UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CIUDAD JUÁREZ

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CIUDAD JUÁREZ

Instituto de Ingeniería y Tecnología

Departamento de Ingeniería Eléctrica y Computación

Sistema visual de apoyo para el estudio de la medicina basado en realidad aumentada

Reporte Técnico de Investigación presentado por:

Hugo Miramontes Cadillo #84331 Eliut Camacho de los Santos #89225

Requisito para la obtención del título de

INGENIERO EN SISTEMAS COMPUTACIONALES

Profesor Responsable: Dra. Vianey Guadalupe Cruz Sánchez.

Profesor Participante: M. en C. Fernando Estrada Saldaña.

Mayo de 2014

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Autorización de Impresión

Los abajo firmantes, miembros del comité evaluador autorizamos la impresión del proyecto de titulación

Sistema visual de apoyo para el estudio de la medicina basado en realidad aumentada

elaborado por los alumnos:

Hugo Miramontes Cadillo #84331 Eliut Camacho de los Santos #89225

M. en C. Fernando Estrada Saldaña.

Profesor de la Materia

Dra. Vianey Guadalupe Cruz Sánchez.

Asesor Técnico

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Declaración de Originalidad

Nosotros (Yo) Nombre (s) declaramos que el material contenido en esta publicación fue generado con la revisión de los documentos que se mencionan en la sección de Referencias y que el Programa de Cómputo (Software) desarrollado es original y no ha sido copiado de ninguna otra fuente, ni ha sido usado para obtener otro título o reconocimiento en otra Institución de Educación Superior.

Hugo Miramontes Cadillo Eliut Camacho de los Santos

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Dedicatoria

Dedico esta tesis a mis padres, que siempre me han apoyado y me han dado todo lo que pudieron y con su esfuerzo me sacaron adelante, siempre estaré agradecido por sus consejos y el ejemplo que fueron para mi, siempre impulsándome cuando más lo necesitaba, sin ustedes esto no hubiera sido posible.

A mi esposa, por brindarme siempre su amor y confianza, por compartir inolvidables momentos en mi vida, te amo y agradezco tanto tus palabras de apoyo y aliento.

A mis profesores, quienes me han formado a lo largo de la carrera, me han enseñado tanto, estoy muy agradecido porque hayan compartido su sabiduría dentro y fuera de las aulas de clase.

A mis amigos, por sus buenos consejos y palabras de ánimo.

Para ustedes es esta dedicatoria, a todos les agradezco su valioso apoyo sincero e incondicional.

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Agradecimientos

Hugo Miramontes Cadillo

Me gustaría agradecer a nuestro director de proyecto, la Dra. Vianey Guadalupe Cruz Sánchez, por ser nuestro guía, por dedicar su tiempo, por sus correcciones y los valiosos consejos, que nos dio a lo largo de la investigación.

También me gustaría agradecer a mi esposa Elizabeth, por tu inquebrantable apoyo, por ser el pilar que me sostuvo y mi razón para continuar, también agradezco a mi familia y amigos, por sus palabras de aliento a lo largo de este recorrido.

Quiero agradecer a mis amigos Julio Fuentes y Eduardo Martin del Campo, por brindarme sus sabios consejos y valioso apoyo, quiero que sepan que fueron de gran ayuda y definitivamente no lo hubiera logrado sin ustedes.

A los doctores Fernando Estrada Saldaña y Víctor Manuel Morales Rocha por habernos apoyado en esta investigación, por su tiempo y esfuerzo invertido en este proyecto.

Siempre estaré eternamente agradecido con todos y cada uno de ustedes.

Eliut Camacho de los Santos

Quiero agradecer a mi familia y amigos, fueron mi soporte y por estar ahí en todo momento brindándome su apoyo incondicional.

A mi esposa, por haber estado ahí en todo momento, por escucharme siempre y ayudarme a ser una mejor persona.

También me gustaría agradecer a nuestro director de proyecto, la Dra. Vianey Guadalupe Cruz Sánchez, por el apoyo que nos brindó para poder llevar a cabo nuestra investigación.

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Índice de contenido

Autorización de Impresión ... iii

Declaración de Originalidad ... iv

Dedicatoria ... v

Agradecimientos ... vi

Índice de Figuras ... ix

Lista de Tablas ... xi

Introducción ... 1

Capítulo 1. Planteamiento del problema ... 2

1.1 Antecedentes ...2

1.2 Definición del problema ...5

1.3 Objetivos de la investigación ...6

1.4 Preguntas de investigación ...6

1.5 Justificación de la investigación ...6

1.6 Limitaciones y delimitaciones de la investigación ...7

Capítulo 2. Marco Teórico ... 8

2.1 Realidad Aumentada ...8

2.2 Diferencias entre Realidad Virtual y Realidad Aumentada ...9

2.3 ¿Cómo funciona la Realidad Aumentada? ...10

2.3.1 Marcadores ...10

2.3.2 Reconocimiento ...11

2.3.3 Técnicas de visualización ...12

2.4 Análisis de herramientas de programación actuales ...13

2.4.1 Java ...13

2.4.2 Kit de desarrollo de aplicaciones Android (SDK) ...14

2.4.3 Eclipse ...14

2.4.4 Herramientas de desarrollo Android ...14

2.5 Computación gráfica ...15

2.5.1 Análisis de herramientas actuales ...16

2.5.2 Autodesk Maya ...16

2.5.3 Autodesk 3DS Max ...16

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2.5.4 ZBrush...17

2.6 Animación ...17

2.6.1 Modelado y texturización ...17

2.6.2 Disposición e iluminación...18

2.6.3 Renderizado ...18

Capítulo 3. Materiales y Métodos ... 19

3.1 Descripción del área de estudio ...19

3.2 Materiales ...20

3.3 Métodos...21

3.3.1 Instalación de Eclipse Integrated Development Enviroment (IDE) ...21

3.3.2 Complemento de Eclipse Java Development Tools (JDT) ...21

3.3.3 Instalación de Java Development Kit (JDK) ...21

3.3.4 Instalación de Android Software Development Kit (SDK) ...22

3.3.5 Complemento Android Developer Tools (ADT) ...22

3.3.6 Android Native Development Kit (NDK) ...22

3.3.7 Vuforia Software Development Kit (SDK) ...22

3.3.8 Cygwin ...23

3.4 Desarrollo de la aplicación...23

3.5 Creación de marcadores ...25

Capítulo 4. Resultados de la investigación ... 29

4.1 Presentación de resultados ...29

4.2 Resultados de encuestas realizadas a médicos ...30

4.3 Resultados de encuestas realizadas a alumnos ...33

4.4 Análisis e interpretación de resultados ...36

Capítulo 5. Discusiones, conclusiones y recomendaciones ... 38

5.1 Con respecto a las preguntas de investigación ...38

5.2 Con respecto al objetivo de la investigación ...40

5.3 Recomendaciones para futuras investigaciones ...40

Referencias ... 42

Apéndices ... 46

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Índice de figuras

Figura 1. Ambiente de Realidad Mixta adaptado de Milgram. ... 9

Figura 2. Cómo funciona la Realidad Aumentada. ... 10

Figura 3. Ejemplo de marcador utilizado por Vuforia. ... 11

Figura 4. Sistema de visualización montado en la cabeza (HMD). ... 12

Figura 5. RA en dispositivos móviles ... 13

Figura 6. Demostración de Image Targets usando Vuforia ... 23

Figura 7. Modelo utilizado para representar el corazón, sin textura. ... 23

Figura 8. Modelo utilizado para representar el ojo. ... 24

Figura 9. Script de Perl para convertir archivos de .obj a .h. ... 24

Figura 10. Textura utilizada para el modelo Corazón. ... 25

Figura 11. Modelo del Corazón con textura. ... 25

Figura 12. Menú del Sitio Oficial de Vuforia. ... 26

Figura 13. Ventana para agregar marcadores. ... 26

Figura 14. Marcadores del Ojo y Corazón, puntos de reconocimiento Vuforia. ... 27

Figura 15. Evaluación de marcadores en base a estrellas. ... 27

Figura 16. Interfaz de la cámara y detección de marcadores. ... 28

Figura 17. Detección del marcador Ojo. ... 29

Figura 18. Detección del marcador Corazón. ... 30

Figura 19. Resultados de Pregunta 1 cuestionario de Médicos. ... 31

Figura 20. Resultados de Pregunta 2, cuestionario de Médicos. ... 31

Figura 26. Resultados de Pregunta 1, cuestionario de Alumnos. ... 34

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x Figura 31. Resultados de Pregunta 6, cuestionario de Alumnos. ... 35 Figura 32. Resultados de Pregunta 7, cuestionario de Alumnos. ... 36 Figura 33. Resultados de Pregunta 8, cuestionario de Alumnos. ... 36

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Introducción

La Realidad Aumentada (RA) es un término utilizado para definir la aumentación de la realidad física mediante el uso de técnicas que mezclan contenido digital con el entorno real, con el fin de crear una realidad mixta en tiempo real.

Se trata de un entorno dinámico que combina elementos de dos mundos (virtual y real), es posible utilizar ésta tecnología como una herramienta para crear un nuevo método de interactuar con la información.

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Capítulo 1. Planteamiento del problema

El presente capítulo describe el entorno en el que se encuentra el problema, de qué forma se ven involucrados los estudiantes de medicina en el problema debido a la gran cantidad de información a la que están expuestos.

Por otro lado, se describe brevemente en qué consiste la Realidad Aumentada (RA) y a su vez se presentan algunas aplicaciones que utilizan ésta herramienta y que están relacionadas con el campo de la medicina, así como, se exponen varias aplicaciones que han empleado esta novedosa herramienta para crear soluciones innovadoras a diversos problemas.

1.1 Antecedentes

En el estudio de la medicina se presentan diversos factores que pueden dificultar una clara comprensión de la información, por ejemplo, la complejidad de los procesos celulares y químicos que ocurren en el cuerpo.

El método de aprendizaje utilizado por los estudiantes de medicina consiste, principalmente, en la lectura de una gran cantidad de libros y artículos científicos, que están compuestos en su mayor parte por texto, lo cual concluye en muchas horas de lectura que no siempre es comprendida de una manera adecuada.

Como dato adicional en México, de acuerdo a información proporcionada por la UNAM, existe un índice de reprobación de un 30% en la carrera de Medicina en dicha universidad [1], lo cual sugiere que es necesario llevar a la práctica otros métodos de enseñanza-aprendizaje que permitan un mayor índice de aprovechamiento.

Es conveniente tratar de reforzar el aprendizaje del estudiante de una manera visual, lo que le ayudaría a aprender y recordar los temas vistos con mayor facilidad, así como

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3 establecer una relación entre lo leído en los libros y su representación, que da como resultado una comprensión más profunda de los conceptos.

Una de las áreas tecnológicas que puede facilitar el aprendizaje a través de imágenes y elementos interactivos, es la Realidad Aumentada (RA), la cual consiste en definir una visión directa o indirecta del entorno físico o mundo real, cuyos elementos se combinan con elementos virtuales para la creación de una realidad mixta en tiempo real, en pocas palabras se añade información virtual a la información física ya existente. Esta es la principal diferencia que se tiene con la realidad virtual, puesto que no sustituye la realidad física, sino que incorpora los datos informáticos al mundo real.

Existen algunas aplicaciones que hacen uso de RA en la medicina, algunas de las cuales son presentadas a continuación.

MeVis [2]

Por primera vez durante una cirugía se emplea el uso de una Tablet para asistir a los médicos mediante una aplicación que utiliza RA la cual les permite identificar la estructura de los órganos con mayor precisión con el fin de evitar dañar un daño crítico al momento de la operación, el procedimiento que se realizó con la ayuda de esta aplicación fue nada menos que una cirugía de cáncer hepático, el día 15 de Agosto del 2013 en Alemania.

Una operación de cáncer de hígado suele durar varias horas debido a que el órgano es difícil de manejar. Alberga una estructura de los vasos vitales a través de los cuales pasan una gran cantidad de sangre por minuto. Si un cirujano hace una incisión en un lugar inadecuado, esto pone al paciente en riesgo de pérdida de sangre severa.

La operación fue realizada por el equipo quirúrgico en el Hospital General Barmbek (Asklepios Klinik Barmbek), en Hamburgo, probando con éxito la nueva aplicación que fue desarrollada por el Instituto MeVis Medical Solutions AG (MeVis) en Bremen. El instituto explica que el software puede reconstruir las ubicaciones de los vasos sanguíneos en el

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4 hígado para cada paciente. Antes de una operación, los cirujanos pueden planificar con precisión cómo y dónde colocar el bisturí para que con eficacia puedan eliminar un tumor.

La aplicación también cuenta con una función mediante la cual utilizando la cámara de la Tablet puede superponer los datos de planificación y mostrar el sistema de vasos sanguíneos en diferentes colores, haciendo visibles las estructuras del tumor, esto simplifica la comparación para determinar si la intervención ha salido según el plan.

Corinth Micro Anatomy Augmented [3]

Corinth Micro Anatomy Augmented es una aplicación educativa la cual funciona de la siguiente manera, empleando la cámara de algún dispositivo (Tablet, celular, PC, etc.) y mediante el uso de la RA se puede explorar el cuerpo humano en 3D lo que permite al usuario aprender acerca de los diferentes órganos y sistemas del cuerpo humano.

AR Liver Viewer[4]

Augmented Reality Liver Vieweres una aplicación que utiliza RA y proporciona un entorno 3D el cual muestra la anatomía del hígado y a su vez algunas patologías comunes del mismo, está dirigido a estudiantes y profesionales médicos.

A su vez se presentan a continuación otras áreas en las cuales ha sido empleada la RA.

World Lens[5]

World Lens es una aplicación que emplea la RA de una manera muy interesante, permite al usuario traducir las palabras que se encuentran contenidas en imágenes, letreros, señalamientos, etc. mediante el uso de un dispositivo móvil.

La aplicación detecta automáticamente el texto mediante el uso de la cámara y superpone la traducción en tiempo real manteniendo la misma perspectiva, utiliza un sistema de reconocimiento óptico de caracteres para realizar la traducción.

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5 TAT Augmented ID[6]

TAT Augmented ID es un servicio que utiliza RA para reconocer la cara de una persona y mostrar los servicios Web a los que está adscrito (e-mail, Twitter, Facebook), cada usuario de ésta aplicación crea su perfil y lo configura de tal manera que solo muestra los servicios que sean definidos para compartir al público.

Cada usuario controla que es lo que el resto de la gente puede ver, seleccionando el contenido y el perfil de las redes sociales que quieren mostrar públicamente.

Layar[7]

Layar es un navegador que emplea RA, esta aplicación utiliza el dispositivo GPS del dispositivo móvil para ubicar la posición del usuario y la brújula para determinar su orientación (hacia dónde está observando o se está dirigiendo), a su vez el sensor de movimiento es empleado para determinar la inclinación del aparato, la cámara captura el entorno y reproduce la imagen en la pantalla del dispositivo.

Por otro lado, el software superpone sobre la imagen capturada por la cámara información de interés que haya sido definida por el usuario, la aplicación dispone de diversas capas de datos con diferentes contenidos definidos por el usuario con el fin de mostrar lugares de interés como pueden serlo cafeterías, restaurantes, bares, museos, entre otros.

La ubicación de los diversos lugares se puede visualizar en la imagen que está siendo captada por la cámara en tiempo real, que muestra el entorno como un mapa, incluye información de los diversos lugares de interés, dirección, código postal, reseñas de otros usuarios, y distancia a la que se encuentra.

1.2 Definición del problema

Los pasantes de medicina presentan dificultades para interpretar correctamente la información contenida en los libros de su área de estudio, debido principalmente a la complejidad que existe para representar la información.

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1.3 Objetivos de la investigación

Objetivo General

Desarrollar una aplicación basada en RA, la cual a través de un entorno visual e interactivo facilite la comprensión de la información relativa a cierta área de la medicina.

Objetivos específicos

• Desarrollar una interfaz de usuario simple y fácil de usar que simplifique el manejo de la aplicación.

• Proporcionar al usuario modelos que representen los órganos de una manera muy cercana a la realidad.

• Facilitar al estudiante la comprensión de la información empleando elementos visuales detallados que complementen su aprendizaje.

1.4 Preguntas de investigación

¿Qué beneficios se obtienen del uso del sistema operativo Android en el desarrollo de la aplicación?

¿Qué problemas se pueden tener al momento de migrar la aplicación a diferentes dispositivos?

¿Qué grado de dificultad existirá para garantizar el dominio de las herramientas que serán usadas en el proceso de desarrollo de la aplicación?

¿En qué entorno se puede implementar la aplicación que será desarrollada?

¿De qué manera se garantizará que los modelos de los órganos representados virtualmente sean lo suficientemente ilustrativos para facilitar la comprensión del estudiante de medicina?

1.5 Justificación de la investigación

En la actualidad, existen algunas aplicaciones que brindan un entorno visual, en el cual se representan de forma virtual e interactiva los procedimientos descritos en los libros que

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7 explican por ejemplo, el comportamiento de la biología humana [2]. Sin embargo, en el IMSS de Ciudad Juárez, Chihuahua aún no se cuenta con una aplicación de esta índole.

La aplicación propuesta ayudará al pasante de medicina que se desempeña en el IMSS a mejorar la comprensión de la información, a través de una herramienta que le permita complementar su aprendizaje en el estudio de los diversos temas, mediante elementos o imágenes interactivas virtuales.

1.6 Limitaciones y delimitaciones de la investigación

Limitaciones

• Desconocimiento de términos médicos.

• Poco conocimiento de las herramientas de desarrollo a utilizar.

• Desconocimiento de las técnicas de reconocimiento de palabras como marcadores de Realidad Aumentada.

• Se requiere el uso de internet para actualizar la aplicación cuando se agreguen nuevos elementos.

Delimitación

• Límite de dos o tres órganos en la medida de la complejidad que exista en modelarlos.

• El proyecto está dirigido a estudiantes de medicina.

• Dispositivos con S.O. Android 4.0 en adelante.

• Se usará un folleto para emplear las palabras claves que serán reconocidas por la aplicación.

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Capítulo 2. Marco Teórico

En este capítulo se presentan los puntos que se deben tomar en cuenta al momento de desarrollar una aplicación que emplea Realidad Aumentada (RA).

Será explicado a detalle qué es y cómo funciona la RA, las diferencias que existen entre la RA y la Realidad Virtual, a su vez será descrito diversas formas en las que se puede llevar a cabo su implementación.

Por último, serán presentados los criterios y herramientas necesarios para poder crear animaciones en tercera dimensión, con la finalidad de poder presentar al usuario modelos fieles y apegados a la realidad.

2.1 Realidad Aumentada

La realidad aumentada es una tecnología que está enriqueciendo los elementos virtuales sobre entornos reales con la finalidad de que un usuario pueda obtener ayuda respecto al ambiente en el que se encuentra inmerso.

Consiste en definir una visión del entorno físico o mundo real, del cual sus elementos se combinan con características virtuales para la creación de una realidad mixta en tiempo real [8].

La investigación de la RA está enfocada a desarrollar tecnologías que permitan la fusión en tiempo real de contenido digital generado por computadora y el mundo real.

Investigaciones previas han mostrado que la tecnología de RA puede ser aplicada a un amplio rango de áreas, incluyendo la medicina, educación, ingeniería, arquitectura, entretenimiento y el ámbito militar. Por ejemplo, se pueden superponer mapas virtuales al mundo real para asistir a la gente al momento de orientarse, imágenes médicas pueden aparecer sobre el cuerpo de un paciente para ayudar en su diagnóstico y tratamiento, los

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9 arquitectos podrán ver edificios virtuales en el lugar donde serán edificados mucho antes de que sean construidos [9].

2.2 Diferencias entre Realidad Virtual y Realidad Aumentada

La Realidad Virtual funciona empleando un mundo virtual; se transfiere al usuario a un ambiente totalmente virtual; se le da prioridad a la interacción del usuario con el entorno [9].

La RA utiliza un mecanismo para combinar el mundo real con el virtual; mantiene el sentido de presencia del usuario en el mundo real, y enfatiza la calidad de las imágenes y la interacción del usuario [9].

En resumen, la Realidad Virtual, adentra al usuario en un ambiente totalmente sintético y la Realidad Aumentada permite al usuario percibir objetos virtuales tridimensionales superpuestos al mundo real.

Existe un concepto más amplio el cual es definido como Realidad Mixta, la cual combina el mundo real con el mundo virtual usando técnicas computacionales, éste modelo fue propuesto por Milgram en el año 1994 (ver figura 1) [10].

Figura 1. Ambiente de Realidad Mixta adaptado de Milgram, 1994.

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2.3 ¿Cómo funciona la Realidad Aumentada?

Se requiere contar con una cámara de video y tener definidos los marcadores de identificación, el marcador debe de desplegarse ante la cámara, el cual es reconocido. Una vez capturada la información se descifra el patrón que se encuentra codificado en el marcador y se envía a la computadora para que sea procesado. Por último, se superpone la imagen al marcador de esta forma para el usuario el proceso es inmediato y el elemento virtual se materializa ante sus ojos.

Figura 2. Cómo funciona la RA [11].

Por otro lado, para rastrear un objeto utilizando una cámara de video se debe de identificar su localización cada vez que el objeto o la cámara están en movimiento, específicamente el rastreo en tercera dimensión [12].

2.3.1 Marcadores

Los marcadores son el elemento primordial que permite la identificación de los objetos de RA a mostrar, los cuales pueden ser información, objetos dinámicos, videos, etc.

Basándose en la identificación de los marcadores, el sistema reconoce la posición en la cual debe colocar el elemento y su orientación, diversos componentes pueden ser

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11 empleados como marcadores, entre los que se encuentran, fotografías, posiciones geográficas (latitud, longitud) o algún otro elemento que pueda ser identificado por un procesador [12].

Figura 3. Ejemplo de marcador utilizado por Vuforia [13].

2.3.2 Reconocimiento

Para llevar a cabo el seguimiento de un objeto en una secuencia de video se requiere identificar continuamente su ubicación cada vez que el objeto o la cámara cambien de posición. Más específicamente, el seguimiento en tercera dimensión (3D) tiene como objetivo captar continuamente los seis grados de libertad que definen la posición de la cámara y la orientación con respecto a la escena, o de forma equivalente, el desplazamiento 3D de un objeto con respecto a la cámara.

Muchas tecnologías han tratado de lograr este objetivo, pero todas tienen sus debilidades, los rastreadores mecánicos son lo suficientemente precisos, los rastreadores magnéticos son vulnerables a distorsiones ocasionadas por el metal que se encuentra en el medio ambiente, lo cual es una ocurrencia común, y a su vez limitan la gama de desplazamientos, por otro lado los rastreadores ultrasónicos sufren de ruido y tienden a ser inexactos en largos rangos debido a las variaciones en la temperatura ambiente.

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12 Incluso después de 20 años de investigación en lo que respecta a marcadores de RA, el rastreo seguirá dependiendo de marcadores debido a que es el único enfoque que es lo suficientemente rápido, robusto y preciso [14].

2.3.3 Técnicas de visualización

Sistema de visualización montado en la cabeza

Se han hecho varios intentos para desarrollar una variedad de sistemas de visualización montados en la cabeza, HMD por sus siglas en inglés (Head Mounted Displays) por los diversos investigadores y fabricantes de las comunidades de realidad virtual y RA y las computadoras portátiles. Debido a dominios de aplicación y las limitaciones tecnológicas, estos dispositivos cuentan con algunas limitaciones.

El mal uso de un HMD puede producir desagradables síntomas entre los que se encuentran dolores de cabeza, dolor en los hombros o mareos. Desde un punto de vista ergonómico, un buen HMD debe ser pequeño, ligero y tan cómodo como sea posible [15].

Figura 4. Sistema de visualización montado en la cabeza (HMD).

RA basada en dispositivos móviles

Los dispositivos móviles han ido evolucionando hasta llegar a ser la plataforma ideal para la implementación de la RA, actualmente la gran mayoría de las tabletas y celulares cuentan con pantallas de alta resolución, cámaras integradas, procesadores muy rápidos, e incluso chips dedicados para gráficos 3D.

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13 Al momento de operar una aplicación de RA en un dispositivo móvil el usuario percibe el contenido a través de la pantalla del dispositivo y necesita al menos una mano para sostener el aparato. La interfaz de usuario para este tipo de dispositivos es muy diferente de las aplicaciones usadas para HMD.

Los dispositivos móviles conllevan un enfoque muy interesante y una gran oportunidad para que la tecnología de la RA sea de uso común y pueda ser utilizada por cualquier persona que tenga acceso a un dispositivo móvil [16].

Figura 5. RA en dispositivos móviles [17].

2.4 Análisis de herramientas de programación actuales

En esta sección son cubiertas las diversas herramientas que se emplean para desarrollar una aplicación en Android, es importante conocer a fondo cada una de ellas para garantizar que la solución propuesta sea eficiente resolviendo el problema que se enfrenta y proporcionar al usuario un producto de calidad.

2.4.1 Java

Java es un lenguaje de programación que fue desarrollado por la empresa Sun Microsystems, originalmente fue creado como una herramienta de programación para ser usada en una pequeña operación llamada "the Green Project" en el año 1991.

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14 Este lenguaje fue publicado en el año 1995, su sintaxis deriva en su mayoría de C y C++, a diferencia de que tiene menos facilidades de bajo nivel que cualquiera de los anteriores.

Es un lenguaje de programación que fue creado para ser de propósito general orientado a objetos, concurrente y basado en clases, su misión es permitir que los desarrolladores de aplicaciones escriban el programa una vez y este pueda ser ejecutado en cualquier dispositivo. A la fecha es uno de los lenguajes de programación más populares que existe [18].

2.4.2 Kit de desarrollo de aplicaciones Android (SDK)

El kit de desarrollo de aplicaciones Android o SDK por sus siglas en inglés (Software Development Kit) es una herramienta de desarrollo de software que le ofrece al programador la habilidad de crear aplicaciones para la plataforma Android. El SKD incluye diversas herramientas de desarrollo, un emulador, las librerías que son requeridas para construir aplicaciones en Android, un depurador, ejemplos con código fuente y diversos tutoriales [19].

2.4.3 Eclipse

La gran mayoría de aplicaciones que son desarrolladas para Android le deben su existencia a Eclipse. Es un entorno de desarrollo integrado (IDE) de código abierto para proyectos Java. Básicamente es el lugar donde se crean las aplicaciones, está herramienta está oficialmente respaldada por Google [20].

2.4.4 Herramientas de desarrollo Android

Este paquete, se conoce como ADT por sus siglas en inglés (Android Development tools) es un plugin para Eclipse que está diseñado para proveer al desarrollador de un ambiente integrado en el cual construir aplicaciones para el sistema operativo Android.

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15 La finalidad del ADT es extender las capacidades de Eclipse para ayudar al desarrollador a construir proyectos de una manera más eficiente, ayuda a crear la interfaz gráfica de la aplicación de una manera más sencilla.

Esta herramienta es altamente recomendada y es la manera más rápida de empezar a desarrollar aplicaciones para Android si no se cuenta con experiencia previa, dentro de este software existen diversos tutoriales, herramientas de integración, todo esto con la finalidad de facilitarle el proceso al programador al momento de desarrollar una aplicación [21].

2.5 Computación gráfica

En términos generales, la CG por sus siglas en inglés (Computer Graphics) es simplemente el uso de las computadoras para crear imágenes virtuales. Actualmente ha llegado a ser la técnica dominante al momento de crear contenido para videojuegos, efectos especiales de cine, y muchas otras formas de entretenimiento.

Una de las cosas principales que la CG hace por los diseñadores es liberarlos de los límites de lo que puede ser captado por medio de una cámara.

Las bases matemáticas utilizadas por la CG fueron creadas a finales de los años 60, a lo largo del tiempo las técnicas usadas por la CG no van enfocadas a la reproducción del mundo real, ni siquiera a simularlo, sería demasiado complejo modelar la realidad exacta, los cálculos necesarios para reproducir completamente lo que vemos no sólo se encuentran fuera de nuestro alcance, son en gran medida innecesarios.

La finalidad de la CG es contar con una aproximación de la realidad que pueda

“engañar” a la mayoría de la gente, la mayoría del tiempo [22].

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2.5.1 Análisis de herramientas actuales

Actualmente existe una gran variedad de software cuya finalidad es generar gráficos por computadora, las herramientas que se presentan a continuación destacaron del resto por su versatilidad, facilidad de uso, funciones y popularidad [23].

2.5.2 Autodesk Maya

Autodesk Maya es un software especializado en el desarrollo de gráficos en tercera dimensión, efectos especiales y animación por computadora. Este paquete se caracteriza por su potencia, sus capacidades de expansión, así como también la personalización de su interfaz y útiles herramientas.

Maya posee diversas características que permiten el modelado, animación, renderizado y simulación dinámica, es notorio que el software es tan útil que se le ha acreditado con un premio Oscar gracias al monumental papel que ha desempeñado en la industria cinematográfica cuando se trata de modelar elementos visuales, este paquete es ampliamente usado debido a su gran capacidad de ampliación y personalización [24].

2.5.3 Autodesk 3DS Max

Es una herramienta que se enfoca a la creación de gráficos y animaciones en tercera dimensión, desarrollado por la compañía Autodesk, específicamente por la división Autodesk Media & Entertaiment, salió por primera vez a la venta en año 1990.

Su arquitectura es basada en plugins, actualmente es una de las herramientas de desarrollo en 3D más utilizada, proporciona una buena solución para el modelado, animación, renderizado y composición en tercera dimensión, debido a esto es una de las soluciones predilectas para desarrollo de video juegos, mercadotecnia, arquitectura y películas [25].

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2.5.4 Zbrush

Es un software que se enfoca a la creación de gráficos y animaciones en tercera dimensión, desarrollado por la compañía Autodesk, específicamente por la división Autodesk Media &

Entertaiment, salió por primera vez a la venta en año 1990.

Su arquitectura es basada en plugins, actualmente es una de las herramientas de desarrollo en 3D más utilizada, proporciona una buena solución para el modelado, animación, renderizado y composición en tercera dimensión, debido a esto es una de las soluciones predilectas para desarrollo de video juegos, mercadotecnia, arquitectura y películas [26].

2.6 Animación

Las figuras que son modeladas en un ambiente de tres dimensiones son creadas utilizando software de computadora y se construyen a base de polígonos.

El proceso de crear gráficos por computadora puede ser dividido en tres fases básicas, las cuales son presentadas a continuación [27].

2.6.1 Modelado y texturización

El modelado se conoce como el proceso de dar forma a un objeto, las fuentes más comunes de objetos 3D son los que se originan por medio de una aplicación de computadora y los creados por un artista o ingeniero usando alguna herramienta de modelado 3D, también aquellos modelos que son escaneados basados en objetos del mundo real.

La fase de texturización continúa después de la etapa de modelado, y consiste en asignarle color, transparencia y reflexión a todos los polígonos que conforman el modelo [27].

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2.6.2 Disposición e iluminación

Antes de que ocurra el renderizado de un objeto es necesario ubicarlo en una escena, esto define las relaciones espaciales en la escena incluyendo su localización y tamaño, a este proceso se le llama disposición.

El proceso de iluminación consiste en colocar fuentes de luz en la escena, este proceso es necesario ya que sin él la escena estaría completamente obscura, y por el contrario si se utilizan demasiadas fuentes de luz se puede sobreexponer la escena, se requiere lograr un balance en la iluminación y sombras que existen en la escena [27].

2.6.3 Renderizado

El proceso de renderizado consiste en generar una imagen o video a partir de un modelo en tercera dimensión mediante el uso de software computacional.

El medio ambiente, o escena, se compone de una colección de objetos geométricos matemáticamente descritos. Se toman en cuenta las propiedades de la superficie, como el color y la reflexión de los objetos en la escena, así como elementos tales como el humo y la niebla y la manera en la que afectan la propagación de la luz, todo este conjunto de detalles son una parte necesaria del modelo [28].

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Capítulo 3. Materiales y Métodos

En este capítulo serán descritos de manera detallada los componentes que fueron empleados durante el desarrollo del proyecto, para proporcionar un mejor entendimiento del ambiente sobre el que fue desarrollada la aplicación.

3.1 Descripción del área de estudio

La Realidad Aumentada (RA) es una tecnología que complementa la percepción del mundo real y la interacción del usuario para crear un entorno real con elementos virtuales generados por una computadora.

La RA es un término que se emplea para definir un entorno que está compuesto por elementos del mundo real combinados con elementos virtuales para crear una realidad mixta sobre la cual se puede interactuar en tiempo real.

Todo esto se utiliza con el fin de proporcionar información valiosa que pueda ser aprovechada por el usuario para lograr una mejor comprensión de los datos presentados. Se busca que los elementos virtuales interactúen con el entorno real de una manera natural, para así proporcionar al usuario de un ambiente interactivo que pueda utilizar como una valiosa herramienta para optimizar la comprensión de la información.

La RA presenta las siguientes características:

• Se combinan objetos reales y virtuales para crear una realidad mixta

• Se ejecuta en tiempo real

• Las aplicaciones son interactivas

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20 Para el desarrollo del proyecto fueron estudiadas diferentes tipos de herramientas para la implementación de la RA en un ambiente con SO Android, las cuales se detallan a continuación.

3.2 Materiales

A continuación serán listados las herramientas, hardware y software que fueron empleadas en el proceso de elaboración de la aplicación.

Especificaciones del equipo de cómputo utilizado:

• Procesador Intel Core i7 - 3770 @3.40GHz

• 16 GB RAM

• Tarjeta de video AMD Radeon HD 6870 1GB DDR5

• Sistema Operativo Windows 7 Ultímate x 64

Especificaciones del smartphone utilizado:

Samsung Galaxy S4

• Procesador Qualcomm Snapdragon, Quad core, @1900 MHz

• 2 GB RAM

• Sistema Operativo Android 4.3

Software utilizado:

• Eclipse Integrated Development Enviroment (IDE) 4.2.1

• Complemento de Eclipse Java Development Tools (JDT) 3.8.2

• Java Development Kit (JKD) version 1.7.0.510

• Android Software Development Kit (SDK)

• Complemento Android Developer Tools (ADT)

• Android Native Development Kit (NDK) r9c

(31)

21

• Vuforia Software Development Kit (SDK) para Android v2.8

• Cygwin 1.7.28

3.3 Métodos

A continuación serán descritos detalladamente los pasos que se siguieron para el desarrollo de la aplicación.

3.3.1 Instalación de Eclipse Integrated Development Enviroment (IDE)

Se empleó el Eclipse IDE, básicamente es un entorno de desarrollo basado en Java que permite la expansión por medio de varios plugins para añadir diversas funcionalidades, es la plataforma de trabajo sobre la que se integraron las diversas herramientas para el desarrollo de la aplicación: Android SDK, Android NDK, JDK, JDT, ADT.

Se debe acceder al sitio oficial [29] para realizar la descarga, seleccionar el sistema operativo correspondiente, en este caso fue Windows 64 bits y proceder con la instalación.

3.3.2 Complemento de Eclipse Java Development Tools (JDT)

El JDT es un conjunto de complementos que proporciona la capacidad para tener una completa herramienta de desarrollo Java para la plataforma Eclipse, se encuentra incluido en la descarga del Eclipse IDE.

3.3.3 Instalación de Java Development Kit (JKD)

El JDK contiene herramientas esenciales para desarrollar, depurar y monitorear aplicaciones Java. Se debe descargar el JDK del sitio oficial. [30]

Las instrucciones detalladas de instalación y los requerimientos de software se pueden encontrar en el sitio oficial [31].

(32)

22

3.3.4 Instalación de Android Software Development Kit (SDK)

Este paquete de software contiene las herramientas necesarias para construir, probar y compilar aplicaciones para Android. Se descarga del sitio oficial, procediendo a su instalación [32].

3.3.5 Complemento Android Developer Tools (ADT)

Es un complemento para el Eclipse IDE que está diseñado para proporcionar un entorno integrado en el que se construyen las aplicaciones para Android, viene incluido en el paquete del SDK.

3.3.6 Android Native Development Kit (NDK)

El NDK es un conjunto de herramientas que permite implementar partes de la aplicación utilizando lenguajes de código nativo. Esta herramienta es requerida para poder compilar la aplicación. Se descarga del sitio oficial [33], se debe seleccionar el sistema operativo correspondiente, Windows 64 bits en el caso de la aplicación.

3.3.7 Vuforia Software Development Kit (SDK)

Para la implementación de la RA se utilizó Vuforia SDK, que se basa en reconocimiento de imágenes por computadora y contiene todas las funciones de RA necesarias para la creación de la aplicación.

El paquete Vuforia SDK permite construir aplicaciones de RA basados en visión de la cámara. Para su descarga se requiere crear un usuario en la página oficial de Vuforia [34]. Las instrucciones detalladas para la instalación se encuentran en el sitio oficial [35].

Si se encuentran problemas al momento de preparar el ambiente de desarrollo, se puede encontrar un tutorial en el sitio oficial de Vuforia [36].

(33)

23

3.3.8 Cygwin

Cygwin se implementa para poder realizar la compilación de la aplicación para su correcto funcionamiento en el entorno del sistema operativo Android. Las instrucciones para la instalación se encuentran en el sitio oficial [37].

3.4 Desarrollo de la aplicación

Para iniciar se tomó la muestra de Image Samples [38] de la página de Vuforia, éste código muestra, permite reconocer marcadores y mostrar objetos en tercera dimensión.

Figura 6. Demostración de Image Targets usando Vuforia

los modelos 3D obtenidos se muestran en las figuras 7 y 8.

Figura 7. Modelo utilizado para representar el corazón, sin textura [39].

(34)

24 Figura 8. Modelo utilizado para representar el ojo [40].

Una vez adquiridos los modelos en formato .obj el cual es la representación del objeto en 3D, fue necesario hacer la conversión del archivo .obj a un archivo de tipo encabezado .h para poder utilizarlo en la aplicación. Para hacer la conversión se utilizó un script de Perl que genera un archivo .h con los vértices del objeto [41].

Figura 9. Script de Perl para convertir archivos de .obj a .h [41].

Una vez que se cuenta con el archivo encabezado debe ser agregado en la ruta ImageTargets/jni/ del proyecto, también es necesario agregarle textura para poder representar los detalles del objeto, el archivo de textura debe ser agregado a la carpeta de assets.

(35)

25 Figura 10. Textura utilizada para el modelo Corazón.

La textura es utilizada para darle detalles al objeto, es lo que hace que el modelo se vea más realista, ver figura 11.

Figura 11. Modelo del Corazón con textura.

3.5 Creación de marcadores

A continuación se describirá el proceso para la creación de los marcadores.

Ingresar al sitio oficial de Vuforia, posteriormente acceder al sitio con la cuenta creada previamente, se selecciona la opción "Target Manager" y se crea un "Database" que es una colección de marcadores definidos por el usuario.

(36)

26 Figura 12. Menú del Sitio Oficial de Vuforia. [42]

Cuando se crea el Database de marcadores, se selecciona la opción de Add Target y se procede a la creación de los marcadores.

Figura 13. Ventana para agregar marcadores.

Se debe seleccionar el tipo de marcador que se va a utilizar, después se agrega una imagen que será reconocida y se le agregarán puntos de referencia que serán utilizados por la aplicación para reconocer el marcador.

(37)

27 Figura 14. Marcadores del Ojo y Corazón utilizados, se muestran los puntos de

reconocimiento que utiliza Vuforia.

Los puntos de reconocimiento del marcador serán analizados por el software para poder llevar a cabo el rastreo de forma satisfactoria, Vuforia utiliza un sistema basado en estrellas del 1 al 5 para evaluar el rendimiento de los marcadores, entre más alto sea el valor, mejor será su desempeño.

Figura 15. Evaluación de marcadores en base a estrellas.

(38)

28 Una vez que se definen los marcadores y se asocian con los objetos, el siguiente paso es detectarlos con la cámara y en base al rastreo de los puntos presentados previamente, la aplicación reconoce el marcador y procede a mostrar los modelos que fueron definidos.

Figura 16. Interfaz de la cámara y detección de marcadores.

(39)

29

Capítulo 4. Resultados de la investigación

En el contenido de éste capítulo serán expuestos los resultados obtenidos en base a la investigación realizada durante el proyecto, se mostrará detalladamente el producto de las encuestas que fueron realizadas a médicos y estudiantes de medicina con el fin de saber si el proyecto cumple con los objetivos.

4.1 Presentación de resultados

Se emplearon encuestas a médicos y estudiantes de medicina para conocer su opinión sobre la aplicación desarrollada y el impacto que pueda tener en el apoyo a la educación.

A continuación se detalla el proceso realizado para la obtención de los resultados.

Se le muestra al encuestado el folleto con la información (ver anexos) sobre cada órgano y a su vez contiene el marcador, el usuario procede a la lectura del texto para después usar la aplicación y visualizar los modelos mediante la detección del marcador, por último, se aplica una encuesta para conocer la utilidad y funcionalidad que tiene la aplicación.

Figura 17. Detección del marcador Ojo.

(40)

30 Figura 18. Detección del marcador Corazón.

4.2 Resultados de encuestas realizadas a médicos

A continuación se presentan los resultados que fueron obtenidos por medio de encuestas a médicos que laboran en la Unidad de Medicina Familiar #56 del Instituto Mexicano del Seguro Social (IMSS).

En total fueron realizadas 10 encuestas, el formato de la encuesta se encuentra en la sección de anexos al final del documento.

4.2.1 Contenido y diseño de la aplicación

El principal objetivo fue conocer si los órganos que fueron empleados en la aplicación eran lo suficientemente detallados para asegurarse de ofrecer al usuario una buena herramienta para complementar su aprendizaje.

(41)

31 1.-¿Considera que los modelos virtuales que fueron mostrados se asemejan a los órganos reales del cuerpo humano?

Figura 19. Resultados de Pregunta 1, cuestionario de médicos.

De los 10 médicos encuestados 2 de ellos respondieron negativamente a ésta pregunta, la razón que dieron fue, que el modelo del ojo requería ser más detallado, y que el modelo del corazón estaba bien implementado.

2.-¿Considera que el hecho de tener acceso a un ambiente virtual de este tipo puede mejorar la comprensión del estudiante sobre los diversos temas?

3.-¿La interfaz le parece simple y fácil de usar?

(42)

32 4.-¿Le hubiera gustado contar con este tipo de herramientas mientras realizaba sus estudios?

Figura 22. Resultados de Pregunta 4, cuestionario de Médicos.

4.2.2 Funcionalidad de la aplicación

El objetivo de ésta sección de la encuesta fue conocer el nivel de dificultad de operación de la aplicación, así como también si el usuario la considera una herramienta útil.

1.-¿Que tan útil cree que pueda ser una aplicación de este tipo para un estudiante?

2.-¿La aplicación detectó rápidamente el marcador?

(43)

33 Se tuvieron resultados favorables respecto a la rapidez de la detección de los marcadores, de los 10 médicos encuestados 9 lo consideran muy bueno, y sólo 1 lo considera bueno, el factor que influye en la detección del marcador es si la cámara se encuentra fuera de foco, se debe enfocar para la correcta detección del marcador.

3.-¿Cuál considera que es el nivel de dificultad para usar ésta aplicación?

De los 10 médicos que fueron encuestados 8 de ellos consideran que la aplicación es muy fácil de usar, los 2 restantes creen que es fácil de usar, éstos mismos hicieron comentarios acerca de que nunca habían visto éste tipo de tecnología pero que con el uso cotidiano les resultaría muy fácil manipular ésta herramienta.

4.3 Resultados de encuestas realizadas a alumnos

Aquí se muestran los resultados que fueron obtenidos por medio de las encuestas realizadas a estudiantes de medicina de la Universidad Autónoma de Ciudad Juárez.

En total fueron realizadas 20 encuestas, el formato de la encuesta se encuentra en la sección de anexos al final del documento.

4.3.1 Contenido de la aplicación

En ésta sección de la encuesta se pueden encontrar diversas respuestas que darán una noción de lo que piensan las personas encuestadas acerca de la aplicación, es de interés

(44)

34 conocer si los alumnos consideran que los modelos sean detallados, a su vez también es importante darse cuenta si el encuestado piensa que la aplicación es fácil de usar y que pueda ser una herramienta que ayude a complementar sus estudios y facilitar la comprensión de los temas.

1.-¿Considera que los elementos virtuales que fueron mostrados se encuentran bien detallados?

Figura 26. Resultados de Pregunta 1, cuestionario de alumnos.

2.-¿Le parece que el hecho de tener acceso a un ambiente virtual de éste tipo puede mejorar la comprensión de los temas?

3.-¿Considera que mediante la ayuda de la aplicación podrá recordar con mayor facilidad los conceptos que fueron presentados?

(45)

35 4.-¿La interfaz le parece simple y fácil de usar?

5.-¿Le gustaría contar con una herramienta de éste tipo para complementar sus estudios?

4.3.2 Funcionalidad de la aplicación

El objetivo de ésta sección de la encuesta fue conocer el nivel de dificultad de operación de la aplicación, así como también conocer si el usuario la consideraba una herramienta útil.

1.-¿Que tan útil sería para usted una aplicación de éste tipo?

(46)

36 2.-¿La aplicación detectó rápidamente el marcador?

3.-¿Cuál considera que es el nivel de dificultad para usar ésta aplicación?

4.4 Análisis e interpretación de resultados

En base a los resultados obtenidos por medio de las encuestas realizadas, es evidente que la aplicación fue bien aceptada por los usuarios.

En la encuestas que se les hizo a los médicos, 8 de los 10 encuestados arrojaron como resultado que los modelos presentados virtualmente se asemejan a los órganos reales, en otra pregunta en particular acerca de si consideran que éste tipo de aplicación pudiera mejorar la comprensión de estos temas, el 100% respondió positivamente.

(47)

37 Además el 100% de los médicos encuestados dijo que la aplicación es fácil de usar y que les hubiera gustado contar con una aplicación de éste tipo mientras realizaban sus estudios.

De un total de 20 alumnos encuestados, 17 de ellos dijeron que los modelos se muestran bien detallados, el 100% considera que ésta herramienta facilita la comprensión de los temas y que les ayudaría a recordar con mayor facilidad los conceptos, a su vez el 100% de los encuestados consideran que la interfaz de la aplicación es simple y fácil de usar, por último de los datos que fueron recolectados también indican que el 100% de los usuarios consideran que les gustaría complementar sus estudios con esta aplicación.

(48)

38

Capítulo 5. Discusiones, conclusiones y recomendaciones

En este capítulo se presentan las conclusiones que fueron fruto de la investigación y el desarrollo de la aplicación, son a su vez, discutidos los resultados obtenidos, se responden las preguntas de investigación y se plantea cual puede ser el camino a seguir en futuras investigaciones.

5.1 Con respecto a las preguntas de investigación

Derivadas del problema planteado en el primer capítulo (sección 1.4), surgieron algunas preguntas de investigación a las cuales serán respondidas a continuación:

Surgió la incógnita sobre los beneficios que se obtienen del uso del sistema operativo Android en el desarrollo de la aplicación.

Fueron tomados en cuenta varios aspectos que fueron decisivos al momento de seleccionar una plataforma para realizar la aplicación, ente los cuales está el hecho de que es una plataforma de desarrollo libre, existe mucha información sobre el tema lo que facilita la comprensión del lenguaje y las diversas herramientas utilizadas, a su vez es una plataforma líder y cuenta con buena popularidad entre los consumidores lo que garantiza un mayor alcance de usuarios potenciales, por último éste ambiente presenta un bajo costo en la etapa de desarrollo, lo cual facilitó en gran medida el avance del proyecto.

También se cuestionaron los problemas que se pueden tener al momento de migrar la aplicación a diferentes dispositivos.

Cada dispositivo móvil cuenta con diferentes características y versiones diferentes de Android, es posible que la aplicación diseñada en un inicio no pueda ser ejecutada en ciertos dispositivos y que sea necesario realizar ajustes a la aplicación para que pueda ser ejecutada sin ningún problema.

(49)

39 Surgió la duda sobre el grado de dificultad para garantizar el dominio de las herramientas que serán usadas en el proceso de desarrollo de la aplicación

Se considera que el grado de dificultad fue medio, ya que se tenía algo de conocimiento previo sobre el tema, en algunas herramientas se hicieron investigaciones para poder hacer uso de ellas, en específico, la herramienta que fue usada para implementar la Realidad Aumentada.

Se tenía la duda sobre el entorno en el que se puede implementar la aplicación que fue desarrollada.

Primordialmente la aplicación está diseñada para el entorno del estudio de la medicina, pero también puede tener más aplicaciones, como lo puede ser el poder representar las enfermedades y cómo afectan a los diversos órganos del cuerpo, para que el médico pueda explicar con mayor facilidad al paciente sobre su padecimiento, que cuente con una herramienta visual para mejorar la comprensión de la información

Por último se presentó la incógnita de cómo será garantizado el hecho que los modelos de los órganos representados virtualmente sean lo suficientemente ilustrativos para facilitar la comprensión del estudiante.

La forma en la que se puede estimar si los modelos son lo suficientemente ilustrativos, es realizando encuestas a profesionales de la salud y basarse en los resultados obtenidos, que cabe resaltar, fueron satisfactorios.

(50)

40

5.2 Con respecto al objetivo de la investigación

El principal objetivo de la investigación tiene como finalidad desarrollar una aplicación para dispositivos móviles que se base en Realidad Aumentada (RA), para que sea utilizada como una herramienta visual de apoyo para facilitar la comprensión de la información relativa a el estudio de cierta área de la medicina, los órganos del cuerpo en éste caso.

Para poder llevar a cabo el objetivo del proyecto fue necesario estudiar y comprender qué es la RA, su funcionamiento, aplicaciones y requerimientos, con el fin de poder desarrollar una aplicación en la que pueda ser implementada. A lo largo de la investigación se analizaron diversos tipos de herramientas las cuales fueron empleadas con el propósito de complementar y construir la aplicación. También fue necesario investigar sobre los modelos 3D que fueron implementados, ya que el uso de los mismos es punto clave para nuestro proyecto.

La incorporación de todos y cada uno de éstos elementos requirió hacer uso de los conocimientos adquiridos a lo lardo de la carrera, procesos de programación, planeación, diseño y desarrollo de software.

En base a los resultados de las encuestas se demuestra que una aplicación de éste tipo puede llegar a ser útil para complementar el estudio y mejorar la comprensión de los temas.

5.3 Recomendaciones para futuras investigaciones

En cuanto a futuras investigaciones que sean realizadas relativas a éste tema, es recomendable revisar e investigar los diversos paquetes que hagan uso de la Realidad Aumentada, ya que pueden contar con distintas herramientas que puedan proporcionar una diferente experiencia o más completa.

También surgen diversas mejoras que se pudieran implementar a futuro, respecto a los modelos 3D utilizados, sería conveniente tratar de integrar más modelos, a su vez se puede mejorar el detalle de los modelos ya existentes, agregar animación a los modelos, y

(51)

41 puede ser posible también modelar los diferentes padecimientos que afectan a los órganos para visualizar el daño que puedan ocasionar distintos tipos de enfermedades y padecimientos.

Por otro lado, se sugiere explorar otras plataformas como lo puede ser iOS de Apple, cabe mencionar que Vuforia se encuentra disponible también para esta plataforma, todo esto es con el fin de alcanzar un mayor número de usuarios.

(52)

42

Referencias

[1] Facultad informática de la UNAM, Octubre 2013 [En línea]. Disponible:

http://www.facmed.unam.mx/sg/tutorias/

[2] MeVis, Medical Solutions, Noviembre 2013 [En línea]. Disponible:

http://www.mevis.de/home.html

[3] Corinth Micro Anatomy Augmented, Windows App Store, Noviembre 2013 [En línea]. Disponible: http://apps.microsoft.com/windows/en-us/app/corinth-micro- anatomy-augmented/f91e38df-77f5-482c-b0c5-80eefbd99008

[4] AR Liver Viewer,iTunes Store, Noviembre 2013 [En línea]. Disponible:

https://itunes.apple.com/es/app/ar-liver-

viewer/id567523780?mt=8&affId=2202844&ign-mpt=uo%3D4

[5] World Lens, iTunes Store, Octubre 2013 [En línea]. Disponible:

https://itunes.apple.com/us/app/word-lens/id383463868?mt=8&ign-mpt=uo%3D4

[6] TAT Augmented ID, Julio 2009, [En línea]. Disponible: http://www.tat.se/blog/tat- augmented-id/

[7] Layar, Septiembre 2009, [En línea]. Disponible: https://www.layar.com/

[8] Realidad Aumentada, Noviembre 2013, [En línea]. Disponible:

http://es.wikipedia.org/wiki/Realidad_aumentada

[9] Michael Haller, Mark Billinghurst and Bruce Thomas, "Emerging technologies of Augmented Reality interfaces and design", en Preface, Idea Group Publishing, 2007, p vi-vii.

[10] Asim El Sheikh, Abid Al Ajeeli and Evon M. O. Abu-Taieh, "Simulation and modeling current technologies and applications", IGI Publishing, 2008, p 406-407 [11] Todo sobre Realidad Aumentada, Noviembre 2013, [En línea]. Disponible:

http://aumentada.blogspot.mx/2011/05/que-es-la-realidad-aumentada.html [12] Realidad Aumentada, 2008, [En línea]. Disponible: http://jbbar.zzl.org/

[13] Vuforia, Frame Markers, Abril 2014, [En línea]. Disponible:

https://developer.vuforia.com/resources/dev-guide/frame-markers

(53)

43 [14] Michael Haller, Mark Billinghurst and Bruce Thomas, "Emerging technologies of

Augmented Reality interfaces and design", en Vision Based 3D Tracking and Pose Estimtion for Mixed Reality, Idea Group Publishing, 2007, p 1-15.

[15] Michael Haller, Mark Billinghurst and Bruce Thomas, "Emerging technologies of Augmented Reality interfaces and design", en An Introduction to Head Mounted Displays for Augmented Reality, Idea Group Publishing, 2007, p 43-60.

[16] Michael Haller, Mark Billinghurst and Bruce Thomas, "Emerging technologies of Augmented Reality interfaces and design", en Mobile Phone Based Augmented Reality, Idea Group Publishing, 2007, p 90-107.

[17] ¿Qué es la Realidad Aumentada?, Marzo 2011, [En línea]. Disponible:

http://www.ikerkuntza.ehu.es/p273-

sgikerct/es/contenidos/noticia/noticia_layar/es_notlayar/noticia_layar.html [18] Java, Noviembre 2013, [En línea]. Disponible:

http://es.wikipedia.org/wiki/Java_(lenguaje_de_programaci%C3%B3n)

[19] Android Software Development Kit, Noviembre 2013, [En línea]. Disponible:

http://developer.android.com/sdk/index.html

[20] What is Eclipse?, Enero 2012, [En línea]. Disponible:

http://www.electronicsweekly.com/eyes-on-android/what-is/what-iseclipse-2012-01/

[21] Android Development Tools, Octubre 2013 [En línea]. Disponible:

http://developer.android.com/tools/sdk/eclipse-adt.html

[22] Noriko Kurachi, “The magic of computer graphics”, en Foreword, CRC Press, 2011, p vii – viii.

[23] Comparison of 3D computer graphics software, Abril 2014 [En línea]. Disponible:

http://en.wikipedia.org/wiki/Comparison_of_3D_computer_graphics_software [24] Autodesk Maya, Julio 2013, [En línea]. Disponible:

http://es.wikipedia.org/wiki/Autodesk_Maya

[25] Autodesk 3DS Max, Noviembre 2013, [En línea]. Disponible:

http://es.wikipedia.org/wiki/Autodesk_3ds_Max [26] Zbrush, Octubre 2011,[En línea]. Disponible:

http://es.wikipedia.org/wiki/ZBrush

[27] What is 3D Animation and how is it made, Junio 2011, [En línea]. Disponible:

(54)

44 http://pavtechnologies.com/pavwordpress/?cat=10

[28] Noriko Kurachi, “The magic of computer graphics”, en Introduction to Photorealistic Rendering, CRC Press, 2011, p 3.

[29] Eclipse, Marzo 2014, [En línea]. Disponible: http://www.eclipse.org/ide/

[30] Java SE Downloads, Marzo 2014, [En línea]. Disponible:

http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/index.html [31] Java SE Platform Installation, Marzo 2014, [En línea]. Disponible:

http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/index-137561.html [32] Android SDK, Marzo 2014, [En línea]. Disponible:

https://developer.android.com/sdk/index.html?hl=sk [33] Android NDK, Marzo 2014, [En línea]. Disponible:

http://developer.android.com/tools/sdk/ndk/index.html

[34] Android, Vuforia SDK, Marzo 2014, [En línea]. Disponible:

https://developer.vuforia.com/resources/sdk/android#sdkModal [35] Installing the Vuforia SDK, Marzo 2014, [En línea]. Disponible:

https://developer.vuforia.com/resources/dev-guide/step-2-installing-vuforia-sdk [36] Setting Up the Development Environment Android SDK, Marzo 2014,

[En línea]. Disponible https://developer.vuforia.com/resources/dev-guide/step-1-setting- development-environment-android-sdk

[37] Cygwin Installation, Marzo 2014, [En línea]. Disponible:

http://cygwin.com/install.html

[38] Vuforia, Image Targets Sample App Marzo 2014, [En línea]. Disponible:

https://developer.vuforia.com/resources/sample-apps/image-targets-sample-app [39] Human Heart 3D model, by 3dregenerator, Febrero 2014, [En línea]. Disponible:

http://tf3dm.com/3d-model/human-heart-2-79840.html

[40] Green Eye 3D model, by Bondiana, Febrero 2014, [En línea]. Disponible:

http://www.cgtrader.com/3d-models/character-people/other/green-eye

[41] Obj2opengl: convert obj 3D models to arrays compatible with OpenGL, Febrero 2014, [En línea]. Disponible:

http://heikobehrens.net/2009/08/27/obj2opengl/

(55)

45 [42] Vuforia, Developer Portal, Marzo 2014, [En línea]. Disponible:

https://developer.vuforia.com/

[43] Jesús Cornejo García, Pedro Verónica Rosales, Perla Olinda Gauna Flores, Celina Esteban Rubio, Arturo Campos Gutiérrez, "Biología 2.", en Circulación de vertebrados(humano)., Editorial Umbral, 2006, p 41-42.

[44] Gerard Thews, Ernst Mutschler, Peter Vaupel, "Anatomía, fisiología y patofisiología del hombre, manual para farmacéuticos y biólogos.", en Corazón, Editorial Reverté, 1983, p 189.

[45] Gerard Thews, Ernst Mutschler, Peter Vaupel, "Anatomía, fisiología y patofisiología del hombre, manual para farmacéuticos y biólogos.", en Corazón, Editorial Reverté, 1983, p 189.

(56)

46

Apéndices

Cuestionario para estudiantes Cuestionario para médicos

Folleto para apoyo de las encuestas

(57)

47 Universidad Autónoma de Ciudad Juárez

Cuestionario para estudiantes Instituto de Ingeniería y Tecnología

Sistema visual de apoyo para el estudio de la medicina basado en realidad aumentada

Con el fin de mejorar los procesos de enseñanza y aprendizaje mediante el uso de la tecnología, se le hace una cordial invitación para obtener información sobre el impacto que puede tener la realidad aumentada en el aprendizaje de la medicina.

PARTE I. Datos generales de la persona encuestada.

Edad Género ____ [Hombre] ____ [Mujer] Año de inicio de su licenciatura.

PARTE II. Contenido de la aplicación.

1.- ¿Considera que los elementos virtuales que fueron mostrados se

encuentran bien detallados? __ [SI] __ [NO]

2.- ¿Le parece que el hecho de tener acceso a un ambiente virtual de

éste tipo puede mejorar la comprensión de los temas? __ [SI] __ [NO]

3.- ¿Considera que mediante la ayuda de la aplicación podrá recordar con

mayor facilidad los conceptos que fueron presentados? __ [SI] __ [NO]

4.- ¿La interfaz le parece simple y fácil de usar? __ [SI] __ [NO]

5.- ¿Le gustaría contar con una herramienta de éste tipo para

complementar sus estudios? __ [SI] __ [NO]

PARTE III. Funcionalidad de la aplicación.

¿Cómo califica la funcionalidad de la aplicación? (1-Insuficiente, 2-Regular, 3-Suficiente, 4-Bueno, 5-Muy bueno)

1.- ¿Que tan útil seria para usted una aplicación de éste tipo? 1 2 3 4 5 2.- ¿La aplicación detecto rápidamente el marcador? 1 2 3 4 5 3.- ¿Cuál considera que es el nivel de dificultad para usar ésta

aplicación?

1 2 3 4 5 Difícil Fácil

(58)

48 Universidad Autónoma de Ciudad Juárez

Cuestionario para médicos

Instituto de Ingeniería y Tecnología

Sistema visual de apoyo para el estudio de la medicina basado en realidad aumentada

Con el fin de mejorar los procesos de enseñanza y aprendizaje mediante el uso de la tecnología, se le hace una cordial invitación para obtener información sobre el impacto que puede tener la realidad aumentada en el aprendizaje de la medicina.

PARTE l. Datos generales de la persona encuestada.

Edad Género ____ [Hombre] ____ [Mujer] Cedula profesional.

PARTE Il. Contenido y diseño de la aplicación.

1.- ¿Considera que los modelos virtuales que fueron mostrados se asemejan a los órganos reales del cuerpo humano?

__ [SI] __ [NO]

2.- ¿Considera que el hecho de tener acceso a un ambiente virtual de éste tipo puede mejorar la comprensión del estudiante sobre los diversos temas?

__ [SI] __ [NO]

3.- ¿La interfaz le parece simple y fácil de usar? __ [SI] __ [NO]

4.- ¿Le hubiera gustado contar con éste tipo de herramienta

mientras realizaba sus estudios? __ [SI] __ [NO]

PARTE III. Funcionalidad de la aplicación.

¿Cómo califica la funcionalidad de la aplicación? (1-Insuficiente, 2-Regular, 3-Suficiente, 4-Bueno, 5-Muy bueno)

1.- ¿Que tan útil cree que pueda ser una aplicación de éste

tipo para un estudiante? 1 2 3 4 5

2.- ¿La aplicación detecto rápidamente el marcador? 1 2 3 4 5 3.- ¿Cuál considera que es el nivel de dificultad para usar ésta

aplicación?

1 2 3 4 5 Difícil Fácil

(59)

49

El ojo humano

^[43]

El ojo humano tiene un alcance de intensidad de 10’, cubre u campo de visión de unos 180’, puede cambiar muy rápidamente su enfoque desde distancias muy cortas hasta el infinito y tiene un poder de resolución próximo al límite impuesto por la difracción.

Figura 1. El ojo humano. [43]

El globo ocular es aproximadamente de forma esférica, con un diámetro de unos 2,3 cm a aproximadamente 1 pulgada. Su cubierta exterior es una capa fibrosa casi opaca denominada esclerótica.

En su interior hay una membrana oscura, la coroides, que, al igual que el interior negro de u