/~maguire/LocationAware/ICT97/ict97.htm. Revisadopor ltima vez el 22 de Junio de 2012.

[Hans, 04]:Tobias Hans Hllerer, User Interfaces for Mobile Augmented RealitySystems. Columbia University, USA, 2004. Disponible va web enhttp://www.cs.ucsb.edu/~holl/pubs/hollerer-2004-diss.pdf. Revisado porltima vez el 22 de Junio de 2012.

[Litwak, 09]:Noelia D. Litwak, Sonia I. Mario, Mara V. Godoy, Diseo de un softwareeducativo ldico para el nivel inicial,Universidad Nacional del Nordeste,Argentina.

[Osorio]:Eduardo Osorio Vargas, El Aprendizaje Verbal Desde Un Punto De VistaCognoscitivo,Universidad de la Salle.

[Project glass]:Disponible en http://google go.co/projectglass. Revisado por ltima vez el15 de Abril de 2012

[Adimark GfK]:

Disponible va web en http://www.adimark.cl/.Revisado por ltima vez el15 de Abril del 2012

[LibreSoftGymkhana]:Disponible va web en https://play.google.com/store/apps/details?id=com.libresoft.Gymkhana.App&feature=search_result#?t=W251bGwsMSwxLDEsImNvbS5saWJyZXNvZnQuR3lta2hhbmEuQXBwIl0.Revisado por ltima vez el 30 de Marzo de 2012
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