ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΣΧΕΔΙΑΣΗΣ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΠΕΤΡΟΥ ΚΟΝΤΑΚΗ. Επιβλέπων :

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΣΧΕΔΙΑΣΗΣ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ Σχεδίαση Διεπαφής Χρήστη (user interface) για Διαδραστική Εφαρµογή Αναζήτησης Πλοίων σε Τοπική Εµβέλεια, για Κινητές Συσκευές µε Λογισµικό Αndroid, µέσω Επαύξησης της Πραγµατικότητας ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ του ΠΕΤΡΟΥ ΚΟΝΤΑΚΗ Επιβλέπων : Σπύρος Βοσινάκης Καθηγητής Τ.Μ.Σ.Π.Σ Μέλη επιτροπής : Παναγιώτης Κουτσαµπάσης, Καθηγητής Τ.Μ.Σ.Π.Σ Δηµήτριος Λέκκας, Καθηγητής Τ.Μ.Σ.Π.Σ Σύρος, Φεβρουάριος 2014

2 2

3 Περίληψη Τα τελευταία χρόνια έχει σηµειωθεί αλµατώδης ανάπτυξη των έξυπνων τηλεφώνων. Τα έξυπνα τηλέφωνα µε την τεχνολογία που προσφέρουν, βοήθησαν στην µετάβαση της Επαυξηµένης Πραγµατικότητας από το εργαστηριακό-ερευνητικό περιβάλλον στο ευρύ κοινό. Η Επαυξηµένη Πραγµατικότητα είναι η τεχνολογία µέσω της οποίας τοποθετείται η ψηφιακή πληροφορία στον φυσικό κόσµο. Με τη σύζευξη αυτών των τεχνολογιών δηµιουργείται µία νέα εµπειρία του χρήστη η οποία είναι άµεσα εξαρτώµενη από τον χώρο και τον χρόνο. Στα πλαίσια των παραπάνω τεχνολογικών εξελίξεων, ως κύριο πεδίο ενδιαφέροντος στην διπλωµατική εργασία που πρόκειται να ακολουθήσει, ορίζεται η ανάλυση της διεπαφής του χρήστη (user interface) και η αλληλεπίδραση του µε τις έξυπνες φορητές συσκευές. Απώτερος στόχος της ανάλυσης αυτής, είναι να ενηµερώσει τον χρήστη για τη θέση και την κίνηση των πλοίων, που εξελίσσονται σε πραγµατικό τόπο και χρόνο, µέσα από την τεχνολογία της Επαυξηµένης Πραγµατικότητας. Λέξεις Κλειδιά: Επαυξηµένη Πραγµατικότητα, Έξυπνα Τηλέφωνα, Σχεδίαση Διεπαφής Χρήστη 3

4 4

5 Ευχαριστίες Θα ήθελα να ευχαριστήσω τον επιβλέποντα καθηγητή, κ. Σπύρο Βοσινάκη, ο οποίος µε την καθοδήγηση και την υποστήριξη του µε βοήθησε να ολοκληρώσω τον κύκλο των σπουδών µου, µε τον καλύτερο δυνατό τρόπο. Επίσης θα ήταν παράληψη, να µην ευχαριστήσω όσους στάθηκαν δίπλα µου, σε όλο το χρονικό διάστηµα που χρειάστηκε, για να ολοκληρωθεί η εργασία αυτή. Η συµπαράσταση τους, συνέβαλε σηµαντικά, στην διεκπεραίωση όλων των θεµάτων που προέκυψαν µέσα σε αυτό το διάστηµα. 5

6 6

7 Πίνακας Περιεχοµένων 1. Εισαγωγή Εισαγωγή Μεθοδολογία Δοµή Τεχνολογία της Κινητής και Ασύρµατης Επικοινωνίας Γενικό πεδίο µελέτης Η Μετάβαση από τον Προσωπικό υπολογιστή στον φυσικό κόσµο Η Έννοια της Επίγνωσης Θέσης στα Υπολογιστικά Συστήµατα Απεικόνιση γεωγραφικής πληροφορίας και εντοπισµού θέσης (Συστήµατα GIS) Τεχνολογίες Προσδιορισµού Θέσης του Χρήστη Δορυφορικά δίκτυα Επίγεια ασύρµατα δίκτυα Περιβάλλοντα αλληλεπίδρασης για κινητές συσκευές που βασίζονται στην επίγνωση της θέσης του χρήστη Σύνοψη κεφαλαίου Η Χρήση της Επαυξηµένης Πραγµατικότητας ως Πλατφόρµας Αλληλεπίδρασης Τι είναι η Επαυξηµένη Πραγµατικότητα Τεχνολογίες Θέασης Συστήµατα Οπτικής Απεικόνισης Head-Mounted Display Προβολικές συσκευές Spatial Augmented Reality Φορητές συσκευές χειρός Handheld Display Μέθοδοι υπολογισµού θέσης Επίλυση Υπολογισµού Θέσης µε Χρήση Στόχου Επίλυση Υπολογισµού Θέσης µε Ανίχνευση Χαρακτηριστικών στο Τρισδιάστατο Αντικείµενο Συνδυασµένη Επίλυση Μέθοδος Εντοπισµού Γεωγραφικής Θέσης και Αντιστοίχηση Σύνοψη Κεφαλαίου Η επαυξηµένη πραγµατικότητα εφαρµοσµένη στα Smart Phone Η Κοινωνική Επίδραση της Κινητής Ασύρµατης Επικοινωνίας µε την Χρήση της Τεχνολογίας της Επαυξηµένης Πραγµατικότητας

8 4.2. Η Εξέλιξη της τεχνολογίας της Επαυξηµένης Πραγµατικότητας εφαρµοσµένη στις φορητές συσκευές τηλεφωνίας Έρευνα Εφαρµογών Γενικού Πλαισίου Παραδείγµατα AR πλατφόρµων σε Android Συµπεράσµατα Κεφαλαίου Ανάλυση Απαιτήσεων Προσδιορισµός του Προβλήµατος Το Εργαλείο Παροχής Θαλάσσιων Δεδοµένων Marine Traffic Βασικά χαρακτηριστικά του σχεδιαστικού έργου Οργάνωση Έρευνας Δηµιουργία Χαρακτήρων-Personas Δήµητρα Πρωτόπαπα Κώστας Δηµητριάδης Αλέξης Παπακωσταντίνου Συµπεράσµατα Έρευνας Απαιτήσεων Χρήστη Έρευνα Αγοράς Armada Rouen Mixare Wikitube Διάδραση µε Layar Διάδραση µε το junaio Συµπεράσµατα από τις ανταγωνιστικές εφαρµογές Αρχές Προσβασιµότητας και Ευχρηστίας για Έξυπνες Φορητές Συσκευές Αρχές Προσβασιµότητας και Ευχρηστίας Βασισµένες στο Λογισµικό Android Αρχές Προσβασιµότητας και Ευχρηστίας Βασισµένες στην Τεχνολογία της Επαυξηµένης Πραγµατικότητας Δυνατότητες δεδοµένων από την το Marine Traffic Συµπεράσµατα Απαιτήσεων Σχεδίαση Εφαρµογής Αναζήτησης Πλοίων σε Τοπική Εµβέλεια, για Κινητές Συσκευές µε Λογισµικό Αndroid, µέσω Επαύξησης της Πραγµατικότητας Εισαγωγή Προκαταρκτική σχεδίαση Εννοιολογικό µοντέλο 102 8

9 Πίνακες ιστοριών Δέντρο πλοήγησης και Διάγραµµα ροής Λεπτοµερής σχεδίαση Δοµή της πληροφορίας Ιστορικό πρόσφατων κινήσεων του χρήστη Θεµατικό περιεχόµενο Διάταξη της οθόνης Απτική ανάδραση κατά την διεπαφή Μετρήσεις και διάταξη Γραµµατοσειρά Χρωµατική παλέτα Εικονογραφία Χειρονοµίες κατά την διάδραση Φωτεινότητα Ραντάρ Πυξίδα Γενική δοµή της εφαρµογής Βασικές οθόνες Πλοήγηση στην εφαρµογή Μπάρα δράσεων Μεγαλύτερες οθόνες Επιλογές αντικειµένων Διάδραση στην επαυξηµένη πραγµατικότητα Βοηθητικά στοιχεία Ανάπτυξη Πρωτοτύπου Εργαλεία Υλοποίησης και Περιβάλλον εργασίας Περιορισµοί στην Υλοποίηση Δεδοµένα Εγγραφή στον φυσικό κόσµο Οµαδοποίηση των στοιχείων της επαυξηµένης πραγµατικότητας Λίστες και Οθόνες Πληροφοριών, Βοηθητικές Οθόνες Διεπαφή της Εφαρµογής

10 Εκκίνηση Κεντρικό µενού Διαδραστικά στοιχεία Ειδοποιήσεις Χάρτης Πλοήγησης Εισαγωγή της Επαυξηµένης Πραγµατικότητας Ενεργοποίηση της Κάµερας Αξιολόγηση Εφαρµογής Ενεργοποίηση Αισθητήρων Περιστροφής Σύστηµα εντοπισµού θέσης Global Position System (GPS) Φυσική Θέση Αντικειµένων σε Συντεταγµένες της Οθόνης Διεπαφή Χρήστη Επαυξηµένης Πραγµατικότητας Μεθοδολογία Αξιολόγηση Ευχρηστίας Μέθοδος Συλλογής Δεδοµένων Η διαδικασία Αξιολόγησης Ευχρηστίας και Περιεχοµένου της Εφαρµογής Αποτελέσµατα Αξιολόγησης Αποτελέσµατα Πρώτου Σεναρίου Αποτελέσµατα Δεύτερου Σεναρίου Αποτελέσµατα Τρίτου Σεναρίου Σύνοψη Αποτελεσµάτων Σεναρίων Αποτελέσµατα Συνεντεύξεων Συµπεράσµατα Αξιολόγησης και Προτάσεις Επανασχεδίασης Συµπεράσµατα Διπλωµατικής Εργασίας Βιβλιογραφία. 180 Διαδικτυακές Πηγές Παράρτηµα Δυνατότητες Λογισµικού Android Αποτελέσµατα αξιολόγησης

11 1 Εισαγωγή 1.1. Εισαγωγή Η ραγδαία εξέλιξη της τεχνολογίας κατά τη διάρκεια του 20ού αιώνα και ιδιαίτερα η πρωτοφανής ανάπτυξη των τεχνολογιών, της πληροφορικής και των τηλεπικοινωνιών τις τελευταίες δεκαετίες, επιτάχυναν και διεύρυναν τη διάχυση της πληροφορίας και της γνώσης παγκοσµίως. Η βραχυπρόθεσµη και µακροπρόθεσµη στρατηγική της αναβάθµισης και της εξέλιξης στην τεχνολογία των τηλεπικοινωνιών και των αντίστοιχων συστηµάτων, αποσκοπεί στην µελέτη, την ανάπτυξη, την υλοποίηση και την υποστήριξη σε περιβάλλoν πολυµέσων, νέων συγχρόνων τηλεπικοινωνιακών υπηρεσιών. Η εφαρµογή των νέων αυτών υπηρεσιών, συντελεί σηµαντικά στην από κοινού αντιµετώπιση κρίσιµων προβληµάτων και στην ταχύτερη αποκέντρωση διαφόρων επιχειρησιακών και µη δραστηριοτήτων. Έχει ευρέως διαπιστωθεί, ότι το εργασιακό περιβάλλον, τόσο των απλών πολιτών όσο και των επιχειρηµατιών, των επιστηµόνων και των µηχανικών, επηρεάζεται σηµαντικά από την σύγχρονη τηλεπικοινωνιακή τεχνολογία. Όπως αναφέρουν οι R. Tesoriero et al. (2008), η στροφή στην χρήση ασύρµατων συσκευών, έδωσε µία άλλη διάσταση µείζονος σηµασίας της έννοιας της αλληλεπίδρασης, µε αποτέλεσµα να πραγµατοποιείται χωρίς γεωγραφικά και χρονικά όρια. Η τεχνολογία της ασύρµατης επικοινωνίας, αναφέρεται σε µία γκάµα συσκευών όπως φορητούς υπολογιστές, PDA, τηλέφωνα επικοινωνίας και άλλα. Παρόλα αυτά, γρήγορα µπήκε στο επίκεντρο του ενδιαφέροντος τόσο σε επιστηµονικό επίπεδο, όσο και σε εµπορικό η τεχνολογία των έξυπνων φορητών συσκευών. Πρόκειται για ένα τεχνολογικό επίτευγµα το οποίο συνδυάζει µία γκάµα 11

12 τεχνολογιών µε τελικό αποτέλεσµα να µεταβιβάσει τον ψηφιακό κόσµο στα χέρια του ανθρώπου, παρακάµπτοντας τα όρια της θέσης του. Οι έξυπνες φορητές συσκευές αποτελούν πλέον ένα από τα ταχύτερα αναπτυσσόµενα τεχνολογικά πεδία και διαµορφώνουν ένα νέο περιβάλλoν αλληλεπίδρασης. Οι εξελίξεις αυτές οδηγούν σε νέες εφαρµογές, που αφορούν όχι µόνο την ανάπτυξη ενός νέου προσωπικού οικιακού και επικοινωνιακού περιβάλλοντος, αλλά προσφέρουν λύσεις και σε πολύπλοκα συστήµατα που σχετίζονται µε πολλούς τοµείς όπως πλοήγηση, διασκέδαση, επικοινωνία, πληροφόρηση κ.λπ. Το γεγονός ότι αυτή η τεχνολογία είναι φορητή δίνει την δυνατότητα στον άνθρωπο να αποκτήσει πρόσβαση στην ψηφιακή πληροφορία ανεξαρτήτου θέσης και χρόνου. Έτσι γεννιέται µία νέα έννοια, που αφορά την ψηφιακή πληροφορία και ονοµάζεται έννοια σηµείου ενδιαφέροντος της πληροφορίας(pois, Points of Interest). Έτσι η πληροφορία, χαρακτηρίζεται πια από την θέση και τον χρόνο. Γεγονός το οποίο δηµιουργεί την ανάγκη για στροφή της διαδικτυακής πληροφορίας, από παγκόσµια εµβέλειας σε τοπική. Δίνοντας προτεραιότητα δηλαδή, στην πληροφορία που αφορά άµεσα των χρήστη σαν εξατοµικευµένη οντότητα, χωρίς βέβαια να του στερεί την δυνατότητα πρόσβασης στην παγκόσµια πληροφορία. Είναι µια νέα τεχνολογία, η οποία εστιάζει στην εξυπηρέτηση των αναγκών του ανθρώπου, µε βάση την γεωγραφική του θέση. Έτσι αναπτύσσεται ένα ενδιαφέρον πεδίο, προς ανάλυση, αφού µία σηµαντική τεχνολογία πού ενισχύει την έννοια του πραγµατικού χρόνου (real-time) είναι η Επαυξηµένη Πραγµατικότητα. Oι εφαρµογές της επαυξηµένης πραγµατικότητας, έχουν αξία υλοποίησης, σε εφαρµογές ενηµερωτικούυποστηρικτικού χαρακτήρα, εφόσον τα δεδοµένα αναπτύσσονται συνεχώς κατά το πέρας του χρόνου, έτσι ώστε να µπορεί να προβληθεί η κατάστασή τους την στιγµή που τα καλεί ο χρήστης. Η τεχνολογία αυτή, είναι ένα µέσο µε το οποίο αυξάνεται η εµπειρία του χρήστη. Τον βοηθάει να εντοπίσει στον φυσικό κόσµο τα γεγονότα που εξελίσσονται. Σύµφωνα µε τον Tsuda Τ. Η άµεση προβολή σηµείων στον πραγµατικό κόσµο και σε πραγµατικό χρόνο επιτρέπει στους ανθρώπους να αναγνωρίζουν την πληροφορία πιο εύκολα από το να χρησιµοποιούν ένα χάρτη µε συµβολικές αναπαραστάσεις. (Tsuda T. et al, 2006) Οι ψηφιακές πληροφορίες, µε σηµεία ενδιαφέροντος (POIs) αφορούν οποιαδήποτε πληροφορία η οποία έχει νόηµα προσδιορισµού της γεωγραφικής θέσης. Τέτοιες πληροφορίες µπορεί να είναι αντικείµενα εγκυκλοπαιδικού ενδιαφέροντος, ιστοσελίδες, συγκοινωνίες, κοινωνικής δικτύωσης και άλλα. Η παρούσα εργασία, βασίζεται στα σηµεία ενδιαφέροντος που αφορούν την θέση και την κίνηση των πλοίων στον πραγµατικό κόσµο. Ερευνάται το πώς µπορεί να γίνει εκµετάλλευση της τεχνολογίας των έξυπνων φορητών τηλεφώνων, έτσι ώστε να µπορούν οι χρήστες τους να ενηµερωθούν για την κίνηση των πλοίων βάση της γεωγραφικής τους θέσης µε χρήση της Επαυξηµένης Πραγµατικότητας. Σκοπός είναι να ερευνηθούν και να συλλεχθούν οι πληροφορίες που ενδιαφέρουν τον χρήστη σε θέµατα µετακίνησης και ειδικότερα στην ναυσιπλοΐα, µε αξιοποίηση της επίγνωσης θέσης του χρήστη. Σε αυτό το σηµείο, πρέπει να αναφερθεί ότι η έρευνα βασίζεται στα σηµεία ενδιαφέροντος θέσης και κίνησης των πλοίων τα οποία προέρχονται από το Marine Traffic. Πρόκειται για µία υπηρεσία συλλογής και αναµετάδοσης δεδοµένων, στα οποία αναφέρονται οι 12

13 κινήσεις των πλοίων και λιµανιών, κυρίως κατά µήκος των ακτογραµµών παγκοσµίως, σε πραγµατικό χώρο και χρόνο. Τα αρχικά δεδοµένα πού συλλέγονται από το Marine Traffic βασίζονται στο διεθνές «Αυτόµατο Σύστηµα Αναγνώρισης» πλοίων (Automatic Indetification System, AIS) και αναφέρονται στην θέση, ταχύτητα και πορεία τους. ( 2014) Συνοψίζοντας όλα τα παραπάνω και θέτοντάς τα µέσα από το πρίσµα της συγκεκριµένης διπλωµατικής εργασίας, στόχος είναι η σχεδίαση και η υλοποίηση µίας εύχρηστης εφαρµογής πληροφόρησης, των χρηστών έξυπνων τηλεφώνων, για τα θαλάσσια δρώµενα. Η εφαρµογή αυτή πρόκειται να χρησιµοποιήσει την τεχνολογία της Επαυξηµένης Πραγµατικότητας για να ενισχυθεί η αναζήτηση πλοίων σε τοπική εµβέλεια. Για την αναλυτικότερη διερεύνηση αυτού του θέµατος ως βασικοί στόχοι της εργασίας ορίζονται τα εξής: Κατανόηση της λειτουργίας και των δυνατοτήτων των συστηµάτων εντοπισµού θέσης Κατανόηση της έννοιας της Επαυξηµένης Πραγµατικότητας και των δυνατοτήτων που παρουσιάζονται µε την χρήση της, στα έξυπνα τηλέφωνα Σχεδίαση συστήµατος, για την ενηµέρωση των επιβατών σχετικά µε την θέση των πλοίων µέσω της Επαυξηµένης Πραγµατικότητας Εξαγωγή συµπερασµάτων σχετικά µε την ευχρηστία του νέου συστήµατος Πιο συγκεκριµένα, ο πρώτος στόχος αφορά την διερεύνηση των δυνατοτήτων που παρέχει η τεχνολογία επίγνωση της θέσης του χρήστη στα πλαίσια της ψηφιοποίησης, επεξεργασίας και αναπαράστασης της πληροφορίας, αλλά και κατανόηση των νέων περιβαλλόντων διάδρασης που δηµιουργούνται. Στην συνέχεια, κατανοείται η έννοια της Επαυξηµένης Πραγµατικότητας και ερευνάται το πλαίσιο στο οποίο έχει εφαρµοστεί έως σήµερα, µε στόχο να γίνουν κατανοητά τα οφέλη εφαρµογής της, στην πλατφόρµα των έξυπνων τηλεφώνων. Ο τρίτος στόχος αφορά την µελέτη µε στόχο την σχεδίαση συστήµατος το οποίο βασίζεται στην τεχνολογία των έξυπνων τηλεφώνων και πρόκειται να ενηµερώνει τους χρήστες της, για την θέση των πλοίων µέσω της Επαυξηµένης Πραγµατικότητας. Τέλος, ο τέταρτος στόχος αφορά την κατάληξη σε συµπεράσµατα που αφορούν την ευχρηστία και την αποδοτικότητα του νέου συστήµατος Μεθοδολογία Αρχικά, εξετάστηκαν κάποια βασικά χαρακτηριστικά και τεχνολογίες που υποστηρίζουν τα έξυπνα κινητά τηλέφωνα, µε στόχο να κατανοηθούν οι τεχνολογίες που πλαισιώνουν τον εντοπισµό της θέσης του χρήστη και τα περιβάλλοντα αλληλεπίδρασης που αναπτύσσονται σε αυτό το πεδίο. Έπειτα ερευνήθηκαν οι µέθοδοι Επαύξησης της Πραγµατικότητας και τα πεδία τα οποία υπάρχει νόηµα να εφαρµόζεται η τεχνολογία αυτή, καθώς και τα περιβάλλοντα αλληλεπίδρασης και τα γνωστικά πεδία τα οποία έχουν καλυφθεί µέχρι σήµερα. Στην συνέχεια, συλλέχθηκαν οι σχεδιαστικές προδιαγραφές του νέου συστήµατος, οι οποίες χρησιµοποιούνται ως ένα µέσο προσανατολισµού της σχεδίασης αλλά και της αξιολόγησης του 13

14 τελικού προϊόντος. Η διεξαγωγή των σχεδιαστικών προδιαγραφών, έγινε µε την έρευνα τεσσάρων βασικών πεδίων που αφορούν άµεσα την εφαρµογή. Αυτά είναι: η έρευνα των απαιτήσεων των χρηστών, η έρευνα των δυνατοτήτων της τεχνολογίας και των νέων πτυχών αλληλεπίδρασης που µπορεί να προσφέρουν τα έξυπνα τηλέφωνα στο πλαίσιο της Επαυξηµένης Πραγµατικότητας, έρευνα των σχεδιαστικών απαιτήσεων που δηµιουργούν οι έξυπνες φορητές συσκευές, και οι δυνατότητεςδεδοµένα που προσφέρει η πλατφόρµα του Marine Traffic. Έτσι, αφού ερευνήθηκε το απευθυνόµενο κοινό αναγνωρίστηκαν οι ανάγκες τους, και στην συνέχεια συµπτύχθηκαν σε τρεις φανταστικούς χαρακτήρες Personas. Για την δηµιουργία των σχεδιαστικών απαιτήσεων χρησιµοποιήθηκαν σενάρια χρήσης τα οποία βασίστηκαν στους φανταστικούς χαρακτήρες Personas. Το επόµενο πεδίο της έρευνας, βασίζεται στην εύρεση των δυνατοτήτων αλληλεπίδρασης που αναπτύσσονται στην Επαυξηµένη Πραγµατικότητα στο πλαίσιο των έξυπνων τηλεφώνων. Έτσι, πραγµατοποιήθηκε µία έρευνα αγοράς σε ανταγωνιστικά συστήµατα Επαυξηµένης Πραγµατικότητας σε κινητά τηλέφωνα, για να εντοπιστούν οι µέθοδοι εισόδου που χρησιµοποιούνται, τα µέσα αλληλεπίδρασης, αλλά και τις προκλήσεις που αντιµετωπίζουν τέτοιου είδους εφαρµογές. Παρόλα αυτά η εφαρµογή που εξετάζεται στην συγκεκριµένη εργασία πρόκειται να ενσωµατωθεί στο ήδη υπάρχον περιβάλλον αλληλεπίδρασης του χρήστη. Έτσι αναπόσπαστο κοµµάτι της έρευνας, είναι να εξετάσει και να συµπεριλάβει σχεδιαστικές προδιαγραφές, που έχουν καθιερωθεί στο κοµµάτι της αλληλεπίδρασης του ανθρώπου σε έξυπνες φορητές συσκευές. Με την συλλογή των δεδοµένων αυτών, δηµιουργήθηκε ένα σύνολο σχεδιαστικών απαιτήσεων, το οποίο ταξινοµήθηκε σύµφωνα µε την σηµαντικότητα τους, µε στόχο να κατευθύνουν την σχεδιαστική διαδικασία. Στην συνέχεια ακολούθησε η προκαταρκτική σχεδίαση στην οποία εντοπίστηκαν οι βασικές έννοιες και λειτουργίες του νέου συστήµατος. Οι µέθοδοι που χρησιµοποιήθηκαν είναι: το εννοιολογικό µοντέλο, τα σενάρια χρήσης και τα διαγράµµατα ροής της πληροφορίας. Αφού δηµιουργήθηκε ο βασικός σκελετός της εφαρµογής, ακολούθησε η λεπτοµερής σχεδίαση των σχεδιαστικών προβληµάτων της εφαρµογής. Η λεπτοµερής σχεδίαση, είχε ως στόχο την εύρεση λύσεων, οι οποίες συµβαδίζουν µε τις σχεδιαστικές προδιαγραφές που ορίστηκαν. Στην συνέχεια ακολούθησε η υλοποίηση της εφαρµογής στην πλατφόρµα των έξυπνων τηλεφώνων Android, σύµφωνα µε τις σχεδιαστικές οδηγίες που δηµιουργήθηκαν κατά την σχεδιαστική διαδικασία. Και τέλος έγινε αξιολόγηση του προτύπου που δηµιουργήθηκε σε χρήστες. Η αξιολόγηση είχε στόχο να προκύψουν συµπεράσµατα για την ευχρηστία του συστήµατος αλλά και κατά πόσο η τελική σχεδίαση τήρησε τους αρχικούς στόχους που ορίστηκαν. Η αξιολόγηση βασίστηκε στην παρατήρηση ενός αντιπροσωπευτικού δείγµατος χρηστών στην εκτέλεση τριών σεναρίων και µετέπειτα ακολούθησε συνέντευξη µε ερωτήσεις. Έτσι µε την διαδικασία αυτή προέκυψαν συµπεράσµατα για ενδεχόµενη επανασχεδίαση της εφαρµογής µε στόχο να πλησιάζει περισσότερο τις αρχικές προδιαγραφές που συλλέχθηκαν. 14

15 1.3. Δοµή Το περιεχόµενο της εργασίας οργανώνεται σε εννέα βασικά κεφάλαια. Στο Κεφάλαιο 1 έγινε µία συνοπτική περίληψη στο προβληµατικό χώρο, τα βήµατα και τις µεθόδους που εξετάζει η συγκεκριµένη εργασία. Στην συνέχεια το Κεφάλαιο 2 είναι αυτό από το οποίο ξεκινάει η έρευνα, σχετικά µε την τεχνολογία των ασύρµατων τηλεπικοινωνιών µε στόχο να γίνει κατανοητό, το πώς χρησιµοποιείται η τεχνολογία και ποια είναι τα περιβάλλοντα χρήσης της έννοιας διά εντοπισµού της θέσης του χρήστη. Στα Κεφάλαια 3,4 µελετάται η έννοια της Επαυξηµένης Πραγµατικότητας και η χρησιµότητα της, βασισµένη στα έξυπνα τηλέφωνα. Στο Κεφάλαιο 5 γίνεται έρευνα για την συλλογή των σχεδιαστικών απαιτήσεων µε στόχο να προκύψουν οι προδιαγραφές του νέου συστήµατος. Στο Κεφάλαιο 6 ακολουθεί η προκαταρκτική σχεδίαση και στην συνέχεια η λεπτοµερή σχεδίαση βασισµένη στις προδιαγραφές που δηµιουργήθηκαν. Στο Κεφάλαιο 7 παρουσιάζεται η υλοποίηση του πρωτοτύπου που δηµιουργήθηκε. Στο Κεφάλαιο 8 παρουσιάζονται οι µέθοδοι και τα αποτελέσµατα που προέκυψαν από την διαδικασία της αξιολόγησης. Και τέλος στο Κεφάλαιο 9 παρατίθενται τα συµπεράσµατα της έρευνας. 15

16 2 Τεχνολογία της Κινητής και Ασύρµατης Επικοινωνίας 2.1. Γενικό πεδίο µελέτης Τα τελευταία χρόνια έχει παρατηρηθεί αλµατώδης ανάπτυξη της τεχνολογίας µε τη χρήση των συσκευών κινητής τεχνολογίας, οι οποίες µας οδηγούν σε µια εποχή που χαρακτηρίζεται από τη δυνατότητα πρόσβασης σε ένα ασύλληπτο όγκο πληροφοριών και την άµεση επικοινωνία µεταξύ των ατόµων. Οι συσκευές κινητής τεχνολογίας, όπως για παράδειγµα, τα κινητά τηλέφωνα, οι προσωπικοί ψηφιακοί βοηθοί και οι φορητοί υπολογιστές, έχουν αναδιαµορφώσει και επαναπροσδιορίσει τους τρόπους µε τους οποίους οι πληροφορίες οργανώνονται και µεταβιβάζονται µεταξύ των ατόµων και των κοινωνιών σε ανεπτυγµένες χώρες Η Μετάβαση από τον Προσωπικό υπολογιστή στον φυσικό κόσµο Το πρώτο ολοκληρωµένο κύκλωµα πάνω σε ένα κοµµάτι πυριτίου που δηµιούργησε ο Jack Kilby το 1958, ήταν µόνο η αρχή της πορείας των κινητών φορητών συσκευών. Στην πορεία του χρόνου, µετά από αυτό το γεγονός, σταθµός ήταν η χρονιά του Τότε έκανε καινοτόµα εµφάνιση η κινητή φορητή συσκευή του τηλεφώνου. Επίσης την ίδια χρονιά δηµιουργήθηκε και το διαδίκτυο δεύτερης γενιάς (Web 2.0), µία «εµπορική επανάσταση στα υπολογιστικά συστήµατα» όπως χαρακτηρίστηκε από τον O Reilly Tim. Το διαδίκτυο δεύτερης γενιάς, επιτρέπει στους χρήστες την άµεση και γρήγορη πληροφόρηση, την ενηµέρωση, την επικοινωνία µεταξύ των χρηστών και την 16

17 κοινωνικοποίηση. Ο συνδυασµός λοιπόν των τεχνολογιών του Web 2.0 µε τις κινητές φορητές συσκευές δεν άργησε να εµφανιστεί. Σε αυτό τον συνδυασµό προστέθηκαν και άλλες τεχνολογίες, όπως π.χ. GPRS και Wi-Fi. Έτσι ο χρήστης καταλήγει έχει στα χέρια του, µία χρήσιµη και λειτουργική κινητή συσκευή, για να τη χρησιµοποιήσει τόσο σαν επαγγελµατικό εργαλείο, όσο και για διασκέδαση. Μπορούµε από αυτή τη σκοπιά να θεωρήσουµε ότι ο προσωπικός µας ηλεκτρονικός υπολογιστής αντικαταστάθηκε κατά ένα µέρος του από κινητές συσκευές (π.χ. Tablet, Smartphone). Το γεγονός ότι οι συσκευές αυτές είναι κινητές, σηµαίνει ότι ο χρήστης έχει τη δυνατότητα να κυκλοφορεί στον φυσικό κόσµο έχοντάς τες µαζί του. Έτσι πλέον µπορούµε να µιλήσουµε για µετάβαση του προσωπικού υπολογιστή στον φυσικό κόσµο Η Έννοια της Επίγνωσης Θέσης στα Υπολογιστικά Συστήµατα Τα υπολογιστικά συστήµατα που χρησιµοποιούν την επίδραση θέσης του χρήστη, σύµφωνα µε την άποψη του Ben Russell (1999) ανάγουν τον εξωτερικό κόσµο σε µία νέα εµπειρία. Καθώς όπως αναφέραµε και στο προηγούµενο κεφάλαιο, η πληροφορία και η διασκέδαση µετακινούνται πια στον φυσικό κόσµο. Οι υπηρεσίες επίγνωσης θέσης (Location Based Services LBS), µέσω των ασύρµατων δικτύων, µπορούν να παρέχουν στον χρήστη την υπηρεσία ή πληροφορία που επιθυµεί σύµφωνα µε την γεωγραφική του θέση. Η πληροφορία ή υπηρεσία εµφανίζεται στο υπολογιστικό σύστηµα του χρήστη την κατάλληλη στιγµή στον φυσικό χώρο που την χρειάζεται (D. Mohapatra and B. Suma, 2005). Έτσι στην συνέχεια αυτού του κεφαλαίου µελετώνται οι τεχνολογίες στις οποίες βασίζεται η καταγραφή, ο προσδιορισµός και η αποτύπωση της γεωγραφικής θέσης της ψηφιακής πληροφορίας Απεικόνιση γεωγραφικής πληροφορίας και εντοπισµού θέσης (Συστήµατα GIS) Γεωγραφικό Σύστηµα Πληροφοριών (Geograohical Information System, GIS), είναι ένα ολοκληρωµένο σύστηµα συλλογής, αποθήκευσης, διαχείρισης, ανάλυσης και απόδοσης πληροφορίας, σχετικής µε φαινόµενα που εξελίσσονται στο γεωγραφικό χώρο. (K. Karen Kemp et al. 1992). Οι πληροφορίες αυτές είναι ψηφιακές και σχετίζονται µε τον χώρο και γι αυτό ονοµάζονται χωρικά δεδοµένα (spatial data) ή αλλιώς γεωγραφικά δεδοµένα ή χαρτογραφικά δεδοµένα. Θα µπορούσαµε να χαρακτηρίσουµε το σύστηµα GIS ως έναν "έξυπνο χάρτη". Σε αυτόν, οι χρήστες µπορούν να αποτυπώσουν δεδοµένα του φυσικού κόσµου όπως για παράδειγµα τοποθεσίες, τη θέση ενός κτιρίου, ή ποσότητες, για παράδειγµα η δηµόσια υπηρεσία υγείας θέλει να χαρτογραφήσει τον αριθµό παιδίατρων ανά 1000 άτοµα για να διαπιστώσει ποιες περιοχές δεν εξυπηρετούνται ικανοποιητικά (Εικόνα 1) (esri.com, 2014). 17

18 Εικόνα 1: Location Analytics (esri.com, 2014). Έτσι τα δεδοµένα του φυσικού κόσµου µετατρέπονται σε ψηφιακά δεδοµένα. Αυτά µπορούν να αναλυθούν, να προσαρµοστούν και να αποδοθούν αντίστοιχα σε αναλογικά µέσα (πχ εκτυπώσεις χαρτών) ή σε ψηφιακά µέσα (όπως π.χ. διαδραστικοί χάρτες). Λόγω της συγκέντρωσης µεγάλου όγκου πληροφοριών, τα δεδοµένα αποθηκεύονται σε διαφορετικές θεµατικές βαθµίδες (layers). Οι θεµατικές βαθµίδες συνδέονται µεταξύ τους µέσω γεωγραφικών συντεταγµένων, σε δύο διαστάσεις (γεωγραφικό µήκος και πλάτος), ή και σε τρεις διαστάσεις. Αυτή είναι η αρχή λειτουργίας του GIS που αποδεικνύεται πολύτιµη για την επίλυση πλήθους ερωτηµάτων (Dueker,1987). Ένα παράδειγµα είναι η εφαρµογή χαρτών της Google (Google Earth, 2014). Επάνω στους χάρτες εµφανίζεται οποιαδήποτε πληροφορία είναι διαθέσιµη, όπως: δρόµοι, φωτογραφίες µίας περιοχής, δροµολόγια λεωφορείων κ.λπ. (google.gr/intl/el/earth/, 2014). O χρήστης µέσω αυτής της διαδραστικής εφαρµογής έχει τη δυνατότητα να εντοπίσει το συγκεκριµένο κοµµάτι της ψηφιακής πληροφορίας που τον ενδιαφέρει. Έτσι µερικές δυνατότητες που προσφέρονται από αυτές τις εφαρµογές είναι: Η δυνατότητα να αυξοµειώσει το µέγεθος ενός ψηφιακού χάρτη. Ανάλογα µε της ανάγκες του, ο χρήστης, µπορεί να χρησιµοποιήσει όποιο επίπεδο πληροφορίας θέλει (π.χ. τον πολιτικό ή τον γεωφυσικό χάρτη). Εκτός αυτού, ο χρήστης µπορεί να οπτικοποιήσει σε πίνακες ή σχεδιαγράµµατα τα στοιχεία του ψηφιακού χάρτη που επιθυµεί (Εικόνα 2), ή να προσθέσει πληροφορίες στον χάρτη µέσω διαδραστικών διαδικασιών (grass.osgeo.org/, 2014). Μία άλλη δυνατότητα που προσφέρεται µέσω του συστήµατος GIS είναι να προσδιορίζονται οι διαθέσιµες πληροφορίες στο γεωγραφικό χώρο. Αυτή η διαδικασία ονοµάζεται «γεωκωδικοποίηση» (geocoding). Ένα παράδειγµα χρήσης της (google.com/maps, 2014) είναι ο αυτόµατος µετασχηµατισµός της θέσης ενός χρήστη σε συντεταγµένες ενός σηµείου στον ψηφιακό χάρτη. 18

19 Εικόνα 2: Attribute Manager (grass.osgeo.org/, 2014). Όπως είναι αντιληπτό λοιπόν το πεδίο εφαρµογής των γεωγραφικών συστηµάτων πληροφοριών είναι ευρύ. Οι γεωγραφικές πληροφορίες µπορούν να χρησιµοποιηθούν οπουδήποτε είτε άµεσα είτε έµµεσα, όπως: στη χαρτογράφηση, σε ζητήµατα χωροταξίας, σε περιπτώσεις διαχείρισης φυσικών πόρων, σε οικολογικές έρευνες, σε µελέτες κυκλοφοριακών συνθηκών. Έτσι το GIS χρησιµοποιείται όλο και περισσότερο εκτός από την αναζήτηση πληροφοριών από απλούς χρηστές και ως εργαλείο για τις λειτουργίες επιχειρήσεων και οργανισµών. Τα δεδοµένα που συλλέγονται χρησιµοποιούνται αυτούσια ή σε συνδυασµό, έτσι ώστε να προκύψουν συµπεράσµατα που θα βοηθήσουν στην επίτευξη των στόχων που θέτονται κάθε φορά. Σε αυτή την τεχνολογία βασίζεται και η εφαρµογή του Marine Traffic. Η οποία έχει ως αντικείµενο τα θαλάσσια δρώµενα. Μέσω της εξειδικευµένης τεχνολογίας AIS που χρησιµοποιεί, συλλέγει πληροφορίες για τη θέση των πλοίων σε πραγµατικό χρόνο. Έτσι έχει την δυνατότητα να προβάλλει µία συνολική άποψη της θαλάσσιας κίνησης σε ένα συλλογικό ιστότοπο. Τα δεδοµένα που συλλέγονται στον ιστότοπο βοηθούν κάθε χρήστη - ανεξαρτήτως της θέσης του - να µπορεί να εντοπίσει οποιοδήποτε πλοίο. Πιο συγκεκριµένα η έννοια της επίγνωσης θέσης του χρήστη, εισήχθηκε στο Marine Traffic όταν ξεκίνησαν να αναπτύσσονται τεχνολογικά οι κινητές φορητές συσκευές. Αναλυτικότερα θα περιγραφούν τα χαρακτηριστικά της πλατφόρµας και η τεχνολογίες που χρησιµοποιεί (AIS) σε επόµενο κεφάλαιο Τεχνολογίες Προσδιορισµού Θέσης του Χρήστη Στη συνέχεια θα παρατεθούν συνοπτικά οι βασικές Τεχνολογίες Προσδιορισµού Θέσης. Αυτές διαφέρουν στον τρόπο µε τον οποίο γίνεται ο εντοπισµός της θέσης του χρήστη και είναι οι εξής: Δορυφορικά δίκτυα 19

20 Η χρήση των δορυφορικών συστηµάτων πλοήγησης και προσδιορισµού θέσης (GNSS) χρησιµοποιείται σε πολλές εφαρµογές τα τελευταία χρόνια. Τα δορυφορικά δίκτυα αποτελούνται από τρία τµήµατα: βασίζονται σε ένα δίκτυο δορυφόρων, οι οποίοι βρίσκονται την τροχιά της Γης και από ένα επίγειο δίκτυο σταθµών (σταθµοί παρακολούθησης, κέντρα έλεγχου και σταθµοί τηλεπικοινωνιών). Τέλος υπάρχει το τµήµα χρηστών, που είναι ουσιαστικά οι δέκτες και συσκευές χρήσεως του συστήµατος. Στη συνέχεια παρουσιάζονται τα δορυφορικά δίκτυα: Παγκόσµιο σύστηµα εντοπισµού Global Positioning System (GPS) ( ): το πρώτο σύστηµα αµερικάνικης προέλευσης µε την ευρύτερη αποδοχή. Glonass GLobal NAvigation Satellite Systemο ( index.php, 2014): είναι ένα δορυφορικό σύστηµα πλοήγησης κατασκευασµένο από τη Ρωσική κυβέρνηση, µικρότερης αποδοχής αλλά εξελισσόµενο. Galileo ( galileo.pdf, 2014): είναι το υπό κατασκευή Ευρωπαϊκό Σύστηµα Παγκόσµιας Δορυφορικής Πλοήγησης. Κατασκευάζεται από τον Ευρωπαϊκό Οργανισµό Διαστήµατος και την Ευρωπαϊκή Ένωση. Compass ή Beidou ( Introduction, 2014): πήρε το όνοµά του από τον αστερισµό της Μεγάλης Άρκτου (στην κινέζικη γλώσσα Běidǒu). Κατασκευάστηκε από την Κινέζικη κυβέρνηση και κάλυψε έως το 2012 την Κίνα και τις γύρω περιοχές. Υπολογίζεται µέχρι το 2020 να µπορεί να προσφέρει παγκόσµια κάλυψη Επίγεια ασύρµατα δίκτυα Ως επίγεια ασύρµατα δίκτυα χαρακτηρίζονται τα δίκτυα των τηλεπικοινωνιών δηλαδή το τηλεφωνικό δίκτυο και το δίκτυο υπολογιστών. Για την µετάδοση των δεδοµένων χρησιµοποιούνται ηλεκτροµαγνητικά κύµατα. Η τεχνολογία των ασύρµατων δικτύων χρησιµοποιεί ψηφιακή τεχνολογία σε αντίθεση µε τα παλιότερα ενσύρµατα δίκτυα που ήταν αναλογικά. Από αυτή τη σκοπιά µπορούµε να πούµε ότι τα ασύρµατα δίκτυα είναι δίκτυα υπολογιστών (wikipedia.org/ασύρµατα Δίκτυα, 2014). Δίκτυα κινητής τηλεφωνίας Τα δίκτυα κινητής τηλεφωνίας είναι ασύρµατα δίκτυα τα οποία αποτελούνται από τρία βασικά µέρη. Τον Κινητό Σταθµό (Mobile Station) ή αλλιώς την κινητή συσκευή τηλεφώνου. Το Βασικό Υποσύστηµα Σταθµού (Base Station Subsystem), το οποίο αποτελείται από κεραίες και διαχειρίζεται τις κλήσεις σε µια περιοχή (wikipedia.org/global_system_for_mobile_communications, 2014). Η διάταξη των BSS δηµιουργεί µία σειρά από κυψέλες. Οι κυψέλες είναι γεωγραφικές περιοχές και το µέγεθος που έχουν σχετίζεται άµεσα µε τον αριθµό χρηστών που αναµένονται σε κάθε γεωγραφική περιοχή. Έτσι προκύπτουν οι κυψέλες σε π.χ. αγροτικές περιοχές µε διάµετρο χιλιοµέτρων και οι 20

21 κυψέλες σε πόλεις όπου µπορεί να έχουν ακτίνα µόλις µερικά µέτρα (teilam.gr/mobile, 2014). Το τρίτο µέρος του δικτύου κινητής τηλεφωνίας είναι το Υποσύστηµα Δικτύου µεταγωγής (NNS - Network Switching Subsystem). Αυτό περιλαµβάνει τις βασικές διαδικασίες µεταγωγής, τις βάσεις δεδοµένων και την διαχείριση του κινητού τερµατικού (wind.gr, 2014). Γενικότερα µπορούµε να πούµε ότι ο ρόλος του BSS, είναι να συνδέει το κινητό τηλέφωνο µε το NSS αλλά και µε τα υπόλοιπα τηλεπικοινωνιακά δίκτυα (wikipedia.org/global_system_for_mobile_communications, 2014). Οι µέθοδοι προσδιορισµού θέσης χρήστη που βασίζονται στο δίκτυο κινητής τηλεφωνίας χρησιµοποιούν τους BSS. Έτσι η κινητή τηλεφωνική συσκευή στέλνει σήµα στο Βασικό Υποσύστηµα Σταθµού ή αναγνωρίζεται από το δίκτυο αυτόµατα. Για τον προσδιορισµό θέσης ορίζονται τρεις βασικές αρχές σύµφωνα µε τον Steiniger: τα BSS βρίσκονται σε γνωστή θέση. Οι πληροφορίες από σήµα µετατρέπονται σε αποστάσεις (δεν ισχύει για την γωνία πρόσπτωσης που θα αναφερθεί παρακάτω). Υπολογισµός θέσης µε χρήση των αποστάσεων που ελήφθησαν στο BSS. Στη συνέχεια παρατίθενται επιγραµµατικά οι µέθοδοι (Steiniger et al, 2006): Cell of origin (COO): κάθε κυψέλη αντιστοιχεί σε ένα BSS, το οποίο όπως επισηµάνθηκε στις βασικές αρχές, έχει γνωστή θέση. Έτσι ανάλογα µε την κυψέλη που χρησιµοποιεί η κινητή συσκευή, ανιχνεύεται περίπου η θέση του χρήστη. Δηλαδή εντοπίζεται η παρουσία του χρήστη σε µία ευρύτερη περιοχή. Το πόσο µεγάλη µπορεί να είναι η περιοχή αυτή (παράγοντας που επηρεάζει την ακρίβεια) ορίζεται ανάλογα µε το µέγεθος της κυψέλης όπως αναφέρθηκε πιο πάνω. Time (Difference) of Arrival TDOA: τα ηλεκτροµαγνητικά κύµατα κινούνται µε την ταχύτητα του φωτός. Η ταχύτητα που κινείται το φως είναι περίπου χιλιόµετρα το δευτερόλεπτο. Έτσι γνωρίζοντας την ταχύτητα και την χρονική διαφορά ανάµεσα στην αποστολή και τη λήψη, η απόσταση µπορεί να υπολογιστεί. Διευκρινίζεται ότι οι χρόνοι είναι πολύ µικροί και χρειάζονται χρονοµετρήσεις ακριβείας. Enhanced Observed Time Difference (E-OTD): αυτή η τεχνική όπως και η Time Difference of Arrival (TDOA), υπολογίζει την απόσταση µετρώντας την διαφορά του χρόνου εκτέλεσης. Χρησιµοποιείται η διαφορά του χρόνου ανάµεσα σε (συνήθως) τρεις διαφορετικούς σταθµούς BSS. Έχοντας σήµα από τρεις γειτονικούς BSS η θέση µπορεί να βρεθεί µε τριγωνοµετρικές µεθόδους. Στην περίπτωση TDOA ο υπολογισµός της θέσης γίνεται από τον πάροχο του δικτύου. Στην περίπτωση E-OTD µετράται από την κινητή συσκευή τηλεφώνου. Angle of Arrival (AOA), Direction of Arrival (DOA): µε την χρήση κεραιών που έχουν χαρακτηριστικά κατεύθυνσης, η γωνία άφιξης στην κινητή συσκευή τηλεφώνου µπορεί να εντοπιστεί. Βέβαια λόγω του ότι η συσκευή του τηλεφώνου είναι κινητή και άρα δεν µένει σταθερή σε ένα σηµείο, η µέθοδος δεν είναι ιδιαίτερα ακριβής. Μία άλλη πιθανότητα είναι ότι πολλοί BSS έχουνε κεραίες (συνήθως 2-4), που χωρίζουν τον περιγεγραµµένο κύκλο του BSS σε τοµείς των και 180. Ασύρµατη πιστότητα Wi-Fi 21

22 Το ασύρµατο δίκτυο ονοµάστηκε Wi-Fi (Wireless Fidelity) ή Δίκτυο από την IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers). Τα ασύρµατα δίκτυα µπορεί να υπάρχουν σε µέρη όπως οικίες, βιβλιοθήκες, εµπορικά κέντρα, αλλά και σε εξωτερικούς χώρους όπως πλατείες, πάρκα και λιµάνια (Εικόνα 3). Οι υπηρεσίες, αρκετές φορές παρέχονται δωρεάν. Η αύξησή των Wi-Fi hotspots µπορεί να χαρακτηριστεί αλµατώδης αφού µέσα στο 2013 ξεπέρασε τα πέντε εκατοµµύρια (Ε. Ζιούλας, 2013). Στα πλεονεκτήµατα ενός δικτύου Wi-Fi βρίσκονται: το χαµηλό κόστος, η ευκολία εγκατάστασης, η αόρατη και αξιόπιστη σύνδεση. Αλλά και το γεγονός ότι τα ραδιοκύµατα του Wi-Fi είναι παρόµοια µε των κινητών φορητών συσκευών και του ραδιοφώνου. Εικόνας 3: Αποµακρυσµένη Διασύνδεση ( 2014) Ουσιαστικά η συγκεκριµένη τεχνολογία, αντικαθιστά τα καλώδια του δικτύου και µπορεί να συνδέσει ασύρµατα διάφορες συσκευές µεταξύ τους: υπολογιστές, εκτυπωτές, κινητά τηλέφωνα, ψηφιακές κάµερες κλπ. Επίσης είναι εφικτή η ασύρµατη σύνδεση όλων των παραπάνω συσκευών στο Internet, γεγονός που σηµαίνει τόσο ασύρµατη µεταφορά δεδοµένων (φωτογραφίες, βίντεο, κ.α.) όσο και δυνατότητα τηλεφωνίας µέσω διαδικτύου (VolP). Αυτό συµβαίνει γιατί εκπέµπει σε συχνότητες 2.4GHz που είναι πολύ υψηλότερες από αυτές της κινητής τηλεφωνίας και έτσι υπάρχει δυνατότητα µεταφοράς περισσότερων δεδοµένων (Ε. Ζιούλας, 2013). Όπως αναφέρεται και από τον Mackenzie είναι αξιοσηµείωτο ότι το Wi-Fi αναπροσδιορίζει τα όρια των υποδοµών (Mackenzie A., 2005). Αυτό είναι µια πολύ σηµαντική βάση, πάνω στην οποία έχει δηµιουργηθεί µια ολόκληρη σειρά εφαρµογών µε στόχους τόσο εµπορικούς αλλά και καλλιτεχνικούς. Ο εντοπισµός θέσης χρήστη µέσω Wi-Fi (Wi-Fi Positioning System, WPS) χρησιµοποιείται εναλλάξ µε το GPS σε περιοχές που το δεύτερο δεν επαρκεί. Εταιρίες παροχής τέτοιου είδους υπηρεσιών είναι ενδεικτικά οι Google, Navizon και Altergeo. Η µέθοδος που χρησιµοποιείται για τον εντοπισµό του χρήστη χωρίς την χρήση GPS, ονοµάζεται µέθοδος Αποτυπωµάτων (Fingerprinting) (gizmag.com, 2014). Δηµιουργήθηκε από το Korean Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) µε στόχο τον εντοπισµό της κινητής συσκευής σε εσωτερικούς χώρους όπου δεν επαρκούσε 22

23 ο εντοπισµός µέσω GPS. Αυτό επιτεύχθηκε µέσω της δηµιουργία ενός Wi-Fi χάρτη ραδιοσηµάτων (Wi-Fi radio map) (Vinyals et al, 2010). Σε αυτή την τεχνική η κινητή φορητή συσκευή τηλεφώνου υπολογίζει την τοποθεσία µέσω του βέλτιστου συνδυασµού δύο ραδιοσηµάτων. Συνδυάζονται τα ραδιοσήµατα που µετριούνται εκείνη τη στιγµή µε εκείνα που καταχωρήθηκαν προηγουµένως και αντιστοιχούν σε θέσεις του ράδιο-χάρτη. Η διαδικασία αυτή για να ολοκληρωθεί χωρίζεται σε δύο στάδια: Στο πρώτο στάδιο δηµιουργείται ο ραδιοχάρτης της περιοχής µελέτης. Οι τιµές RSSI (Received Signal Strength Indicator) καταγράφονται από διαφορετικούς δέκτες σε διαφορετικές τοποθεσίες. Οι τοποθεσίες εξαρτώνται από την περιοχή µελέτης, για παράδειγµα σε έναν εσωτερικό χώρο, µετρήσεις µπορεί να γίνονται γύρω από µία κεραία. Κάθε µέτρηση γίνεται πολλές φορές για κάθε πηγή ραδιοσήµατος. Οι τιµές αυτές καταγράφονται και έτσι δηµιουργείται ο ραδιοχάρτης. Στο δεύτερο στάδιο η φορητή συσκευή τηλεφώνου, συµπεραίνει τη θέση της µέσω του συνδυασµού του προηγούµενου σήµατος (του ραδιοχάρτη) και του σήµατος που λαµβάνεται εκείνη τη στιγµή (Vinyals et al, 2010). Γενικότερα όσο αφορά το Wi-Fi αξίζει να σηµειωθεί ότι η ακρίβεια του εντοπισµού εξαρτάται από το πόσες συσκευές µπορούν να εισαχθούν στη βάση δεδοµένων. Για παράδειγµα η Altergeo επικαλείται ότι το σύστηµά της που καλύπτει σηµαντικό ποσοστό της υδρόγειου, µπορεί να εποπτεύσει µία βάση δεδοµένων η οποία διαχειρίζεται: πάνω από 135 εκατοµµύρια ενεργά σηµεία (active points) περισσότερες από 200 εκατοµµύρια αιτήσεις θέσεων (location requests) και να εντοπίσει παραπάνω από 75 εκατοµµύρια κινητές συσκευές ανά τον κόσµο σε καθηµερινή βάση (platform.altergeo.ru/, 2014). Όλα αυτά τα δεδοµένα µπορεί να φαίνονται τεράστια όµως πάντα υπάρχουν περιοχές που δεν καλύπτονται επαρκώς και σε αυτές δεν υπάρχει η δυνατότητα εύρεσης της τοποθεσίας του χρήστη. Μία άλλη παράµετρος που σχετίζεται άµεσα µε την ακρίβεια της θέσης εντοπισµού είναι η σταθερότητα της ισχύος του σήµατος. Κατά την κίνηση του χρήστη, η ισχύς του σήµατος που λαµβάνει η κινητή συσκευή τηλεφώνου, ενδεχοµένως να αυξοµειωθεί. Αποτέλεσµα αυτής της διακύµανσης, είναι να προκύψουν ανακρίβειες και σφάλµατα. Ωστόσο υπάρχουν τεχνικές που µπορούν να προστεθούν για να φιλτράρουν το σήµα σε τέτοιες περιπτώσεις(wikipedia.org/ positioning_system, 2014) Περιβάλλοντα αλληλεπίδρασης για κινητές συσκευές που βασίζονται στην επίγνωση της θέσης του χρήστη Όλες αυτές οι καινοτόµες τεχνολογίες που αναφέρθηκαν παραπάνω, έχουν σαν αποτέλεσµα την δηµιουργία νέων πλαισίων, για τις εφαρµογές των κινητών συσκευών µε επίγνωση της θέσης του χρήστη. Τα νέα αυτά πλαίσια, είναι περιβάλλοντα αλληλεπίδρασης και επικοινωνίας, τα οποία µεταβάλλουν τον τρόπο αλληλεπίδρασης µε το φυσικό περιβάλλον και τους υπόλοιπους χρήστες. Ονοµάζονται πολυχρηστικά περιβάλλοντα και µεγάλο εύρος τους καλύπτεται από τα περιβάλλοντα µικτής πραγµατικότητας (Εικόνα 4). Ως µικτή πραγµατικότητα, θεωρείται συνύπαρξη φυσικών και 23

24 ψηφιακών αντικειµένων στο ίδιο περιβάλλον, ενώ υποστηρίζεται και η διάδραση του χρήστη µε τα αντικείµενα αυτά σε πραγµατικό χρόνο (Milgram & Kishino, 1994). Στη µικτή πραγµατικότητα υπάγονται για παράδειγµα τα περιβάλλοντα επαυξηµένης πραγµατικότητας, όπως διαπιστώνεται και από το επόµενο διάγραµµα. Εικόνα 4:(Reality-Virtuality continuum in according to Milgram, Takemura, Utsumi and Kishino 1994) Σχετίζοντας τη µικτή πραγµατικότητα µε την επίγνωση θέσης του χρήστη και λαµβάνοντας υπόψη τον τεχνολογικό εξοπλισµό σαν παράµετρο, ο Rukzio (2007), εξελίσσοντας το αρχικό σχεδιάγραµµα των Rekimoto και Nagao (1995) κατέληξε στις επόµενες διαπιστώσεις του διαγράµµατος (Εικόνα 5). Εικόνα 5:(Rukzio 2007) 24

25 (a) (b) (c) (d) (e) (f) αλληλεπίδραση του ανθρώπου στον φυσικό κόσµο, χωρίς την χρήση Η/Υ. αλληλεπίδραση του χρήστη µε τον προσωπικό υπολογιστή και τον φυσικό κόσµο, χωρίς όµως ο Η/Υ να αλληλοεπιδρά µε τον φυσικό κόσµο. εµβύθιση του χρήστη σε συνθετικό περιβάλλον αλληλεπίδρασης εικονικής πραγµατικότητας (VR - Virtual Reality), µε τη χρήση Η/Υ. Σε αυτό το σύστηµα δεν υπάρχει αλληλεπίδραση του ανθρώπου µε το φυσικό περιβάλλον. αλληλεπίδραση του χρήστη µε την πανταχού παρούσα τεχνολογία (διάχυτα υπολογιστικά συστήµατα) τόσο µέσω της φορητής συσκευής τηλεφώνου του χρήστη όσο και µέσω υπολογιστικών συστηµάτων (Ubiquitous Computing) που έχουν τοποθετηθεί στο φυσικό περιβάλλον. Ωστόσο δεν υπάρχει σε αυτό το σύστηµα αλληλεπίδραση του Η/Υ µε το φυσικό περιβάλλον, ούτε αλληλεπίδραση µεταξύ υπολογιστών και επίσης λείπει η αλληλεπίδραση του υπολογιστή µε το φυσικό περιβάλλον. αλληλεπίδραση του ανθρώπου µε το φυσικό περιβάλλον και µέσω της φορητής συσκευής, χρησιµοποιώντας τα συστήµατα κινητής επικοινωνίας (Location Aware). Επίσης σε αυτό το σύστηµα έχουµε αλληλεπίδραση µεταξύ υπολογιστών και αλληλεπίδραση του υπολογιστή µε τον φυσικό κόσµο. αλληλεπίδραση του ανθρώπου µε τον φυσικό κόσµο αλλά και αλληλεπίδραση µε τον υπολογιστή. Ο υπολογιστής σε αυτή την περίπτωση αλληλεπιδρά µε το φυσικό περιβάλλον. Αυτό είναι το περιβάλλον της επαυξηµένης πραγµατικότητας. Όπως γίνεται αντιληπτό η θέση του χρήστη µέσα από το πρίσµα που προκύπτει από τα παραπάνω περιβάλλοντα, µπορεί να χρησιµοποιηθεί σε πλειονότητα εφαρµογών. Τέτοιου τύπου εφαρµογές θα µπορούσαν να βοηθήσουν για παράδειγµα στον προσανατολισµό και την πλοήγηση στον φυσικό κόσµο. Τέτοιες εφαρµογές αναφορικά µπορεί να είναι οδηγοί πόλης (Davies et al, 2001) ή πανεπιστηµιουπόλεων (Burrell et al, 2002) και µουσείων (Raptis et al, 2005). Τέλος, η διαπίστωση της Χριστοπούλου Ε. (2013), που βασίζεται στους G. Chen & D. Kotz (2000) είναι µία πιθανή επέκταση τέτοιων περιβαλλόντων. Αναφέρεται λοιπόν ότι αφού η επίγνωση θέσης του χρήστη χρησιµοποιείται όλο και περισσότερο στις νέες εφαρµογές, πρέπει να αξιοποιηθεί περισσότερο η πληροφορία που έχει να κάνει µε τον χρόνο, τη δραστηριότητα του χρήστη και την εγγύτητά του σε αντικείµενα. Όπως γράφουν οι Ebling και Cáceres (2010), «Η επαυξηµένη πραγµατικότητα είναι εδώ». Συνεχίζουν αναφέροντας ότι οι εφαρµογές επαυξηµένης πραγµατικότητας που λειτουργούν σε κινητές συσκευές τηλεφώνου χρησιµοποιούν τεχνολογίες όπως: GPS, πυξίδα, και κάµερα. Το GPS και η πυξίδα βοηθούν στο να βρεθεί η τοποθεσία και ο προσανατολισµός της κινητής συσκευής. Με τις πληροφορίες αυτές οι χρήστες θέτουν ερωτήµατα σε µία γεωγραφική βάση δεδοµένων και στη συνέχεια λαµβάνουν τα σχετικά δεδοµένα. Ακολούθως τα δεδοµένα που λήφθηκαν προβάλλονται στην οθόνη της συσκευής. Τα δεδοµένα εµφανίζονται επάνω στην εγγραφή του πραγµατικού κόσµου η οποία γίνεται µέσω της κάµερας της κινητής συσκευής 25

26 (Ebling M., Cáceres R., 2010). Το συγκεκριµένο ζήτηµα είναι το κύριο ζήτηµα που απασχολεί αυτή τη διπλωµατική εργασία και θα αναλυθεί εκτενέστατα στη συνέχεια Σύνοψη κεφαλαίου Όπως αναφέραµε στην αρχή του κεφαλαίου οι προσωπικοί ψηφιακοί βοηθοί και οι φορητοί υπολογιστές έχουν επαναπροσδιορίσει την οργάνωση και µεταβίβαση της πληροφορίας. Οι φορητές κινητές συσκευές είναι πλέον µικροί φορητοί προσωπικοί υπολογιστές που µπορούν να µεταφερθούν τόσο σε εσωτερικούς όσο και σε εξωτερικούς χώρους. Έτσι ο χρήστης έχει στα χέρια του ένα µικρό υπολογιστή που µπορεί να τον µεταφέρει µαζί του και να τον χρησιµοποιήσει για τη διασκέδαση την ενηµέρωση, την κοινωνικοποίηση αλλά και την εργασία του. Έτσι σταδιακά άρχισε να υπεισέρχεται στα υπολογιστικά συστήµατα η έννοια της επίγνωσης θέσης. Οι υπηρεσίες επίγνωσης θέσης (Location Based Services LBS) υποστηρίχθηκε ότι ανάγουν τον φυσικό κόσµο σε µία νέα εµπειρία, καθώς η πληροφορία εµφανίζεται στον χρήστη, την κατάλληλη χρονική στιγµή στον επιθυµητό χώρο. Τα φαινόµενα που εξελίσσονται στο γεωγραφικό χώρο καταγράφονται σε ένα ολοκληρωµένο σύστηµα συλλογής, αποθήκευσης, διαχείρισης, ανάλυσης και απόδοσης πληροφορίας, το GIS. Μία επανάσταση που οδήγησε στην ψηφιοποίηση πληροφοριών γεωγραφικού περιεχοµένου του φυσικού κόσµου. Για να εµφανιστούν όµως οι ανάλογες ψηφιακές πληροφορίες στον χρήστη, σύµφωνα µε τον γεωγραφικό χώρο που βρίσκεται, σε περίπτωση που το GIS δεν µπορεί να καλύψει την περιοχή, χρειάστηκε να βρεθούν εναλλακτικές µέθοδοι εντοπισµού του χρήστη. Όσο αφορά τις τεχνολογίες προσδιορισµού θέσης του χρήστη, τα συστήµατα εντοπισµού που αναφέρονται είναι τα δορυφορικά δίκτυα και τα επίγεια ασύρµατα δίκτυα. Στα επίγεια ασύρµατα δίκτυα ανήκουν τα δίκτυα κινητής τηλεφωνίας και το δίκτυο ασύρµατης πιστότητας (Wi-Fi). Αποτέλεσµα βέβαια όλης αυτής της εξελικτικής πορείας είναι η δηµιουργία νέων καινοτόµων περιβαλλόντων αλληλεπίδρασης. Τα περιβάλλοντα αυτά αφορούν την µικτή πραγµατικότητα. Δηλαδή την συνύπαρξη φυσικών και ψηφιακών αντικειµένων στο ίδιο περιβάλλον, και η υποστήριξη της διάδρασης του χρήστη µε τα αντικείµενα αυτά σε πραγµατικό χρόνο. Σε αυτό το πλαίσιο εντάσσεται και η Επαυξηµένη Πραγµατικότητα. Ο υπολογιστής σε αυτή την περίπτωση αλληλεπιδρά και µε το φυσικό περιβάλλον. Η φορητή συσκευή υπολογιστή δηλαδή είναι το πρίσµα µέσω του οποίου γίνεται η προβολή ψηφιακών αντικειµένων επάνω στην εγγραφή του πραγµατικού κόσµου. 26

27 3 Η Χρήση της Επαυξηµένης Πραγµατικότητας ως Πλατφόρµας Αλληλεπίδρασης 3.1. Τι είναι η Επαυξηµένη Πραγµατικότητα Η Επαυξηµένη Πραγµατικότητα, γνωστή ως Augmented Reality (AR), πρωτοεµφανίστηκε σαν όρος µέσω της δηµοσίευσης του Ivan Sutherland ( The Ultimate Display, 1965, 1968), στην οποία περιγράφηκε ένα δωµάτιο όπου ο χρήστης είχε τη δυνατότητα να δηµιουργήσει εικονικά αντικείµενα ώστε να µπορεί να τα διαχειριστεί πλήρως µέσω των υπολογιστών. Ο Ivan Sutherland εφηύρε το πρώτο Head Mounted Display (HMD), σύστηµα βασισµένο στην εικονική και την επαυξηµένη πραγµατικότητα, δίνοντας του την ονοµασία Δαµόκλειος Σπάθη ( The Sword of Damocles, 1968). Ήταν το ψευδώνυµο µε το οποίο προγραµµάτισε την πρώτη συσκευή προβολής, η οποία κατόρθωσε να διατυπώσει ψηφιακά αντικείµενα άρτια ευθυγραµµισµένα τον φυσικό κόσµο. (Κωσταράς Ν., 2010) Σύµφωνα µε τον Azuma (1997), η Επαυξηµένη Πραγµατικότητα (AR) είναι µία παραλλαγή του εικονικού περιβάλλοντος (VR). Τα εικονικά περιβάλλοντα εµβυθίζουν τον χρήστη σε ένα εικονικό κόσµο αφαιρώντας του την αίσθηση του πραγµατικού. Σε αντίθεση το AR, επιτρέπει στον χρήστη να αντιλαµβάνεται τον πραγµατικό κόσµο προσθέτοντας του ψηφιακά δεδοµένα, τα οποία συνθέτονται σε αυτόν. Ας θεωρήσουµε για παράδειγµα, πως µία καρέκλα γραφείου µέσω ανάλυσης και επεξεργασίας των δεδοµένων της από υπολογιστή, θα παρουσιαστεί τελικά στο χρήστη σε ψηφιακή µορφή εµφανίζοντας ταυτόχρονα στην οθόνη όλες τις πληροφορίες σχετικά µε τις διαστάσεις της. 27

28 Οπότε, το AR µπορεί να θεωρηθεί ως η µέση λύση που διασυνδέει το ψηφιακό και πραγµατικό κόσµο. Επαυξηµένη πραγµατικότητα (AR) ορίζεται ως η επαύξηση του πραγµατικού περιβάλλοντος που αντιλαµβάνεται ο άνθρωπος µέσω των αισθήσεων του, µε πρόσθετες εικονικές πληροφορίες (κείµενο, βίντεο, εικόνα, τρισδιάστατα εικονικά αντικείµενα), που παράγονται από ηλεκτρονικές συσκευές. (Κωσταράς Ν., 2010) Προκειµένου να αποφευχθεί η σύγχυση της έννοιας AR µε άλλων ειδών τεχνολογίες, οριοθετείται από τα ακόλουθα τρία χαρακτηριστικά: συνθέτει την πραγµατικότητα µε τον εικονικό κόσµο προσθέτει διάδραση σε πραγµατικό χρόνο και περιλαµβάνει την έννοια της «εγγραφής» (registration), η οποία χαρακτηρίζεται ως το πάντρεµα πραγµατικών και εικονικών αντικειµένων. Η έννοια αυτή εφαρµοσµένη στην Επαυξηµένη Πραγµατικότητα, κατά τον Azuma είναι η δηµιουργία της αίσθησης στο χρήστη, ενός αρµονικού κόσµου αποτελούµενου από πραγµατικά και εικονικά αντικείµενα. Ένα, δηλαδή εικονικό αντικείµενο πρέπει να είναι εγγεγραµµένο (registered) στον πραγµατικό χώρο, στον οποίο θα τοποθετείται µαζί µε τα πραγµατικά αντικείµενα που το περιβάλουν (Κωσταράς Ν., 2010). Η γενικότερη έρευνα παρόλα αυτά εκείνη την περίοδο εστιάζεται στον προγραµµατισµό νέων τεχνολογιών και συσκευών παρακολούθησης του πραγµατικού κόσµου και το ταίριασµα µε την ψηφιακή πληροφορία χωρίς όµως να παραµελεί την ανάπτυξη νέων εφαρµογών σε ήδη υπάρχουσες τεχνολογίες. Το έτος 2008, ο Zhou et al επανασυγκέντρωσε τις έρευνες των τελευταίων 10 ετών, επιµερίζοντας το πρόβληµα της υλοποίησης της AR σε 5 υποπροβλήµατα, τα οποία στη συνέχεια ορίζονται ως οι πέντε βασικοί τοµείς της επαυξηµένης πραγµατικότητας. 1) Εντοπισµός και Αναγνώριση Στόχου (techniques for tracking) 2) Τεχνικές Αλληλεπίδρασης Πραγµατικού Ψηφιακού Κόσµου (techniques for for real virtual interaction) 3) Θέµατα Εγγραφής και Τοποθέτησης (Registration and calibration issues) 4) Προγραµµατισµός Νέων Εφαρµογών 5) Τεχνικές Απεικόνισης Παράλληλα άλλες έρευνες εξετάζουν τις κινητές πλατφόρµες που µπορούν να υποστηρίξουν την τεχνολογία της Επαυξηµένης Πραγµατικότητας, αλλά και άλλους τοµείς όπως την αξιολόγηση αποδοτικότητας, την οπτικοποίηση, αλλά και νέες µεθόδους διάδρασης και επικοινωνίας µε τα συστήµατα αυτά (Κωσταράς Ν.,2010). Η «Επαυξηµένη Πραγµατικότητα» (AR), πλέον, εφαρµόζεται σε λογισµικά που υποστηρίζουν και τις φορητές συσκευές smart phone και tablet, πράγµα το οποίο δηµιουργεί µια άλλη οπτική της 28

29 παρέχοντας στο χρήστη ψυχαγωγικές εφαρµογές, αλλά και εφαρµογές προωθητικού χαρακτήρα(marketing). (Mark Billinghurst, 2008) Από το 2010 και µετά, η διάδοση AR εφαρµογών σε χρήστες εκτοξεύεται κατά εκατοµµύρια, λόγω του ότι διατίθενται στα ψηφιακά καταστήµατα των smart phones (π.χ. AppStore, GooglePlay). Λόγω της τεχνολογίας και την ευρεία απήχηση του κοινού που διαθέτει φορητές συσκευές smart phone, οι εφαρµογές AR κατευθύνονται σε πιο εµπορικούς τοµείς όπως κοινωνικά δίκτυα, τουριστικούς οδηγούς, διαφήµιση-marketing(play.google.com, 2014). Ενώ σε πιο πρώιµο στάδιο βρίσκονται οι εφαρµογές που αφορούν την ενηµέρωση, την ψυχαγωγία(gaming) και την εκπαίδευση (Steve Chi-Yin Yuen et al., 2013). 3.2 Τεχνολογίες Θέασης Κατά το πέρας του χρόνου, διάφορες συσκευές στις οποίες βασίζεται η τεχνολογία της Επαυξηµένης Πραγµατικότητας έχουν εξελιχθεί. Είναι γεγονός, ότι οι δυνατότητες που παρέχει η τεχνολογία στην οποία θα αναπτυχθεί µία εφαρµογή της Επαυξηµένης Πραγµατικότητας, παίζει καθοριστικό ρόλο στην µεθοδολογία υλοποίησης, αλλά και στο τελικό αποτέλεσµα το οποίο θα αντιληφθεί ο χρήστης της. Οι βασικές κατηγορίες τεχνολογίας θέασης που παρουσιάζονται παρακάτω είναι τρεις, τα συστήµατα Head-Mounted Display, που αφορούν συσκευές οι οποίες τοποθετούνται στο κεφάλι του χρήστη, τα συστήµατα Handheld Devices, τα οποία αφορούν συσκευές χειρός µε µικρή οθόνη στην οποία προβάλλονται τα ψηφιακά δεδοµένα σε συνδυασµό µε τον πραγµατικό κόσµο και τέλος τα συστήµατα Spatial Augmented Reality, τα οποία αφορούν συσκευές προβολής στον φυσικό κόσµο(azuma, 1997) Συστήµατα Οπτικής Απεικόνισης Head-Mounted Display Συσκευές βασισµένες στην ανάκλαση Οι συσκευές ανάκλασης, είναι κατασκευασµένες µε στόχο να συνδυάσουν των πραγµατικό κόσµο, όπως τον βλέπει ο άνθρωπος µε την ψηφιακή επαύξηση. Για αυτό το λόγο, οι συσκευές αυτές, παρέχουν ένα φίλτρο στον χρήστη, µε το οποίο µπορεί να δει απευθείας τον πραγµατικό κόσµο. Το φίλτρο αυτό, αποτελείται από ένα ηµιανακλαστικό κάτοπτρό, το οποίο µπορεί ταυτόχρονα να ανακλά αλλά και να µεταδίδει φως. Έτσι ο χρήστης µπορεί να βλέπει µέσα από αυτό το κάτοπτρο, απευθείας το πραγµατικό περιβάλλον, ενώ ταυτόχρονα µπορεί να ανακλάται µια εικόνα, πάνω στο κάτοπτρο, µέσω µίας οθόνης ή µέσω ενός µικροσκοπικού προβολέα. Συσκευές βασισµένες στην βίντεο-προβολή Σε αντίθεση µε τις συσκευές ανάκλασης, τα συστήµατα βίντεο-προβολής, δεν επιτρέπουν την άµεση οπτική επαφή του χρήστη µε το φυσικό περιβάλλον, αλλά προβάλει την ψηφιακή αναπαράσταση του. Αυτές οι συσκευές χρησιµοποιούν, µια κάµερα, η οποία συλλαµβάνει ότι θα έβλεπαν τα µάτια του χρήστη, στην συνέχεια τα δεδοµένα αυτά, ψηφιοποιούνται και επεξεργάζονται, για να ευθυγραµµιστούν µε τα ψηφιακά αντικείµενα της επαυξηµένης πραγµατικότητας. Στο τέλος τα 29