DISE ˜NO DE APLICACI ´ON DE REALIDAD AUMENTADA EN
DISPOSITIVOS M ´OVILES PARA USUARIOS DEL SISTEMA
INTEGRADO DE TRANSPORTE P ´UBLICO EN BOGOT ´A
JORGE LUIS CANDAMIL ACEVEDO JULIAN ORLANDO JARAMILLO CHAWEZ
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS
FACULTAD DE INGENIER´IA
INGENIER´IA CATASTRAL Y GEODESIA
DISE ˜NO DE APLICACI ´ON DE REALIDAD AUMENTADA EN
DISPOSITIVOS M ´OVILES PARA USUARIOS DEL SISTEMA
INTEGRADO DE TRANSPORTE P ´UBLICO EN BOGOT ´A
JORGE LUIS CANDAMIL ACEVEDO Cod 20081025012 JULIAN ORLANDO JARAMILLO CHAWEZ Cod 20081025054
Proyecto de Grado
Director: Paulo Cesar Coronado
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS
FACULTAD DE INGENIER´IA
INGENIER´IA CATASTRAL Y GEODESIA
Dedicado a nuestras familias, padres, hermanos, tios, abuelos, primos y amigos que hicieron parte de este proceso y que con su apoyo incondicional hemos alcanzado esta meta.
Agradecimientos
A nuestro director Paulo Cesar Coronado por su apoyo e inter´es en la realizaci´on de este trabajo y por haber dedicado parte de su tiempo en darnos sus mejores consejos. Nuestras mas sincera gratitud.
Al profesor Diego Pajarito, en sus clases de sistemas de informaci´on geogr´afica e interfaces nos dio las bases de esta idea, convirti´endose un apoyo acad´emico a largo del desarrollo de esta aplicaci´on.
A Edgar Macas, Ingeniero de la universidad Nacional de Loja Ecuador, el cual dedic´o su tiempo para guiarnos en el desarrollo de este trabajo. Muchas Gracias
A Ana Maria Pulido, estamos muy agradecidos por su aporte con el dise˜no y presen-taci´on de esta aplicaci´on.
A nuestras familias, especialmente a nuestras madres que con apoyo, amor y sacrificio nos han ense˜nado a ser personas y gracias a ellas hemos llegado hasta este punto.
A nuestros amigos de la universidad y del colegio que por su sinceridad, compa˜ neris-mo y buen huneris-mor siempre estuvieron junto a nosotros respald´andonos.
A la Universidad Distrital y en especial al proyecto curricular de Ingenier´ıa Catastral y Geodesia por permitirnos formar no solo academicamente sino tambi´en en valores y ´etica.
A los revisores por sus valiosos comentarios y su gran disposici´on, estamos muy agradeci-dos.
Tabla de Contenido
1
1. Introducci´on 10
2. Objetivos 12
2.1. Objetivo General . . . 12
2.2. Objetivos Espec´ıficos . . . 12
3. Marco Te´orico 13 3.1. Sistema Integrado de Transporte (SITP) . . . 13
3.2. Realidad Aumentada . . . 16
3.2.1. Herramientas para la realidad aumentada . . . 18
3.3. Funcionamiento Realidad Aumentada . . . 21
3.4. Servidores Web . . . 24
3.5. Servidores Ftp . . . 27
3.6. Metodolog´ıa de trabajo . . . 30
4. Definici´on del Problema 32 4.1. Contexto del problema . . . 32
4.2. Formulaci´on del problema . . . 32
4.3. Soluci´on Propuesta . . . 32
4.4. An´alisis de herramientas . . . 33
4.4.1. SDK (Software Development Kit) . . . 34
4.4.2. API . . . 34
4.4.3. Framework . . . 34
4.5. Herramientas de Realidad Aumentada . . . 35
4.5.2. Wikitude SDK . . . 35
4.5.3. Layar . . . 36
4.5.4. Espira . . . 37
4.5.5. Mixare . . . 37
4.5.6. Appunta . . . 37
4.5.7. Junaio . . . 38
4.6. Android Studio . . . 38
4.7. Gradle . . . 39
4.8. Filezilla . . . 39
4.9. Datos Json . . . 40
4.10. JQuery . . . 40
5. Limitaciones 42 6. Productos e Impacto 43 7. Requerimientos 44 7.1. Definici´on de requerimientos . . . 44
7.1.1. Usuarios del sistema . . . 45
7.1.2. Identificaci´on de los casos de uso . . . 45
7.1.3. Diagrama de casos de uso . . . 46
7.1.4. Caso de Uso . . . 47
8. Arquitectura Y Dise˜no 48 8.1. Arquitectura Wikitude Software de Desarrollo (SDK) . . . 48
8.2. Importar Librer´ıa . . . 49
8.3.1. Launcher . . . 50
8.4. Puntos de Inter´es en ARcomp (POIs) . . . 52
8.5. Clases Utilizadas y caracter´ısticas . . . 54
8.5.1. AbstracArchitectCamActivity . . . 54
8.5.2. ActivityRA . . . 54
8.5.3. ArchitectViewHolderInterface . . . 54
8.5.4. LocationProvider . . . 55
8.5.5. MainActivity . . . 56
8.5.6. WikitudeSDKConstants . . . 56
8.6. Descripci´on Detallada de Puntos de Inter´es . . . 57
8.6.1. Marker . . . 57
8.6.2. Detalles . . . 58
8.7. Dise˜no de interfaz . . . 58
8.8. Vista de Aplicaci´on . . . 60
8.9. Diagramas de clases . . . 62
9. Implementaci´on 63 9.1. Evaluaci´on del lenguaje . . . 63
9.1.1. Android . . . 63
9.1.2. IOS . . . 64
9.2. Evaluaci´on de SDK de Realidad Aumentada Wikitude . . . 65
9.2.1. Layar . . . 66
9.3. Elecci´on del SDK y de librer´ıas . . . 67
10.Bitacora 70
11.Limitaciones 71
12.Conclusiones 72
13.Anexos 74
´
Indice de figuras
1. Distribuci´on de las trece zonas del Sitp. Pagina oficial Sitp . . . 13
2. Tabla de rutas Sitp. Pagina oficial Sitp . . . 15
3. Sistema Karma. Pagina oficial Sitp . . . 17
4. Ejemplo aplicaci´on Layar. https://www.layar.com . . . 21
5. Se˜nal paradero SITP. https://www.sitp.com . . . 21
6. Conexi´on a un servidor . . . 24
7. ARcomp . . . 43
8. Diagrama Caso de Uso . . . 46
9. Arquitectura Wikitude SDK . . . 48
10. Librer´ıa wikitudesdk . . . 49
11. Archivos .jar . . . 49
12. Permisos dentro del Androidmanifest.xml . . . 50
13. Nombre e imagen de la App . . . 50
14. Launcher ARcomp (http://es.clipartlogo.com/free/blue-bus.html) . . . 51
15. Imagen Launcher de App en Dispositivos . . . 51
16. Paradero o punto de recarga (MarkerId).( www.transmilenio.gov.co) . . . . 52
17. Estructura myjsondata. POIs . . . 53
18. Estructura Clases java para RA . . . 54
19. M´etodo getPoiInformation . . . 55
20. M´etodo para la localizaci´on. . . 55
21. Serial Licencia . . . 56
22. M´etodos respecto a la imagen de selecci´on y t´ıtulos . . . 57
24. Marker selected . . . 58
25. Indicador . . . 58
26. Funci´on para llamar myjsondata . . . 59
27. Layout - Activitymain . . . 59
28. Visor Marker de Paraderos y puntos de Recarga . . . 60
29. Visor Marker de Paraderos y cuadro de detalle de cada punto de inter´es . . 60
30. Detalle de punto de recarga tullave . . . 61
31. Cinco Clases y una Interfaz . . . 62
32. Capa con layar . . . 67
33. Bitacora de Proyecto . . . 70
´
Indice de cuadros
1. Comparaci´on Apps RA . . . 38
2. Tipos de Requerimientos . . . 45
1.
Introducci´
on
La Realidad Aumentada (RA) combina tanto elementos del mundo real como del virtual en una misma experiencia. Descubre im´agenes, videos, sonidos y animaciones 3D simple-mente usando la c´amara y los sensores de un dispositivo m´ovil.
La RA permite interactuar con los usuarios ya existentes adem´as de obtener nueva audien-cia a un nuevo nivel. Dada la demanda e innovaci´on de las nuevas tecnolog´ıas aplicadas para los usuarios que las usan a diario, es de suma importancia vincular las acciones diarias b´asicas como la planeaci´on de desplazarse de un lado a otro de la ciudad. En Bogot´a el poco conocimiento de las diferentes rutas del SITP y la vinculaci´on de los dem´as sistemas de transporte p´ublico de la ciudad como el Transmilenio, dificultan la planeaci´on de los viajes que se realizan en la ciudad, obligando a los usuarios a tomar el Transmilenio o los buses de transporte p´ublico, aumentando la demanda y colapsando estos dos sistemas; para mitigar el colapso de las estaciones y buses del transporte p´ublico y fomentar el uso de los Buses del SITP, basta con que los usuarios puedan acceder a sus dispositivos m´oviles y consulten la informaci´on acerca de las diferentes rutas y puntos de acceso (recarga) a dicho sistema de transporte a su alrededor, para optimizar el uso de la movilidad de la ciudad y mitigar la sobre carga de usuarios de los otros dos sistemas de transporte que existen en la ciudad.
Con la creaci´on de una aplicaci´on de Realidad aumentada que vincule la informaci´on exis-tente de las rutas, paraderos, horarios y puntos de accesos, el presente proyecto pretende mitigar y establecer las pautas para el desarrollo de nuevas aplicaciones que usen los Geo-datos para relacionar, marcar la pauta para el uso de estos mismos y mejorar la movilidad de la ciudad, haciendo que los usuarios planeen mejor su desplazamiento y optimicen el uso del SITP; aunque existen diferentes tipos de aplicaciones que permiten planear y con-sultar la informaci´on de los paraderos del SITP, no son interactivos con el usuario, dado que solo despliegan la informaci´on del viaje en un mapa en 2D con la ruta a seguir. Se pretende con la realizaci´on de la aplicaci´on de Realidad aumentada, que el usuario conozca los diferentes paraderos y qu´e rutas pasan cerca de su ubicaci´on, simplemente haciendo un escaneo y un barrido con la c´amara que posee el Smartphone, para as´ı poder planificar su trayecto de una manera ´agil y sencilla.
La ejecuci´on del presente proyecto pretende determinar el uso y manejos de la informaci´on del SITP usando los Geodatos, con el apoyo de los diferentes Sistemas de informaci´on Geogr´afica ya existentes, para que pueda hacer m´as ´util la informaci´on y brindar m´as posibilidades de consulta a los interesados, permitiendo enfocarse en los datos de inter´es. El trabajo espera ampliar las formas de brindar la informaci´on obtenida en el estudio y que un mayor n´umero de usuarios pueda acceder a ella. La creaci´on de la aplicaci´on que desarrolla con el fin de ser interactiva para los usuarios del SITP fomentando el uso de
este mismo y as´ı poder contribuir con la descongesti´on que se genera en la ciudad por el volumen de usuarios que acceden a los diferentes tipos de sistemas de transporte.
2.
Objetivos
2.1. Objetivo General
Generar un prototipo como herramienta tecnol´ogica de f´acil consulta y eficiente comuni-caci´on para los dispositivos m´oviles, mostrando los diferentes puntos de acceso y rutas que se encuentran ubicadas sobre la carrera 13 entre calles 39 y 45 de la ciudad de Bogot´a per-tenecientes al sistema integrado de transporte p´ublico mediante Realidad Aumentada.
2.2. Objetivos Espec´ıficos
Evaluar las librer´ıas y API de desarrollo que implementan realidad aumentada con el fin de identificar las fortalezas a la hora de mejorar la comunicaci´on con el usuario.
Dise˜nar los servicios Web y/o Sistema de informaci´on que soporte la librer´ıa para los diferentes dispositivos m´oviles.
Evaluar las fuentes de informaci´on oficiales sobre rutas, paraderos y puntos de recarga con el fin de establecer los posibles cambios para ajustarse al esquema de Realidad Aumentada.
3.
Marco Te´
orico
3.1. Sistema Integrado de Transporte (SITP)
El Sistema Integrado de Transporte P´ublico (SITP), es el sistema de transporte de Bo-got´a que tiene como objetivo integrar, reducir y modernizar el n´umero de empresas pres-tadoras del servicio a s´olo 13 las cuales operan en igual n´umero de zonas en las que la ciudad est´a dividida (m´as una zona neutra). El Sistema Integrado de Transporte P´ ubli-co ubli-comprende las acciones para la articulaci´on, vinculaci´on y operaci´on integrada de los diferentes modos de transporte p´ublico, las instituciones o entidades creadas para la pla-neaci´on, la organizaci´on, el control del tr´afico y el transporte p´ublico, la infraestructura requerida para la accesibilidad, circulaci´on y el recaudo del sistema.
Para entender c´omo funciona el Sistema integrado de Transporte Publico se hace necesa-rio, conceptualizar la estructuraci´on planteada, por la alcald´ıa mayor de Bogot´a D.C. El SITP organiza a Bogot´a en trece zonas operacionales y una zona neutral, con el fin de facilitar la operaci´on de cada uno de los operadores (concesionarios) del sistema y mejorar el uso del servicio a toda la ciudadan´ıa.
Figura 1: Distribuci´on de las trece zonas del Sitp. Pagina oficial Sitp
Los paraderos del SITP se ubican estrat´egicamente en diferentes puntos de la ciudad y son los ´unicos puntos autorizados donde un bus del SITP puede detenerse y el usuario puede
tomar un servicio. Estos constan de una se˜nal y una l´ınea amarilla.
Se˜nales
Las se˜nales son estructuras (altura aprox. de 3600mm) instaladas sobre la v´ıa o adya-centes a ella. De acuerdo con la cantidad de rutas disponibles en un paradero, las se˜nales se dividen en 5 tipos:
Tipo 1 : De 1 a 2 rutas
Tipo 2 : De 3 a 5 rutas
Tipo 3 : De 6 a 8 rutas
Tipo 4 : De 9 a 11 rutas
Tipo 5 : De 12 a 20 rutas
Tabla de Ruta
La tabla de ruta permite encontrar la informaci´on sobre el trayecto de una ruta del SITP (urbana, complementaria y/o especial); mostrando los lugares por los cuales pasa la ruta, v´ıas principales, barrios o hitos. Todas las rutas se identifican con el n´umero o c´odigo ubi-cado en la parte superior y en seguida se muestra el nombre del destino, de mayor tama˜no que los dem´as hitos, esto con el fin de reconocer m´as f´acilmente la ruta y a donde se dirige.
Tabla de Ruta del Servicio Urbano
Algunas rutas del servicio urbano pueden requerir m´as de un rutero debido a la longi-tud de la ruta. La informaci´on contenida en el rutero incluye el c´odigo de la ruta y el nombre del destino. Posteriormente su estructura se divide en dos columnas, la de la iz-quierda presenta los corredores principales y destacados por donde transita la ruta y la columna de la derecha te muestra los hitos o lugares reconocidos cercanos a su recorrido.
Figura 2: Tabla de rutas Sitp. Pagina oficial Sitp
3.2. Realidad Aumentada
El concepto tiene sus antecedentes en el de Realidad Mezclada que fue definido por primera vez por Milgram y Kishino (1994) a partir del continuo realidad-virtualidad, com´unmente conocido como Continuo de Milgram. Seg´un este continuo, dependiendo de la cantidad de entorno sint´etico generado por ordenador, se puede establecer una clasificaci´on que va desde el completamente real al completamente virtual, pasando por estados intermedios de realidad aumentada (RA), y virtualidad aumentada (VA)1.
La ´ultima moda en tecnolog´ıa en los dispositivos m´oviles, realidad aumentada (AR) ha existido durante muchos a˜nos, anterior a la era de los tel´efonos inteligentes. AR tiene como objetivo complementar la informaci´on en capas en la parte superior de una imagen real, como se ve a trav´es de la c´amara de un dispositivo m´ovil. La imagen resultante puede visualizarse en la pantalla. Todo esto ha sido posible gracias a una serie de tecnolog´ıas que ahora se encuentran en los tel´efonos inteligentes y dispositivos de tableta. Estos incluyen sensores como aceler´ometros y GPS, pantallas grandes claros con capacidades multit´actiles, procesadores m´as r´apidos y unidades de procesamiento gr´afico (GPU), y altas velocidades de Internet. Estas tecnolog´ıas no fueron dise˜nadas espec´ıficamente con AR en mente. Por lo tanto, el concepto presentar´a desaf´ıos para cualquier desarrollador de aplicaciones que trabajan para crear software ´util que realmente puede ser descrito como la realidad au-mentada. En los ´ultimos a˜nos una serie de aplicaciones de RA se han puesto a disposici´on para dispositivos Android y iOS. Muchos de ´estos son principalmente relacionados con el marketing y la AR es vista como una plataforma ideal. Si usted quiere encontrar la ubi-caci´on del cajero autom´atico m´as cercano, banco o un restaurante, por ejemplo, entonces AR puede ofrecer una forma pr´actica de encontrarlos y divertida. Aplicaciones basadas en GPS se aprovechan de las herramientas que ya se encuentran en su tel´efono inteligente Sistema de Posicionamiento Global (GPS).
En el a˜no 1990 Caudell acu˜n´o el t´ermino “augmented reality” para referirse a un sis-tema de montaje de paneles en el que estaba trabajando en Boeing, el sissis-tema consist´ıa en un dispositivo HMD (Head-mounted display) que guiaba al operador para el montaje correcto de los cables de un sistema.
En 1994 Feiner, MacIntyre y Seligmann presentan el prototipo de su sistema KARMA para ayudar al mantenimiento de una impresora l´aser.
1
XVI Congreso Nacional de las tecnolog´ıas de la informaci´on Geogr´afica. Realidad aumentada para el aprendizaje de la geograf´ıa: Geoalcoi, 2014.
Figura 3: Sistema Karma. Pagina oficial Sitp
En 1999 Kato desarrolla ARToolkit, la importancia de esta librer´ıa es clave ya que seg´un Zope (2012): “fue una de las primera librer´ıas de realidad aumentada que surgieron, sien-do un referente a seguir y, de hecho, hoy en d´ıa sigue us´andose (librer´ıas basadas en ARToolkit) y tiene variantes adaptadas a los lenguajes m´as comunes como Java o Flash”. ARToolkit es portado a Flash en 2009 (en la herramienta conocida como FLARToolkit).
En el a˜no 2000 Thomas desarrolla ARQuake (Interactive Outdoor Augmented Reality Collaboration System) basado en el c´elebre videojuego Quake y que puede ser jugado al aire libre en entornos reales.
En el a˜no 2008 sale al mercado el navegador de RA wikitude (Torres, 2012), l´ıder del mercado. Posteriormente, en 2009, aparecen otras alternativas como Layar o junaio. Hoy en d´ıa hay m´ultiples opciones de este tipo de software de geolocalizaci´on con RA.
En el informe sobre realidad virtual de Durlach y Mavor (1995) se habla de la RA co-mo sistemas en los cuales entornos reales y virtuales se combinan, aunque esta definici´on es sencilla adolece de ciertas carencias ya que nos llevar´ıa a catalogar algunos sistemas de RA cuando realmente no lo son. Tal y como ejemplifica Reinoso (2013), si pensamos en la previsi´on del tiempo que se ofrece en la televisi´on todos los d´ıas; ¿es RA ese mapa sobre el que el presentador se˜nala el tiempo que va a hacer en cada parte del pa´ıs? La respuesta es que no aunque podr´ıa caber en lo que nos ofrece esta primera aproximaci´on.
Otros autores ofrecen elaboraciones del concepto m´as complejas que contienen m´as ele-mentos de discernimiento. As´ı, por ejemplo De Pedro (2011) explica la RA como “aquella tecnolog´ıa capaz de complementar la percepci´on e interacci´on con el mundo real, brindando al usuario un escenario real aumentado con informaci´on adicional generada por ordena-dor. De este modo, la realidad f´ısica se combina con elementos virtuales disponi´endose de una realidad mixta en tiempo real” (p. 301). En esta definici´on, mucho m´as amplia, observamos la aparici´on de conceptos de gran trascendencia en los entornos de RA como son la interacci´on, la realidad mixta, sobre la que volveremos m´as adelante, o el tiempo real.
Uno de los gur´us de la RA, Kato, da lo que ´el delimita como una definici´on funcional de la RA (´unicamente se fija en para qu´e sirve la RA) y nos dice que es: .objetos virtuales o anotaciones que pueden ser superpuestos en el mundo real como si realmente existieran” (Kato, 2010). Aunque sencilla y f´acil de entender, esta afirmaci´on sobre la RA incluye los mismos elementos que la anterior pero comprimidos en esa expresi´on de “como si real-mente existieran”, obviareal-mente en una frase tan corta no se puede establecer una discusi´on sobre todos los conceptos implicados.
3.2.1. Herramientas para la realidad aumentada
2 En este trabajo se aborda el tema de la Realidad Aumentada (RA), que es una estrategia tecnol´ogica poco conocida y usada, debido a que para su uso es necesario integrar varias tecnolog´ıas, lo cual se ha hecho a trav´es de dispositivos especializados.
Para que pueda darse la Realidad Aumentada, hacen falta cinco componentes:
C´amara : Para poder activar cualquier sistema de Realidad Aumentada necesita-mos una c´amara que capte la realidad y sea la fuente de informaci´on real para la aplicaci´on.
Marcador : El marcador es el elemento que activar´a la aplicaci´on de Realidad Aumentada. Puede ser de varios tipos: una imagen que captemos con la c´amara, o simplemente un punto geogr´afico que al aproximarnos, inicie una secuencia de Realidad Aumentada.
GPS: Permite el posicionamiento geogr´afico del punto o los puntos de inter´es (Point Of Interest -POI).
Br´ujula digital : Es el elemento que hace posible la orientaci´on en el espacio
Pantalla: Es imprescindible contar con una pantalla con la que sea posible visualizar la informaci´on aumentada.
Geodatos: son aquellos datos espaciales georreferenciados, con informaci´on geogr´ afi-ca (datos alfanum´ericos) que se encuentra asociada por un identificador com´un a los
2Herramientas de desarrollo libres para aplicaciones de Realidad Aumentada con Android, Universidad
Polit´ecnica de Valencia, 2012.
objetos gr´aficos de los mapas digitales. De esta forma, se˜nalando un objeto se cono-cen sus atributos e, inversamente, preguntando por un registro de la base de datos se puede saber su localizaci´on en la cartograf´ıa.
Servicio basado en localizaci´on ´o LBS (Location Based Services): Hacen referencia a Servicios Basados en Localizaci´on o para algunos autores simplemente servicios de localizaci´on.3
Conexi´on de datos: Es vital que el dispositivo m´ovil tenga acceso a internet.
Software de Realidad Aumentada: El ´ultimo elemento es el software o programa inform´atico que interprete la aplicaci´on y la reproduzca en el ordenador o m´ovil.
Existen diferentes tipos de Realidad Aumentada: por reconocimiento y por geolocalizaci´on. Y, dependiendo del uso que se le quiera dar, conviene utilizar uno u otro tipo. Para ello hay multitud de programas y aplicaciones que permiten la creaci´on de una propia Realidad Aumentada.
Mixare: (mix Augmented Reality Engine) es un framework de c´odigo abierto para RA, publicada bajo la licencia GPLv3 3. Mixare est´a disponible para sistemas An-droid y para iPhone.
Este framework permite construir aplicaciones completas y proporciona funciones para asociar coordenadas espaciales y texto. Es decir, su funcionalidad se resume a permitir asociar texto a localizaciones mediante posicionamiento GPS y acceso a datos por conexi´on de red. Las visualizaciones de Mixare est´an limitadas a cajas de texto e im´agenes 2D.
AndAR:AndAR es un SDK de c´odigo abierto para el desarrollo de aplicaciones de RA para Android basadas en el reconocimiento de marcadores [ANDAR 12]. Utiliza marcadores del tipo ARToolKit. Permite la carga de objetos 3D con formato .obj. Esta librer´ıa se presenta con m´as detalle en el apartado 3.2 y posteriores.
Layar Creator: Esta aplicaci´on permite crear contenido aumentado a trav´es del escaneo de im´agenes, tal y como se hace al escanear un c´odigo QR o BIDI.
Metaio: Mobile SDK es una plataforma de desarrollo de aplicaciones de RA para dispositivos Android e iOS creada por la empresa Metaio en Alemania. LA empresa dispone de m´as de 10 a˜nos de experiencia en el desarrollo de esta tecnolog´ıa y po-see otras plataformas de desarrollo para PC y Web. Las aplicaciones se basan en el 3
http://www.positioningtechniques.eu/
reconocimiento de marcas naturales, e integra la gravedad en los m´odulos de reco-nocimiento para a˜nadir precisi´on.
El c´odigo del SDK para m´oviles ha sido liberado recientemente. Este incluye un mo-tor de renderizado que soporta distintos formatos 3D (.md2 animado y .obj est´atico). Tambi´en puede utilizarse con Unity 3D aunque requiere adquirir su licencia. Este SDK es presentado con m´as detalle en el apartado 3.5 y posteriores.
Aumentaty Author: : Permite generar contenidos de Realidad Aumentada tanto en Windows como en Mac. opini´on, es la mejor manera para generar contenidos de RA en Windows y Mac.
BuildAR: Adem´as de los contenidos, tambi´en permite crear nuestro propio marca-dor.
ARSpot: Permite crear escenas de Realidad Aumentada.
La Realidad Aumentada Geo localizada (en ingl´es Augmented Reality o AR) consiste en superponer informaci´on sobre im´agenes en tiempo real. Permite visualizar lo que la c´amara del m´ovil capta, superponiendo puntos de inter´es de cualquier tema. La Realidad Aumentada para dispositivos m´oviles precisa de terminales de ´ultima generaci´on, que est´en dotados de c´amara, GPS y br´ujula digital, as´ı como de conexi´on permanente a Internet. Para desarrollarlo utilizamos la app gratuita Layar.
Los Servicios Basados en Localizaci´on buscan ofrecer un servicio personalizado a los usua-rios bas´andose en la mayor´ıa de situaciones en informaci´on de ubicaci´on geogr´afica de estos. Para su operaci´on utiliza tecnolog´ıa de Sistemas de Informaci´on Geogr´afica, alguna tecnolog´ıa de posicionamiento bien sea de lado cliente (ej GPS, WiFi, etc) o de lado ser-vidor (ej. servicio de posicionamiento suministrado por el operador de la red) y tecnolog´ıa de comunicaci´on de redes para transmitir informaci´on hacia una aplicaci´on LBS que pueda procesar y responder la solicitud.
3.3. Funcionamiento Realidad Aumentada
Cualquier aplicaci´on de realidad aumentada RA se puede estructurar en 4 etapas:
Captura del entorno real
Reconocimiento y tracking del marcador, target o geo posicionamiento.
Renderizaci´on de los objetos virtuales.
Visualizaci´on o superposici´on del mundo real y virtual.
Figura 4: Ejemplo aplicaci´on Layar. https://www.layar.com
Utilizando los sensores integrados en los dispositivos m´oviles se analiza la posici´on del usuario (GPS) y le ofrece informaci´on de los puntos de inter´es cercanos a ´el (museos, monumentos, restaurantes, etc) que para este caso ser´an los paraderos del SITP.
Figura 5: Se˜nal paradero SITP. https://www.sitp.com
La RA unida a la Geolocalizaci´on permite la creaci´on de aplicaciones de gran calidad, di-se˜no y usabilidad, con una apariencia diferencial y orientada a cada usuario en particular. La combinaci´on de ambas tecnolog´ıas se convierte en un potente aliado para completar los contenidos de todo tipo de Apps en las que la informaci´on digital enriquezca la funcio-nalidad de una aplicaci´on que se sirva de la ubicaci´on del usuario: como gu´ıas tur´ısticas,
de ocio o de restaurantes; o para localizar f´acilmente cualquier tipo de servicio de ayuda al ciudadano como paradas de metro o autob´us; o servicios de inter´es general como gaso-lineras, parkings, cajeros autom´aticos, farmacias, comercios, etc.
Para poder desarrollar la interfaz de realidad aumentada Geo localizada hay que entender algunos conceptos, los cuales ser´an explicados brevemente y se ir´an desarrollando a lo largo de la tesis, los conceptos a tener en cuenta son:
Reality View
Se refiere a la secuencia de video producido por la c´amara del Smartphone La apli-caci´on de RA captura im´agenes de la secuencia de video, aument´andolo con objetos virtuales para as´ı crear la imagen aumentada.
Registration Tracking
Describe el m´etodo para alinear un objeto virtual con las coordenadas 3D en la vis-ta real. Un aspecto imporvis-tante en RA es cu´an realista integra la aumentaci´on en el mundo real El sw debe derivar las coordenadas reales del mundo a partir de las im´agenes de la c´amara. Este m´etodo se conoce como Registration y usa distintos m´etodos de Computer Vision.
Para las aplicaciones en smartphones con Realidad Aumentada geo-localizada, el tracking de los objetos involucra el uso de sensores de localidad como el GPS, el comp´as digital y el aceler´ometro Otras aplicaciones pueden usar sistema de recono-cimiento (optical tracking) o una combinaci´on de ambos.
Punto de Inter´es (Point of Interest)
Se refiere a un item de datos individual usualmente asociado con una localidad geogr´afica (longitud, latitud, altitud) o un patr´on visual (marcador, imagen, etc.) que puede ser renderizado de alguna forma por la aplicaci´on de RA, El tipo de datos POI debe proveer una descripci´on de la localidad o una imagen de referencia a ser usada en el tracking y el tipo de contenido a ser renderizado. Normalmente este contenido no es parte del POI sino un enlace donde se encuentra el contenido.
Objeto Virtual
Alg´un tipo de contenido digital que es renderizado por la aplicaci´on y superpuesto en la vista real. Incluye modelos 3D, imagenes 2D, iconos y texto.
Como industria pionera, Layar mantiene una de las plataformas de realidad aumen-tada m´ovil m´as grande con miles de desarrolladores y de layers de contenido y con m´as de 10 millones de instalaciones del Navegador de Realidad Aumentada Uno de
los objetivos de la empresa es que la RA est´e disponible para todo el mundo. Se basa en layers o capas Los layers en la plataforma Layar incluyen varios tipos de experien-cias con interacci´on , objetos 3D y animaci´on Layers basados en localidad ayudan al usuario a encontrar sitios cercanos como caf´es, tiendas, negocios, hist´oricos, museos. El navegador hace uso de:
• La c´amara interna del m´ovil
• GPS
• Acelerometro
• Brujula
3.4. Servidores Web
Un servidor es un nodo que forma parte de una red y al tiempo provee servicios a otros nodos denominados clientes.
Es una aplicaci´on inform´atica o programa que realiza tareas en beneficio de otras aplica-ciones llamados clientes. Algunos servicios muy comunes son los servicios de archivos, que permiten a usuarios almacenar y acceder a los archivos de una computadora y los servicios de aplicaciones, que realizan tareas en beneficio directo del usuario final. Existen ordena-dores que cumplen simult´aneamente las funciones de cliente y de servidor. Una maquina servidor no es m´as que una que suministra servicios a otras m´aquinas.
Funciones
La manera m´as simple de explicar c´omo funciona un servidor web se da por media la conexi´on de un PC a internet. El PC utiliza un navegador web, este a su vez se conecta al servidor y solicita la p´agina. El servidor env´ıa la p´agina HTML solicitada, dando como resultado poder visualizar la informaci´on requerida en el computador. Ver imagen
Figura 6: Conexi´on a un servidor
El navegador divide la URL (identificador de recursos uniforme) en tres partes4
El protocolo (“http”).
El nombre del servidor (www.oocities.com)
La ruta (SunsetStrip/Ampitheatre/5064)
4Servidores web - slideshare.net/2013maquerajuan/que-es-un-servidor-pdf-personalizada
Cada m´aquina en internet tiene una direcci´on IP ´unica. Para que las maquinas en in-ternet funcionen, todo lo que se necesita es una direcci´on IP para poder establecer una comunicaci´on con el servidor. Estas direcciones IP est´an compuestas por n´umeros; para transformar estas a nombres, se utilizan un grupo de servidores llamados Domain Name Servers (DNS).
Los servidores aceptan conexiones desde puertos exteriores y si un firewall no lo est´a pro-tegiendo permite conectarse a ´el y utilizar el respectivo servidor.
La mayor´ıa de servidores a˜naden niveles de seguridad a sus tareas. Algunas presentan una ventana d dialogo que pregunta nombre de usuario y contrase˜na. El servidor deja que el due˜no o el administrador del servidor mantengan una lista de nombres y contrase˜nas para las personas a las que se les permite ver la p´agina y el servidor deja que solo aquellas personas que poseen la contrase˜na tengan acceso. Los servidores m´as avanzados a˜naden seguridad para permitir una conexi´on encriptada entre el servidor y el navegador.
Tipos de Servidores
Los tipos comunes de servidores son los que almacenan varios tipos de archivos y los distribuye a otros clientes en la red.
Servidor de Impresiones: Controla una o m´as impresoras y acepta trabajos de im-presi´on de otros clientes de la red.
Servidor de correo: Almacena, env´ıa, recibe, en ruta y realiza operaciones relaciona-das con el correo electr´onico para los clientes de la red.
Servidor de Fax: almacena, env´ıa, recibe en ruta y realiza otras funciones necesarias para la transmisi´on, la recepci´on y la distribuci´on apropiadas de los fax.
Servidor de telefon´ıa: realiza funciones relacionadas con la telefon´ıa, como es la de contestador autom´atico, realizando las funciones de un sistema interactivo para la respuesta de la voz, almacenando los mensajes de voz, encaminando las llamadas y controlando tambi´en la red o el internet.
Servidor Proxy: realiza cierto tipo de funciones a nombre de otros clientes en la red para aumentar el funcionamiento de ciertas operaciones, tambi´en proporciona servicios de seguridad, o sea, incluye un cortafuegos. Permite administrar el acceso a internet en una red de computadoras permitiendo o negando el acceso a diferentes sitios web.
Servidor del acceso remoto (RAS): controla las l´ıneas de modem de los monitores u otros canales de comunicaci´on de la red para que las peticiones conecten con la red de una posici´on remota, responde llamadas telef´onicas entrantes o reconoce la petici´on de la red y realiza la autentificaci´on necesaria y otros procedimientos necesarios para registrar a un usuario en la red.
Servidor de uso: realiza la parte l´ogica de la inform´atica o del negocio de un uso del cliente, aceptando las instrucciones para que se realicen las operaciones de un sitio de trabajo y sirviendo los resultados a su vez al sitio de trabajo, mientras que el sitio de trabajo realiza la interfaz operadora o la porci´on de GUI del procesador (l´ogica) que se requiere para trabajar correctamente.
Servidor web: almacena documentos HTML, im´agenes, archivos de texto, escrituras y dem´as material web compuesto por datos y distribuye este contenido a clientes que la piden en la red.
Servidor de base de Datos: provee servicios de bases de datos a otros programas u otras computadoras, como es definido por el modelo cliente – servidor.
Servidor de reserva: tiene el software de reserva de la red instalado y tiene cantidades grandes de almacenamiento de la red en discos duros u otras formas del almacena-miento, disponibles para que se utilice con el fin de asegurarse de que la p´erdida de un servidor principal no afecte a la red. Esta t´ecnica tambi´en es denominada clustering.
Servidor de Seguridad: Tiene software especializado para detener intrusiones mali-ciosas, normalmente tienen antivirus, antispyware, antimalware, adem´as de contar con cortafuegos redundantes de diversos niveles y/o capas para evitar ataques, los servidores de seguridad var´ıan dependiendo de su utilizaci´on e importancia.
3.5. Servidores Ftp
FTP (siglas en ingl´es de File Transfer Protocol, ’Protocolo de Transferencia de Archivos’) en inform´atica, es un protocolo de red para la transferencia de archivos entre sistemas conectados a una red TCP (Transmission Control Protocol), basado en la arquitectura cliente-servidor. Desde un equipo cliente se puede conectar a un servidor para descargar archivos desde ´el o para enviarle archivos, independientemente del sistema operativo uti-lizado en cada equipo.
El servicio FTP es ofrecido por la capa de aplicaci´on del modelo de capas de red TCP/IP al usuario, utilizando normalmente el puerto de red 20 y el 21. Un problema b´asico de FTP es que est´a pensado para ofrecer la m´axima velocidad en la conexi´on, pero no la m´axima seguridad, ya que todo el intercambio de informaci´on, desde el login y password del usua-rio en el servidor hasta la transferencia de cualquier archivo, se realiza en texto plano sin ning´un tipo de cifrado, con lo que un posible atacante puede capturar este tr´afico, acceder al servidor y/o apropiarse de los archivos transferidos.
Para solucionar este problema son de gran utilidad aplicaciones como SCP y SFTP, in-cluidas en el paquete SSH, que permiten transferir archivos pero cifrando todo el tr´afico.
Servidor FTP
Un servidor FTP es un programa especial que se ejecuta en un equipo servidor nor-malmente conectado a Internet (aunque puede estar conectado a otros tipos de redes, LAN,MAN, etc.). Su funci´on es permitir el intercambio de datos entre diferentes servido-res/ordenadores.
Por lo general, los programas servidores FTP no suelen encontrarse en los ordenadores personales, por lo que un usuario normalmente utilizar´a el FTP para conectarse remota-mente a uno y as´ı intercambiar informaci´on con ´el.
Las aplicaciones m´as comunes de los servidores FTP suelen ser el alojamiento web, en el que sus clientes utilizan el servicio para subir sus p´aginas web y sus archivos correspon-dientes; o como servidor de backup (copia de seguridad) de los archivos importantes que pueda tener una empresa. Para ello, existen protocolos de comunicaci´on FTP para que los datos se transmitan cifrados, como el SFTP (Secure File Transfer Protocol).
Cliente FTP
Cuando un navegador no est´a equipado con la funci´on FTP, o si se quiere cargar archivos en un ordenador remoto, se necesitar´a utilizar un programa cliente FTP. Un cliente FTP es un programa que se instala en el ordenador del usuario, y que emplea el protocolo FTP para conectarse a un servidor FTP y transferir archivos, ya sea para descargarlos o para
subirlos. Para utilizar un cliente FTP, se necesita conocer el nombre del archivo, el orde-nador en que reside (servidor, en el caso de descarga de archivos), el ordeorde-nador al que se quiere transferir el archivo (en caso de querer subirlo nosotros al servidor), y la carpeta en la que se encuentra.
Algunos clientes de FTP b´asicos en modo consola vienen integrados en los sistemas ope-rativos, incluyendo Microsoft Windows, DOS, GNU/Linux y Unix. Sin embargo, hay dis-ponibles clientes con opciones a˜nadidas e interfaz gr´afica. Aunque muchos navegadores tienen ya integrado FTP, es m´as confiable a la hora de conectarse con servidores FTP no an´onimos utilizar un programa cliente.
Acceso An´onimo
Los servidores FTP an´onimos ofrecen sus servicios libremente a todos los usuarios, permi-ten acceder a sus archivos sin necesidad de permi-tener un ’USER ID’ o una cuenta de usuario. Es la manera m´as c´omoda fuera del servicio web de permitir que todo el mundo tenga acceso a cierta informaci´on sin que para ello el administrador de un sistema tenga que crear una cuenta para cada usuario.
Si un servidor posee servicio ’FTP anonymous’ solamente con teclear la palabra((anonymous)), cuando pregunte por tu usuario tendr´as acceso a ese sistema. No se necesita ninguna con-trase˜na preestablecida, aunque tendr´as que introducir una s´olo para ese momento, nor-malmente se suele utilizar la direcci´on de correo electr´onico propia.
Solamente con eso se consigue acceso a los archivos del FTP, aunque con menos privile-gios que un usuario normal. Normalmente solo podr´as leer y copiar los archivos que sean p´ublicos, as´ı indicados por el administrador del servidor al que nos queramos conectar. Normalmente, se utiliza un servidor FTP an´onimo para depositar grandes archivos que no tienen utilidad si no son transferidos a la m´aquina del usuario, como por ejemplo pro-gramas, y se reservan los servidores de p´aginas web (HTTP) para almacenar informaci´on textual destinada a la lectura en l´ınea.
Acceso de usuario
Si se desea tener privilegios de acceso a cualquier parte del sistema de archivos del servi-dor FTP, de modificaci´on de archivos existentes, y de posibilidad de subir nuestros propios archivos, generalmente se suele realizar mediante una cuenta de usuario. En el servidor se guarda la informaci´on de las distintas cuentas de usuario que pueden acceder a ´el, de manera que para iniciar una sesi´on FTP debemos introducir una autentificaci´on (en ingl´es: login) y una contrase˜na (en ingl´es: password) que nos identifica un´ıvocamente.
Cliente FTP basado en Web
a trav´es de nuestro navegador web sin necesidad de tener otra aplicaci´on para ello. El usuario accede a un servidor web (HTTP) que lista los contenidos de un servidor FTP. El usuario se conecta mediante HTTP a un servidor web, y el servidor web se conecta mediante FTP al servidor FTP. El servidor web act´ua de intermediario haciendo pasar la informaci´on desde el servidor FTP en los puertos 20 y 21 hacia el puerto 80 HTTP que ve el usuario.
Siempre hay momentos en que nos encontramos fuera de casa, no llevamos el ordenador port´atil encima y necesitamos realizar alguna tarea urgente desde un ordenador de acceso p´ublico, de un amigo, del trabajo, la universidad, etc. Lo m´as com´un es que no est´en instaladas las aplicaciones que necesitamos y en muchos casos hasta carecemos de los per-misos necesarios para realizar su instalaci´on. Otras veces estamos detr´as de un proxy o cortafuegos que no nos permite acceder a servidores FTP externos.
Al disponer de un cliente FTP basado en Web podemos acceder al servidor FTP remoto como si estuvi´eramos realizando cualquier otro tipo de navegaci´on web. A trav´es de un cliente FTP basado en Web podr´as, crear, copiar, renombrar y eliminar archivos y direc-torios. Cambiar permisos, editar, ver, subir y descargar archivos, as´ı como cualquier otra funci´on del protocolo FTP que el servidor FTP remoto permita.
Acceso de invitado
El acceso sin restricciones al servidor que proporcionan las cuentas de usuario implica problemas de seguridad, lo que ha dado lugar a un tercer tipo de acceso FTP denomina-do invitadenomina-do (guest), que se puede contemplar como una mezcla de los denomina-dos anteriores. La idea de este mecanismo es la siguiente: se trata de permitir que cada usuario conecte a la m´aquina mediante su login y su password, pero evitando que tenga acceso a partes del sistema de archivos que no necesita para realizar su trabajo, de esta forma acceder´a a un entorno restringido, algo muy similar a lo que sucede en los accesos an´onimos, pero con m´as privilegios.
3.6. Metodolog´ıa de trabajo
Para alcanzar los objetivos propuestos fue necesario establecer los siguientes pasos a desa-rrollar de forma eficiente y organizada:
Nivel de Investigaci´on
Dise˜no de aplicaci´on de realidad aumentada a partir del fortalecimiento de elementos te´oricos vistos durante las asignaturas de Programaci´on y los sistemas de informaci´on geogr´afica.
Reunir la informaci´on referente a los paraderos del sistema integrado de transporte p´ublico ubicados dentro de la carrera 13 entre la Av calle 39 y calle 45, con el fin de determinar las potencialidades y deficiencias de los datos.
Dise˜no de la Investigaci´on
Recopilar y ejecutar las herramientas principales para la creaci´on del servidor web sencillo, que ser´a el responsable de alojar la web de la aplicaci´on as´ı como la base de datos.
Manipular la herramienta de desarrollo Android SDK (Software Development Kit) basadas en las aplicaciones de realidad aumentada para smarthphones. Esto incluye un depurador de c´odigo, librer´ıas, simulador de dispositivos m´oviles, documentaci´on, ejemplos de c´odigo y tutoriales.
Dise˜no de la base de datos estructurando los requerimientos del sistema, sobre los cuales se desarrollaran las herramientas y aplicaciones teniendo en cuenta los intere-ses y necesidades de los usuarios.
Dise˜no de arquitectura, elecci´on del hardware y software que se ajuste mejor a cum-plir con los objetivos de forma clara y ´util a los posibles futuros usuarios de la aplicaci´on para los dispositivos m´oviles.
Organizar la informaci´on adquirida con el fin de hacerla eficiente y ventajosa dentro de la interfaz de la aplicaci´on.
Implantaci´on
Revisar y ajustar, como hacer pruebas piloto para encontrar las fallas y deficiencias de la aplicaci´on. Correcci´on de errores que afecten la ejecuci´on de la misma.
Entrega de productos finales
Entrega de base de datos con la informaci´on requerida de cada paradero, georrefe-renciado, del sistema integrado de transporte SITP.
Una aplicaci´on para dispositivos m´oviles de realidad aumentada para los paraderos del SITP bajo la herramienta de desarrollo Android.
Gesti´on para ofrecer la aplicaci´on dentro de una tienda virtual
Se deben consultar los requerimientos para compartir la aplicaci´on de realidad au-mentada para dispositivos m´oviles con la comunidad universitaria y habitantes del sector, en principio. Tanto sistema Android como IOS.
Fuentes de Informaci´on
Informaci´on obtenida de manera directa en Transmilenio S.A enfocado en los paraderos del sistema de transporte publico de Bogot´a.
4.
Definici´
on del Problema
4.1. Contexto del problema
Las aplicaciones de R. A. para dispositivos m´oviles se han desarrollado a lo largo de estos ´
ultimos a˜nos debido al aumento tanto de las capacidades de Hardware como de los nuevos sistemas operativos que integran diversos componentes esenciales como GPS, giroscopios o aceler´ometros.
En el mercado actual existe un gran n´umero de aplicaciones que incorporan la realidad aumentada para ofrecer de manera m´as interactiva y din´amica informaci´on sobre el en-torno que rodea al usuario. Muchas de estas aplicaciones se asemejan a los objetivos que se desean alcanzar en este proyecto, aunque se encuentran dificultades que se hacen necesa-rias resolver. Para el proyecto se est´a buscando una aplicaci´on que disponga de tecnolog´ıa de geolocalizaci´on y se caracterice por la accesibilidad, usabilidad e innovaci´on; orientado al sistema integrado de transporte p´ublico de la ciudad de Bogot´a (SITP).
4.2. Formulaci´on del problema
En la actualidad los distintos usuarios del SITP no conocen con certeza las diferentes rutas ni puntos de acceso (recarga) a dicho sistema de transporte a su alrededor. Esta problem´atica obedece principalmente a que no existe una fuente de dicha informaci´on para que sea consultada por los usuarios de manera eficiente, sin desplazamientos y desde cualquier parte de la zona de estudio a trav´es de una aplicaci´on con realidad aumentada para dispositivos m´oviles.
Los usuarios no cuentan con herramientas tecnol´ogicas de f´acil consulta y ´util comunicaci´on en lo que tiene que ver a las zonas de acceso, trayectos y puntos de recarga del sistema integrado de transporte de Bogot´a pues las alternativas actuales presentan problemas de actualizaci´on y formato, al no estar totalmente integradas a dispositivos m´oviles como tel´efonos inteligentes y tabletas con una conexi´on a internet.
4.3. Soluci´on Propuesta
Dentro de los procesos acad´emicos desarrollados por la Universidad Distrital Francisco Jos´e De Caldas, se observa que no existe un proceso eficiente que se ajuste a los canales de informaci´on modernos, donde se permita vincular las nuevas tendencias de la tecnolog´ıa,
que van a la mano con los sistemas de informaci´on Geogr´afica. La realidad aumentada geo localizada, es una herramienta poderosa que los ingenieros catastrales deben aprender a usar, dado que se pueden desarrollar proyectos de investigaci´on, adem´as de marcar pautas en el campo laboral con innovaci´on; por esta raz´on este proyecto busca implementar un geo servicio y una aplicaci´on para las diferentes plataformas que usan los Smartphone las cuales son: Android y IOS, que pretende ser una herramienta moderna, eficiente y eficaz, que permita consultar la informaci´on del SITP de Bogot´a en su plan piloto de la localidad de Chapinero sobre la carrera 13 entre calles 39 y 45 de la ciudad de Bogot´a.
La aplicaci´on de realidad aumentada que se busco desarrollar contiene la informaci´on de los diferentes paraderos y rutas del sistema integrado de transporte p´ublico en la ciudad de Bogot´a (datos encontrados en la p´agina oficial IDECA - Infraestructura de Datos Es-paciales para el Distrito Capital) y que tiene como plan piloto la localidad de chapinero. Aportando y generando pautas de c´omo desarrollar aplicaciones geo localizadas usando realidad aumentada d´andolas a conocer a la comunidad universitaria y los usuarios del sistema de transporte p´ublico de la ciudad.
4.4. An´alisis de herramientas
Existen varias librer´ıas de software para RA e incontables herramientas para la creaci´on de aplicaciones de realidad aumentada en donde se analizaron sus diferencias, teniendo en cuenta sus tipos de licencia.
En el desarrollo de las librer´ıas ARToolKit (Hirokazu Kato en 1999), se encuentran dife-rentes piezas generalmente de tipo freeware, dise˜nadas para realizar las tareas necesarias de registro as´ı como la composici´on de la escena aumentada en tiempo real, tales como MXRToolKit, ARTag o Studierstube. Este tipo de librer´ıas utilizan t´ecnicas de visi´on por computador basadas en el registro de una serie de marcas (patrones de marcas planas) para el c´alculo de la matriz de transformaci´on, siendo su uso muy extendido entre la co-munidad cient´ıfica. Sin embargo, existen algunas basadas en visi´on por computador en las que el posicionamiento se realiza mediante el registro de rasgos naturales, como es el caso de las librer´ıas BazAR.
4.4.1. SDK (Software Development Kit)
Es un kit de desarrollo de software, creada para permitir el uso de cierto lenguaje de programaci´on, o puede, tambi´en, incluir hardware sofisticado para comunicarse con un determinado sistema. Las herramientas m´as comunes incluyen soporte para la detecci´on de errores de programaci´on como un entorno de desarrollo integrado o IDE (del ingl´es In-tegrated Development Environment) y otras utilidades. Los SDK frecuentemente incluyen tambi´en c´odigos de ejemplos y notas t´ecnicas de soporte como documentaci´on para ayudar a clarificar ciertos aspectos del software.
4.4.2. API
Interfaz de programaci´on de aplicaciones o API (del ingl´es Application Programming In-terface) es el conjunto de funciones y procedimientos (o m´etodos, en la programaci´on orientada a objetos) que ofrece cierta biblioteca para ser utilizado por otro software como una capa de abstracci´on. Son usadas generalmente en las bibliotecas o librer´ıas.
4.4.3. Framework
En el desarrollo de software, un framework o infraestructura digital, es una estructura conceptual y tecnol´ogica de soporte definido, normalmente con artefactos o m´odulos de software concretos, con base a la cual otro proyecto de software puede ser m´as f´acilmente organizado y desarrollado. T´ıpicamente, puede incluir soporte de programas, bibliotecas, y un lenguaje interpretado, entre otras herramientas, para as´ı ayudar a desarrollar y unir los diferentes componentes de un proyecto.
Librer´ıa: En ciencias de la computaci´on, una biblioteca (del ingl´es library) es un conjunto de subprogramas utilizados para desarrollar software. Las bibliotecas contienen c´odigo y datos, que proporcionan servicios a programas independientes, es decir, pasan a formar parte de estos. Esto permite que el c´odigo y los datos se compartan y puedan modificarse de forma modular. Algunos programas ejecutables pueden ser a la vez programas indepen-dientes y bibliotecas, pero la mayor´ıa de estas no son ejecutables. Ejecutables y bibliotecas hacen referencias (llamadas enlaces) entre s´ı a trav´es de un proceso conocido como enlace, que por lo general es realizado por un software denominado enlazador.
La mayor´ıa de los sistemas operativos modernos proporcionan bibliotecas que implementan los servicios del sistema. De esta manera, estos servicios se han convertido en una ”materia prima”que cualquier aplicaci´on moderna espera que el sistema operativo ofrezca. Como
tal, la mayor parte del c´odigo utilizado por las aplicaciones modernas se ofrece en estas bibliotecas.
4.5. Herramientas de Realidad Aumentada
Una de las librer´ıas para la creaci´on de realidad Aumentada, es ARToolkit, es una librer´ıa poderosa, que engloba la biblioteca del lenguaje de programaci´on C y C++, que permite a los desarrolladores, poder colocar en superposici´on de im´agenes gr´aficas de ordenador al mundo real, ARTollkit utiliza t´ecnicas de visi´on por ordenador para calcular la posici´on de la c´amara y la orientaci´on relativa, ARToolKit incluye las bibliotecas de seguimiento y el c´odigo fuente completo de estas bibliotecas que permiten la programaci´on al puerto el c´odigo para una variedad de plataformas o personalizar para sus propias aplicaciones.
4.5.1. ARToollkit
Aunque no s´olo para m´oviles, son unas librer´ıas de uso m´as gen´erico que permite imple-mentar realidad aumentada con c´amaras y proyectores. ARToolKit se ejecuta actualmente en el SGI IRIX, PC Linux, Mac OS X y PC con Windows (95/98 / NT / 2000 / XP) sistemas operativos. La ´ultima versi´on es completamente multiplataforma.
4.5.2. Wikitude SDK
Es un Kit de Desarrollo de Software Wikitude SDK es una librer´ıa de software y un framework que Soporta cualquier tipo de casos de uso basados en localizaci´on, (“Phone-Gap Plugin - Wikitude SDK Documentation - Devzone,” n.d.), provee de un conjunto de herramientas para el desarrollo de aplicaciones con Realidad Aumentada personalizadas (Butchart, 2011). Est´a disponible gratis cuando se utiliza en proyectos no comerciales, pero tambi´en requiere del registro y permiso de su uso. Adem´as, la gesti´on de los datos para mostrar en la realidad aumentada depende de Wikitude (y sus servidores) o de servi-dores que trabajan con esta plataforma, permitiendo a los Desarrollaservi-dores aprovechar las tecnolog´ıas web est´andar, como HTML5, CSS y JavaScript para crear mundos de realidad aumentada. De este modo, no hay necesidad de que los Desarrolladores aprendan otros idiomas de programaci´on, lo que les permite obtener creaciones AR de la tierra y en fun-cionamiento en un tiempo m´ınimo.
PhoneGap
Es un framework para el desarrollo de aplicaciones m´oviles producido por Nitobi, y compra-do posteriormente por Acompra-dobe Systems. Principalmente, PhoneGap permite a los programa-dores desarrollar aplicaciones para dispositivos m´oviles utilizando herramientas gen´ericas tales como JavaScript, HTML5 y CSS3. Las aplicaciones resultantes son h´ıbridas, es decir que no son realmente aplicaciones nativas al dispositivo (ya que el renderizado se realiza mediante vistas web y no con interfaces gr´aficas espec´ıficas de cada sistema), pero no se tratan tampoco de aplicaciones web (teniendo en cuenta que son aplicaciones que son em-paquetadas para poder ser desplegadas en el dispositivo incluso trabajando con el API del sistema nativo), maneja API que permiten tener acceso a elementos como el aceler´ometro, la c´amara, los contactos en el dispositivo, la red, el almacenamiento, las notificaciones, etc. Estas API se conectan al sistema operativo usando el c´odigo nativo del sistema hu´esped a trav´es de una Interfaz de funciones for´aneas en Javascript, permite el desarrollo ya sea ejecutando las aplicaciones en nuestro navegador web, sin tener que utilizar un simulador dedicado a esta tarea, y brinda la posibilidad de soportar funciones sobre frameworks como Sencha Touch o JQuery Mobile.
4.5.3. Layar
Es una biblioteca est´atica que implementa la funcionalidad b´asica de la app de Layar en una aplicaci´on, como la carga de una capa y la presentaci´on de la visi´on de realidad aumentada. Igual que con Wikitude, la gesti´on de datos depende de sus servidores, Es un navegador de realidad aumentada para Android y IPhone, su funcionamiento se basa en usar la informaci´on que proporciona el GPS y la br´ujula que posee el terminal, mientras en la pantalla se muestra lo que la c´amara capta y sobre ella informaci´on relativa en tiempo real de lo que se tiene delante del usuario; se debe apuntar con el terminal Android en una direcci´on para as´ı poder recibir en detalle la informaci´on digital denominada “Capa”, que pueden ofrecer servicios tales como la b´usqueda de cajeros autom´aticos, restaurantes o transporte p´ublico. Layar tambi´en ofrece la posibilidad de crear capas seg´un las necesidades del usuario, esto se logra ingresando a la p´agina principal de Layar, y accediendo a la pesta˜na de Layar “developer”, desde all´ı se crean los POIs (Puntos de Inter´es), los cuales se crean introduciendo el nombre de la capa o punto de inter´es, las descripci´on del punto de inter´es, el tipo de capa si se desea en 3D o 2D, y la imagen o logo que llevara el punto de inter´es, los puntos de inter´es se deber´an almacenar en servidor web en el cual contendr´a las coordenadas del punto de inter´es y una vez geo localizada, se debe especificar el url del servidor, donde se alojan los puntos de Inter´es geo-localizados, dado que Layar
es un navegador de realidad aumentada, consulta los POIs, almacenados en el servidor Web en el cual se le indica donde est´an alojados, la herramienta Layar aunque poderosa no permite la creaci´on de aplicaciones de realidad aumentada, dado que es un navegador de puntos de inter´es, en los cuales se encontraran diferentes capas, el usuario es quien debe definir qu´e capas est´a interesado en consultar.
4.5.4. Espira
Proyecto educativo EspiRA realidad Aumentada y Geolocalizaci´on, es una aplicaci´on m´ovil de realidad aumentada Geolocalizada, destinada espec´ıficamente al mundo educativo, crea-da por el ministerio de telecomunicaciones de Barcelona, Espa˜na, con el fin de usar la Realidad Aumentada, para fines educativos, la idea se basa en un navegador de realidad aumentada, donde se pueden consultar Puntos de Inter´es educativos, basado en el concep-to de Layar, dentro de esta herramienta los estudiantes pueden subir los Punconcep-tos de Inter´es y consultarlos.
4.5.5. Mixare
Es un visor de realidad aumentada de c´odigo abierto, publicado bajo la licencia GPLv3. Funciona como una aplicaci´on aut´onoma o se puede integrar en el c´odigo de una aplicaci´on a trav´es de su API. Es relativamente antigua (en t´erminos de programaci´on) y el c´odigo puede ser confuso debido a su extensi´on y complejidad, este framework permite construir aplicaciones completas y proporciona funciones para asociar coordenadas espaciales y tex-to. Es decir, su funcionalidad se resume a permitir asociar texto a localizaciones mediante posicionamiento GPS y acceso a datos por conexi´on de red. Las visualizaciones de Mixare est´an limitadas a cajas de texto e im´agenes 2D.
4.5.6. Appunta
Es una API que permite no s´olo mostrar toda la informaci´on geoposicional para el usuario, sino que tambi´en puede crear nuevas formas de mostrar la informaci´on. Es una API con c´odigo OS con licencia Apache 2.0. Esto permite que pueda ser modificada para la buena integraci´on en aplicaciones propias.
Lib Din´amicas M´ultiples Lenguajes Multiplataforma RA Geo-Localizada SDK API Navegador POI Android IOS Software Libre Software Comercial
Wikitude X X X X X - X X X X
-Layar - X X X - X X X X - X
Mixare - - X X X - X X - - X
EspiRA X - - X - - X X X X
-Junaio X X X X X - X X X - X
Appunta X X X - X - - -
-Cuadro 1: Comparaci´on Apps RA
4.5.7. Junaio
Ofrece un servicio gratuito y se constituye como navegador de realidad aumentada basado tanto en la geolocalizaci´on como en el reconocimiento de im´agenes. Como las posibilidades m´as comerciales, Junaio requiere de conexi´on a internet para gestionar los datos a mostrar en la realidad aumentada.
4.6. Android Studio
Es un entorno de desarrollo integrado para la plataforma Android. Fue anunciado el 16 de mayo de 2013 en la conferencia Google I/O, y reemplaz´o a Eclipse como el IDE oficial para el desarrollo de aplicaciones para Android. La primera versi´on estable fue publicada en diciembre de 2014.
Est´a basado en el software Intelli IDEA de JetBrains, y es publicado de forma gratuita a trav´es de la Licencia Apache 2.0. Est´a disponible para las plataformas Microsoft Windows, Mac OS X y GNU/Linux.
Algunas de sus caracter´ısticas son:
Renderizaci´on en tiempo real
Consola de desarrollador: consejos de optimizaci´on, ayuda para la traducci´on, es-tad´ısticas de uso.
Soporte para construcci´on basada en Gradle.
Refactorizaci´on especifica de Android y arreglos r´apidos.
Herramientas Lint para detectar problemas de rendimiento, usabilidad, compatibili-dad de versiones, y otros problemas.
Plantillas para crear dise˜nos comunes de Android y otros componentes.
Soporte para programar aplicaciones para Android Wear.
Plataformas Soportadas
Android Studio est´a disponible para Windows 2003, Vista, 7, 8 y GNU/Linux, tanto pla-taformas de 32 como de 64 bits, y Mac OS X, desde 10.8.5 en adelante.
4.7. Gradle
Es una herramienta que existe para construir proyectos de forma automatizada de depen-dencias y convenciones de Maven adem´as de un mejor soporte para la construcci´on de varios proyectos relacionados. Un de las primeras diferencias es que en vez de XML utiliza Groovy, un lenguaje mucho m´as adaptado, y tambien se basa en un DSL (Domain Specific Language) para trabajar con un lenguaje sencillo y claro a la hora de construir el build, es multi lenguaje, es decir que puete trabajar diferentes tipos de lenguajes, incluido Java.
4.8. Filezilla
Es un cliente FTP multiplataforma de c´odigo abierto y software libre, licenciado bajo la Licencia P´ublica General de GNU. Soporta los protocolos FTP,SFTP y FTP sobre SSL/TLS (FTPS), que permite la conexi´on desde un computador a un servidor web, el cual permite la transferencia, organizaci´on, edici´on y eliminaci´on de archivos que se encuentren en el servidor Web, usandos el servicio FTP que permite copiar ficheros de miles de ordenadores diferentes de todas las partes de Internet. Estos ficheros contienen todo tipo de informaci´on que se puede almacenar en un ordenador. Como todos los servicios Internet, FTP utiliza un sistema del tipo cliente/servidor. Es decir, es necesario ejecutar un programa cliente en el ordenador que ser´a el encargado de conectarse al programa servidor, que se encuentra en un ordenador remoto. Se debe decir al programa cliente lo que se quiere hacer y ´este transmitir´a las ´ordenes al servidor. En la terminolog´ıa empleada por este servicio, el ordenador del usuario se denomina m´aquina local mientras que el otro ordenador, el servidor de ficheros, se denomina m´aquina remota. De igual forma, se dice que
se realiza “una descarga de un fichero” (download) en el ordenador local cuando se recibe un fichero enviado desde otro ordenador (m´aquina remota), mientras que la operaci´on inversa, consistente en enviar el fichero desde el ordenador del usuario (m´aquina local) a otro ordenador (m´aquina remota), se le da el nombre de “subir un fichero” (upload).
4.9. Datos Json
Acr´onimo de JavaScript Object Notation, es un formato ligero para el intercambio de datos. JSON es un subconjunto de la notaci´on literal de objetos de JavaScript que no requiere el uso de XML, Est´a basado en un subconjunto del Lenguaje de Programaci´on JavaScript, es un formato de texto que es completamente independiente del lenguaje pero utiliza convenciones que son ampliamente conocidos por los programadores de la familia de lenguajes C, incluyendo C, C++, C, Java, JavaScript, Perl, Python, y muchos otros. Estas propiedades hacen que JSON sea un lenguaje ideal para el intercambio de datos. JSON est´a constituido por dos estructuras:
Una colecci´on de pares de nombre/valor. En varios lenguajes esto es conocido como un objeto, registro, estructura, diccionario, tabla hash, lista de claves o un arreglo asociativo.
Una lista ordenada de valores. En la mayor´ıa de los lenguajes, esto se implementa como arreglos, vectores, listas o secuencias.
Estas son estructuras universales; virtualmente todos los lenguajes de programaci´on las soportan de una forma u otra. Es razonable que un formato de intercambio de datos que es independiente del lenguaje de programaci´on se base en estas estructuras.
4.10. JQuery
jQuery es una biblioteca de JavaScript, creada inicialmente por John Resig, que permite simplificar la manera de interactuar con los documentos HTML, manipular el ´arbol DOM, manejar eventos, desarrollar animaciones y agregar interacci´on con la t´ecnica AJAX a p´aginas web, es software libre y de c´odigo abierto, posee un doble licenciamiento bajo la Licencia MIT y la Licencia P´ublica General de GNU v2, permitiendo su uso en proyectos libres y privados, jQuery, al igual que otras bibliotecas, ofrece una serie de funcionalidades
basadas en JavaScript que de otra manera requerir´ıan de mucho m´as c´odigo, es decir, con las funciones propias de esta biblioteca se logran grandes resultados en menos tiempo y espacio.
Caracteristicas:
Selecci´on de elementos DOM.
Interactividad y modificaciones del ´arbol DOM, incluyendo soporte para CSS 1-3 y un plugin b´asico de XPath.
Eventos.
Manipulaci´on de la hoja de estilos CSS.
Efectos y animaciones.
Animaciones personalizadas.
AJAX
Soporta extensiones.
Utilidades varias como obtener informaci´on del navegador, operar con objetos y vectores, funciones para rutinas comunes, etc.
Compatible con los navegadores Mozilla Firefox 2.0+, Internet Explorer 6+, Safari 3+, Opera 10.6+ y Google Chrome 8+
5.
Limitaciones
Dentro de las aplicaciones de realidad aumentada para los Smartphone se encuentran algunas restricciones principalmente de orden econ´omico limitando su adquisici´on y pos-teriormente su comparaci´on de ventajas y desventajas como objetivo de este proyecto. La alternativa a esta limitaci´on est´a en revisar las aplicaciones que se encuentran en la web que se caracterizan por poseer software libre para sus usuarios; encontrando escaza y desorganizada informaci´on.
Adicionalmente se encontr´o que los dispositivos m´oviles deben ser de gama media y gama alta, con un software Android 5.0 o mayor, para que la aplicaci´on funcione, en dispositivos m´oviles como las Tabletas adem´as que estas deben contar con aceler´ometro, GPS, Br´ujula.
6.
Productos e Impacto
Durante el desarrollo de este proyecto se obtuvo principalmente un prototipo como he-rramienta innovadora, tecnol´ogica y de f´acil comunicaci´on para dispositivos m´oviles de realidad aumentada de los paraderos del Sitp (ARcomp) y que se encuentra bajo el so-porte de Wikitude SDK. ARcomp podr´a permitir a los usuarios del sistema conocer el sentido y la direcci´on en la cual se encuentra el paradero y punto de recarga del sistema integrado mediante su tel´efono inteligente visualizado en la pantalla del dispositivo y en la direcci´on en que se apunte la c´amara del mismo sin tener la necesidad de observar el punto f´ısicamente.
ARcomp podr´a ser descargada desde el google play una vez se cumplan los requisitos y tiempo de espera que se exigen. La imagen que identificara ´esta app es la que se muestra a continuaci´on.
Figura 7: ARcomp
7.
Requerimientos
7.1. Definici´on de requerimientos
Para poder conseguir los resultados esperados referentes a la realidad aumentada se hacen necesarios los siguientes requerimientos orientados al dispositivo m´ovil, obedeciendo a sus caracter´ısticas de hardware y software.
Tipo de Requerimiento Caracter´ısticas
Imprescindibles Estos elementos de hardware y software hacen parte esencial de la aplicaci´on, sin ellos no ser´ıa posible visualizar ni obtener realidad aumentada.
• Aceler´ometro
• Br´ujula
• Conexi´on a internet
• GPS
Prescindibles Hacen referencia a aquellas caracter´ısticas de hardware y software que no afectan el normal desempe˜no de la aplicaci´on y con ello de la realidad aumentada.
• Alta resoluci´on de c´amara y pantalla.
Cuadro 2: Tipos de Requerimientos
7.1.1. Usuarios del sistema
Dentro de la aplicaci´on de realidad aumentada se podr´an encontrar principalmente dos tipos de usuarios:
Administrador: Persona o personas que poseen control sobre la informaci´on georre-ferenciada y acceso a las posibles modificaciones que se puedan agregar o quitar, al igual que la eventualidad del acceso al c´odigo fuente de la aplicaci´on.
Usuario: Cualquier persona que tenga la posibilidad de conectarse a la web desde su tel´efono inteligente y visualizar la aplicaci´on o las aplicaciones de RA.
7.1.2. Identificaci´on de los casos de uso
Instalaci´on de la aplicaci´on en dispositivo m´ovil.
Activaci´on gps
Ingresar a la app (ARcomp).
Ubicaci´on geogr´afica (autom´atico)
Carga datos georreferenciados en RA.
7.1.3. Diagrama de casos de uso
Figura 8: Diagrama Caso de Uso
7.1.4. Caso de Uso
En el anexo se presentan en detalle los casos de uso para la aplicaci´on de realidad aumen-tada.
8.
Arquitectura Y Dise˜
no
8.1. Arquitectura Wikitude Software de Desarrollo (SDK)
El SDK de wikitude y su arquitectura se desarrolla con el programa Android Studio.
Figura 9: Arquitectura Wikitude SDK
8.2. Importar Librer´ıa
Para iniciar con la aplicaci´on se hace necesario y primordial utilizar el archivo comprimido y ejecutable wikitudesdk.jar, la cual permite de igual forma llamar las dem´as librer´ıas que son utilizadas para el correcto funcionamiento de la app y las caracter´ısticas propias de la Realidad Aumentada.
Figura 10: Librer´ıa wikitudesdk
Figura 11: Archivos .jar
Este Archivo Java Archive (.jar) es proporcionado por Wikitude (aplicaci´on de software abierto y libre).
8.3. Configurando Proyecto Android
Dentro de este proceso de creaci´on de la App fue necesario agregar los siguientes permisos contenidos en el archivo Androidmanifest.xml, los que permitir´an que el SDK Wikitude funcione correctamente.
Figura 12: Permisos dentro del Androidmanifest.xml
Dichos permisos hacen referencia principalmente a la utilizaci´on de la Internet, GPS, la c´amara y el aceler´ometro. Las especificaciones referentes al nombre y la imagen que ser´a la que distinga la aplicaci´on son configuradas tambi´en dentro del Androidmanifest.xml.
Figura 13: Nombre e imagen de la App
8.3.1. Launcher
Como se puede observar en la ilustraci´on.6 en el costado izquierdo muestra la imagen en miniatura que representa la aplicaci´on dentro del dispositivo, posteriormente de ser instalada.
Figura 14: Launcher ARcomp (http://es.clipartlogo.com/free/blue-bus.html)
Figura 15: Imagen Launcher de App en Dispositivos
8.4. Puntos de Inter´es en ARcomp (POIs)
Con el fin de dar a conocer los paraderos, rutas y puntos de recarga del Sitp en la zona de estudio, fue necesario la utilizaci´on del concepto de Puntos de inter´es o como se cono-cen con sus siglas en ingles POIs y que hacono-cen parte de las herramientas de la Realidad Aumentada. Dichos puntos poseen una ubicaci´on geogr´afica con coordenadas de Latitud, longitud y altitud que posteriormente podr´an ser visualizadas en el dispositivo con una imagen caracter´ıstica de la correspondiente se˜nal informativa de tr´ansito.
Figura 16: Paradero o punto de recarga (MarkerId).( www.transmilenio.gov.co)
Estos puntos se almacenaron en un archivo nombrado myjsondata de extensi´on JSON (.js) el cual contiene 6 puntos de los que se diferencian 3 Paraderos y 3 sitios de recarga T´u llave con la siguiente estructura:
Id Longitud Latitud Descripci´on Altitud Nombre
Figura 17: Estructura myjsondata. POIs
