Multi touch. Πολλαπλι αφι. Καταςκευι και Παρουςίαςθ μιασ επιφάνειασ που υποςτθρίηει πολλαπλι αφι

Transcript

1 Τμιμα Μθχανικϊν Σχεδίαςθσ Ρροϊόντων και Συςτθμάτων Μεταπτυχιακό Ρρόγραμμα Ειδίκευςθσ: «Σχεδίαςθ Διαδραςτικϊν και Βιομθχανικϊν Ρροϊόντων και Συςτθμάτων» Διπλωματικι εργαςία Multi touch Πολλαπλι αφι. Καταςκευι και Παρουςίαςθ μιασ επιφάνειασ που υποςτθρίηει πολλαπλι αφι Βαμβακάρθσ Ιωάννθσ Ερμοφπολθ φροσ 1

2 Τμιμα Μθχανικϊν Σχεδίαςθσ Ρροϊόντων και Συςτθμάτων Μεταπτυχιακό Ρρόγραμμα Ειδίκευςθσ: «Σχεδίαςθ Διαδραςτικϊν και Βιομθχανικϊν Ρροϊόντων και Συςτθμάτων» Διπλωματικι εργαςία Η παροφςα Διπλωματικι Εργαςία υποβλικθκε από τον Βαμβακάρθ Ιωάννθ και ζγινε δεκτι από το Τμιμα Μθχανικϊν ςχεδίαςθσ Ρροϊόντων & Συςτθμάτων του Ρανεπιςτθμίου Αιγαίου ςτθν παροφςα μορφι τθσ. Συγγραφι: Βαμβακάρθσ Ιωάννθσ 513/ Επιτροπι: Επιβλζπων: κ. Κουτςαμπάςθσ Ραναγιϊτθσ Διδάςκων 407/80 Μζλοσ Α : κ. Βοςινάκθσ Σπυρίδων Λζκτορασ Μζλοσ Β : κα. Δαρηζντα Τηζνθ Διδάςκων 407/80 Ερμοφπολθ φροσ 2

3 Περιεχόμενα. Ευχαριςτίεσ...6 Ειςαγωγι Κίνθτρο 8 κοπόσ τθσ Εργαςίασ..10 Ορολογία Δομι τθσ Εργαςίασ 12 Κεφάλαιο 1 ο 1.1. Το κενό ανάμεςα ςτον φυςικό και εικονικό κόςμο Ρεριβάλλον διεπαφισ Αντικείμενα Ραραδείγματα Απτι διεπαφι ςε ςυνεργατικά περιβάλλοντα Τεχνολογίεσ προςδιοριςμοφ κζςθσ αντικειμζνου Συςτιματα οπτικοφ εντοπιςμοφ Συςτιματα θλεκτρομαγνθτικοφ εντοπιςμοφ Συςτιματα μαγνθτικοφ εντοπιςμοφ Συςτιματα ακουςτικοφ εντοπιςμοφ Συςτιματα εντοπιςμοφ με βάςθ το βάροσ Συςτιματα εντοπιςμοφ με αναλογικισ ωμικισ ανίχνευςθ Υπάρχουςεσ Τεχνολογίεσ πολλαπλισ αφισ Ραλιότερεσ Εργαςίεσ πάνω ςτισ δυνατότθτεσ και τθν απόδοςθ των τεχνικϊν πολλαπλισ αφισ Ρροβλθματικόσ χϊροσ Υπάρχουςα κατάςταςθ Συμπεράςματα. 34 Κεφάλαιο 2 ο 2.1. Αλλθλεπίδραςθ βαςιςμζνθ ςτθν κίνθςθ Συςτιματα μεγάλθ κλίμακασ αναγνϊριςθσ κίνθςθσ Συςτιματα μεςαίου μεγζκουσ αναγνϊριςθσ κίνθςθσ Συςτιματα αναγνϊριςθσ εςτίαςθσ Αλλθλεπίδραςθ βαςιςμζνθ ςτθν κίνθςθ μζςω κινθτοφ τθλεφϊνου Συμπεράςματα.. 45 Κεφάλαιο 3 ο 3.1. Σχεδιαςτικζσ οδθγίεσ Σφςτθμα πολλαπλισ αφισ βαςιςμζνο ςτθν τεχνικι τθσ κάμερασ Επιλογι τεχνικισ FTIR, Frustrated Total Internal Reflection, Συνολικι εςωτερικι αντανάκλαςθ DI, Diffused Illumination RI, Rear - side Illumination..54 3

4 Frond side illumination Συμπζραςμα - Επιλογι Τεχνικισ Επιλογι επιφάνειασ Φωτιςμόσ επιφανείασ Επιλογι διαςκορπιςτι Επιλογι κάμερασ Επιλογι ςυςκευισ προβολισ. (Projector) Υπζρυκρο Διάφραγμα. (Baffle) Ανάλυςθ ςυςτιματοσ, Τελικι Σφνκεςθ Ανάλυςθ κόςτουσ ςυςτιματοσ.65 Κεφάλαιο 4 ο 4.1. Απαιτοφμενα υλικά Ανάλυςθ Εργαςιϊν - Χρονοδιάγραμμα Τροποποίθςθ τθσ κάμερασ Επεξεργαςία του ακρυλικοφ Καταςκευι του πλαιςίου Καταςκευι του κουτιοφ Σφνδεςθ των θλεκτρονικϊν Τοποκζτθςθ του Projector Καταςκευι βελτιωτικισ επιφανείασ...77 Κεφάλαιο 5 ο 5.1. Επιλογι καταλλθλότερου λογιςμικοφ ReacTIVision Touchlib TBeta Συμπζραςμα Επιλογι Λογιςμικοφ Ρλαίςιο Χριςθσ Touchlib Επεξεργαςία τθσ εικόνασ του βίντεο Ματαιωμζνθ ςυνολικι εςωτερικι αντανάκλαςθ (FTIR) Διαςκορπιςμζνοσ Φωτιςμόσ (DI) Διόρκωςθ φακοφ Ραράμετροι κάμερασ Σχζδιο Διορκϊνοντασ τθ διαςτρζβλωςθ των φακϊν Ανίχνευςθ και παρακολοφκθςθ ςθμείων αφισ Ανίχνευςθ Σθμείων Αφισ Καταδίωξθ ςθμείων Ραράδειγμα Διόρκωςθ ςυντεταγμζνων Δθμιουργϊντασ γεγονότα Ρρογραμματίηοντασ τθν αλλθλεπίδραςθ ανάμεςα ςτισ γλϊςςεσ TUIO/OSC πρωτόκολλο

5 Κεφάλαιο 6 ο C #, Μετατροπζασ Αλλθλεπίδραςθ βαςιςμζνθ ςτισ χειρονομίεσ Διαχωριςμόσ χειρονομιϊν Άμεςεσ χειρονομίεσ Συμβολικζσ χειρονομίεσ Αμφίχειρθ αλλθλεπίδραςθ Μοντζλο αναγνϊριςθσ χειρονομιϊν Νευρωνικά Δίκτυα(Neural Network s) Βαςιςμζνα ςτθν περιοχι Βαςιςμζνεσ ςτθν διεφκυνςθ Gesturelib Αρχιτεκτονικι προγράμματοσ Ραραδείγματα πολλαπλισ αφισ Εφαρμογζσ πολλαπλισ αφισ Ρεριοριςμοί - Απαιτιςεισ tdesk Real-time Fluid Dynamics Simulation and Manipulation NASA World Wind Multi-touch Media Application Video puzzle application υμπεράςματα υμβολι τθσ εργαςίασ Μελλοντικζσ κατευκφνςεισ Λίςτα Εικόνων Λίςτα Διαγραμμάτων Λίςτα Πινάκων Λίςτα χθμάτων Βιβλιογραφία Παράρτθμα Α Παράρτθμα Β

6 Ευχαριςτίεσ " Ο λογικός άνθρωπος προσαρμόζεται στον περιβάλλον γύρω του. Ο παράλογος εμμένει στην προσπάθεια να προσαρμοστεί ο κόσμος τον σε αυτόν. Συνεπώς, όλη η πρόοδος εξαρτάται από τους παράλογους." George Bernard Shaw Κακϊσ αυτό το μεγάλο ταξίδι φτάνει ςτο τζλοσ του, κα ικελα να αδράξω τθν ςτιγμι και να αναφερκϊ ςε μερικοφσ υπζροχουσ ανκρϊπουσ που μου παρείχαν υποςτιριξθ, αλλά και ζμπνευςθ ςε όλθ τθν πορεία των ςπουδϊν μου. Σε όλουσ αυτοφσ που με βοικθςαν και πίςτεψαν ςε εμζνα και ςτθν εργαςία μου. Συγκεκριμζνα κα ικελα να ευχαριςτιςω τουσ ακόλουκουσ ανκρϊπουσ. Τον επιβλζπων κακθγθτι μου κ. Χωριανόπουλο Κωνςταντίνο, για τθν κακοδιγθςθ του και τισ πολφτιμεσ πλθροφορίεσ που μου παρείχε. Τουσ αναγνϊςτεσ τθσ εργαςίασ μου, κ. Κουτςαμπάςθ Ραναγιϊτθ, κ. Βοςινάκθ Σπυρίδων, και τθν κα. Δαρηετα Τηζνθ για τθν ανεκτίμθτθ διορατικότθτα, υποςτιριξθ και βοικεια που μου παρείχαν. Ρολλοφσ εξωτερικοφσ ςυνεργάτεσ, για τισ πολφτιμεσ τεχνολογικζσ υπθρεςίεσ που μου παρείχαν, χωρίσ τθ βοικεια τουσ ςτθν επίλυςθ οριςμζνων προβλθμάτων θ καταςκευι του πρωτοτφπου δεν κα ιταν ποτζ ολοκλθρωμζνθ. Σε όλουσ τουσ φίλουσ μου και ςυνεργάτεσ, που μου ςυμπαραςτάκθκαν, και με βοικθςαν να ολοκλθρϊςω τθν εργαςία μου. Τζλοσ κα ικελα να ευχαριςτιςω τθν οικογζνεια μου, για τθν υποςτιριξθ τουσ και τθν βοικειά τουσ, ςε ςτιγμζσ καμπισ τθσ εργαςίασ. 6

7 Ειςαγωγι. Η κακθμερινι αλλθλεπίδραςθ με τον κόςμο, είναι μια αρκετά περίπλοκθ και ςφνκετθ διεργαςία. Η αλλθλεπίδραςθ με τουσ γφρω μασ όμωσ, είναι μια απόλυτθ φυςικι διαδικαςία χάρθ ςτθν ικανότθτα του ανκρϊπου να ελζγχει πολλζσ παραμζτρουσ ταυτόχρονα. Μποροφμε να επικοινωνιςουμε με τουσ ςυνομιλθτζσ μασ τόςο με τθν ομιλία, όςο και με χειρονομίεσ ι ακόμθ και με ςυνδυαςμό και των δφο. Αντίκετα, όταν αλλθλεπιδροφμε με τον ψθφιακό κόςμο, δεν μποροφμε να χρθςιμοποιιςουμε τθν πλθκϊρα των ικανοτιτων μασ, μιασ και εξαρτιόμαςτε άμεςα από περιφερειακζσ ςυςκευζσ όπωσ το πλθκτρολόγιο ι το ποντίκι. Αυτι θ αλλθλεπίδραςθ, του δείχνω και επιλζγω (point and click), περιορίηει ςθμαντικά τον τρόπο αλλθλεπίδραςθσ μασ με τον υπολογιςτι. Μεταφορικά κα μποροφςαμε να παρομοιάςουμε τον τρόπο αυτό τθσ αλλθλεπίδραςθσ, με το να προςπακοφμε να κουμπϊςουμε το πουκάμιςό μασ με ζνα δάχτυλο. Και φυςικά υπάρχουν πολλοί οι οποίοι μποροφν να το επιτφχουν, αλλά με τον τρόπο αυτό, δεν επιτυγχάνεται θ φυςικότθτα ςτθν αλλθλεπίδραςθ. Αντικζτωσ θ ποιότθτα τθσ αλλθλεπίδραςθσ μπορεί να βελτιωκεί ςθμαντικά, αν χρθςιμοποιιςουμε περιςςότερα από ζνα δάχτυλα για να φζρουμε ςε πζρασ τθν διεργαςία αυτι. Εικόνα 01: Ο περιοριςμόσ τθσ αλλθλεπίδραςθσ λόγο των ςυςκευϊν ειςόδου. Στόχοσ τθσ παροφςασ εργαςίασ είναι να παρουςιάςει τθν αλλθλεπίδραςθ πολλαπλισ αφισ που είναι ζνασ νζοσ, πιο φυςικόσ τρόποσ αλλθλεπίδραςθσ με ζνα υπολογιςτι. Για το λόγο αυτό δεν κα περιοριςτοφμε μόνο ςτθν εμπειρία τθσ απλισ αφισ αλλά ςτθν πολλαπλι ειςαγωγι δεδομζνων. Η τεχνολογία αλλθλεπίδραςθσ με τθν αφι, δεν είναι εξ ολοκλιρου νζα. Οι πρϊτεσ επιφάνειεσ αφισ, εμφανίηονται περίπου, ςτα μζςα τθσ δεκαετίασ του 1970 ςε διάφορεσ μορφζσ. Βαςικά όμωσ θ πρϊτθ εμφάνιςθ τθσ πολλαπλισ αφισ ςτα υπολογιςτικά ςυςτιματα ζγινε με τθν παρουςίαςθ του πλθκτρολογίου. Πταν ο χριςτθσ επικυμοφςε να προςκζςει κάποιο ειδικό ςθμείο ςτίξθσ, ι να μετατρζψει ςε κεφαλαίο το πρϊτο γράμμα μιασ λζξθσ μποροφςε να επιλζξει ταυτόχρονα με το επικυμθτό πλικτρο, το πλικτρο Shift και να επιτφχει πιο άμεςα το ςτόχο του. Με τον καιρό πολλζσ ςυντομεφςεισ προςτζκθκαν μιασ και προςζφεραν διευκόλυνςθ αλλά και ζνα πιο άμεςο τρόπο αλλθλεπίδραςθσ. Τα παραπάνω απλά παραδείγματα αποτελοφν τθν ειςαγωγι ςτθν πολλαπλι ειςαγωγι δεδομζνων, με ζνα πιο φυςικό τρόπο. 7

8 Κίνθτρο. Ρολλζσ από τισ εργαςίεσ του πραγματικοφ κόςμου περιορίηονται ςυχνά με ςυγκεκριμζνεσ παραμζτρουσ. Με τον όρο παράμετρο αναφερόμαςτε ςε μετρικζσ ιδιότθτεσ που ο χριςτθσ ίςωσ να επικυμεί να ελζγξει, όπωσ ο προςανατολιςμόσ ενόσ αντικειμζνου, θ κζςθ του, ακόμθ και το ςχιμα του. Αυτζσ οι ιδιότθτεσ μπορεί να είναι είτε ιδιότθτεσ των φυςικϊν αντικειμζνων, όπωσ προςανατολιςμόσ ενόσ αντικειμζνου, είτε των ψθφιακϊν, όπωσ το ςχιμα τουσ. Ρολλζσ φορζσ οι περιοριςμοί προκφπτουν και από ιδιότθτεσ ιδιαιτερότθτεσ του ςϊματοσ του χριςτθ όπωσ, απόςταςθ ανάμεςα ςτα δάχτυλα και τον αντίχειρα. Επιπλζων, πολλζσ ιδιότθτεσ των παραμζτρων είναι ςυνυφαςμζνεσ και με πολλζσ εργαςίεσ που εκτελοφνται ςε ζνα υπολογιςτι. Η παραμετροποίθςθ των παρακφρων, θ μετακίνθςθ ςε ζνα χάρτθ, ο χειριςμόσ πολλαπλϊν αντικειμζνων, ι ακόμθ και θ επζμβαςθ ςτισ εικόνεσ όπωσ θ αλλαγι κλίμακασ, αποτελοφν χαρακτθριςτικά παραδείγματα. Συνεπϊσ οι παραπάνω παράμετροι ςυνδζονται άμεςα και με αντικείμενα του ψθφιακοφ κόςμου. Πμωσ θ τροποποίθςθ περιςςοτζρων από δφο παραμζτρουσ ςε ζναν υπολογιςτι γίνεται ςυχνά πολφπλοκθ. Τα περιςςότερα από τα ςχεδιαςτικά προγράμματα, για να εκτελζςουν αυτζσ τισ διεργαςίεσ, χωρίηουν τισ τεχνικζσ τουσ ςε μία ςυνζχεια από διαδοχικά βιματα. Σε κακζνα από αυτά τα βιματα μποροφμε να ελζγξουμε μόνο μία από τισ παραμζτρουσ του αντικειμζνου, όπωσ το μζγεκοσ, ι τθν κζςθ. Ραρόλα αυτά ςτον πραγματικό κόςμο, γνωρίηουμε πϊσ μποροφμε να τοποκετιςουμε, να προςανατολίςουμε και να μεγαλϊςουμε ζνα αντικείμενο ταυτόχρονα, με μία μόνο ςφνκετθ κίνθςθ. Η πολυπλοκότθτα που παρουςιάηεται ςτθν επεξεργαςία μζςω του λογιςμικοφ, πθγάηει από το γεγονόσ ότι οι περιςςότερεσ ςυςκευζσ ειςόδου όπωσ το ποντίκι, δεν μποροφν να ελζγξουν πάνω από δφο παραμζτρουσ κάκε ςτιγμι. Ενϊ το μυαλό και το ςϊμα μασ μπορεί να ελζγξει μια πλθκϊρα από πλθροφορίεσ και παράλλθλα ο υπολογιςτισ μπορεί να δεχκεί μια πλθκϊρα από ειςαγόμενεσ πλθροφορίεσ, θ αλλθλεπίδραςθ με τον υπολογιςτι περιορίηεται από ςυςκευζσ που υποςτθρίηουν μόνο μια πλθροφορία τθ ςτιγμι. Χαρακτθριςτικό παράδειγμα αποτελεί θ τοποκζτθςθ ενόσ φφλλου ςε ζνα κλαδί ςε ζνα απλό πρόγραμμα ςχεδιαςμοφ, όπωσ παρουςιάηεται ςτθν εικόνα 02. Ο τρόποσ ςχεδίαςθσ κατά τον οποίο μετακινοφμε, προςανατολίηουμε και ρυκμίηουμε το μζγεκοσ του φφλλου, ςτθ ςυνθκιςμζνθ διαδικαςία ςχεδιαςμοφ, ακολουκεί μία ςειρά από βιματα. Καταρχάσ ο χριςτθσ μεταφζρει το φφλλο κοντά ςτο ςθμείο που κα το τοποκετιςει, επιλζγει τθν εντολι για τθν κλίμακα, ϊςτε να το μετατρζπει ςτθν επικυμθτι με το ςχζδιο διάςταςθ. Ακολοφκωσ επιλζγει και περιςτρζφει το φφλλο ϊςτε να το προςανατολίςει κατάλλθλα ςτον επικυμθτό προςανατολιςμό. Τζλοσ ξανά επιλζγει το φφλλο ϊςτε να το τοποκετιςει ςτθν τελικι κζςθ. Αυτι θ ςυνθκιςμζνθ διαδικαςία απαιτεί πολλά βιματα για τθν διεκπεραίωςι τθσ. Εικόνα 02: Μορφοποίθςθ και τοποκζτθςθ ενόσ φφλου ςτθν κατάλλθλθ κζςθ ςε ζνα κλαδί. 8

9 Αντίκετα με τθ χριςθ ενόσ ςυςτιματοσ πολλαπλισ αφισ ο χριςτθσ μπορεί να ολοκλθρϊςει τθν εργαςία πιο γριγορα και πιο εφκολα, κακϊσ μπορεί να περιςτρζψει και να μετακινιςει ταυτόχρονα το φφλλο ςτθ επικυμθτι κζςθ. Οι ςυςκευζσ που επιτρζπουν τθν πολλαπλι ειςαγωγι δεδομζνων, επιτρζπουν μια πιο ομαλι αλλθλεπίδραςθ, που μειϊνει τθν υποχρεωτικι πολυπλοκότθτα τθσ αλλθλεπίδραςθσ. Ο παραλλθλιςμόσ αυτόσ μπορεί να οδθγιςει ςε γρθγορότερα αποτελζςματα, αλλά ζχει και άλλα γνωςτά πλεονεκτιματα. Η ευκολία που παρουςιάηουν τα ςυςτιματα πολλαπλισ αφισ οφείλεται ςτο μεγάλο βακμό ελευκερίασ, που διακζτουν. Αντίκετα αν και υπάρχουν πολλζσ δυνατότθτεσ να προςφζρουμε ςυςκευζσ με μεγάλο βακμό ελευκερίασ, μεγαλφτερο από αυτό που προςφζρουν οι επιφάνειεσ πολλαπλισ αφισ, υπάρχουν πολλοί λόγοι για τουσ οποίουσ, πιςτεφεται πωσ θ χριςθ των δακτφλων για ειςαγωγι δεδομζνων είναι πιο αποτελεςματικι *Robertson et all]. Σφμφωνα με τουσ ερευνθτζσ οι μφεσ των δακτφλων ελζγχονται από ζνα δυςανάλογα μεγάλο αρικμό νευρϊνων. Αυτό ζχει ςαν αποτζλεςμα μια μεγάλθ περιοχι ελζγχου, να ελζγχει ζνα μικρό αρικμό από μφεσ, προςφζροντασ ζνα μεγάλο ρυκμό μετάδοςθσ. Ραράλλθλα ςφμφωνα με μία άλλθ ομάδα ερευνθτϊν [Shumin Zhai et all] παρατθρικθκε πωσ επιτυγχάνεται καλφτερθ απόδοςθ όταν ανακζτουμε μια εργαςία με μεγάλο βακμό ελευκερίασ, ςτουσ μφεσ των δακτφλων παρά ςτουσ μφεσ του καρποφ και του βραχίονα. Αυτό οφείλεται όχι τόςο ςτο μεγάλο ρυκμό ελζγχου των μυϊν του κάκε δακτφλου ξεχωριςτά αλλά ςτθν ιδιότθτα τουσ να λειτουργοφν ςυνεργατικά. Στισ μζρεσ μασ πολλζσ τεχνολογίεσ ζχουν αναπτυχκεί ςτο να δθμιουργθκοφν επιφάνειεσ πολλαπλισ ειςαγωγισ multi touchpad s [Κεφάλαιο 2.2]. Αυτό οφείλεται ςτο γεγονόσ ότι θ τεχνολογία είναι πιο προςιτι από όλουσ. Άλλωςτε αφοφ οι επιφάνειεσ πολλαπλισ αφισ μποροφν κάλλιςτα να λειτουργιςουν και ςαν απλισ αφισ, είναι πολφ εφκολο να αναμειχκοφν με τα ιδθ υπάρχοντα και διαδεδομζνα Γραφικά Ρεριβάλλοντα Αλλθλεπίδραςθσ (GUI). Κατά ςυνζπεια οι χριςτεσ επωφελοφνται από τθν πολλαπλι αλλθλεπίδραςθ, αλλά παράλλθλα διατθρϊντασ τθν καλά δοκιμαςμζνθ τεχνικι τθσ απλισ αλλθλεπίδραςθσ. 9

10 κοπόσ τθσ εργαςίασ. Ρρόςφατεσ δθμοςιεφςεισ ζχουν δείξει, ότι οι επιφάνειεσ πολλαπλισ αφισ, ζχουν μια τάςθ να ανατρζψουν τον τρόπο αλλθλεπίδραςθσ ανάμεςα ςτον άνκρωπο και τον υπολογιςτι. Η ανατροπι αυτι γίνεται με ζνα τρόπο που επιτρζπει μια διαιςκθτικι αλλθλεπίδραςθ με τισ εφαρμογζσ, μζςω του άμεςου χειριςμοφ γραφικϊν αναπαραςτάςεων. Ρολλά ερευνθτικά προγράμματα ζχουν παρουςιάςει πωσ θ απόδοςθ απλϊν εργαςιϊν που επιλφνονται μζςω επιφανειϊν πολλαπλισ αφισ, επιδειχτοφν μεγάλθ βελτίωςθ, ςε ςχζςθ με ςυμβατικζσ μεκόδουσ. Δυςτυχϊσ, οι περιςςότερεσ διαλογικζσ γραφικζσ εφαρμογζσ, δεν είναι ικανζσ να εκμεταλλευτοφν τισ δυνατότθτεσ αυτζσ, μιασ και είναι αναπτυγμζνεσ, για μια ςυςκευι μονοφ ςθμείου, όπωσ είναι το ποντίκι. Οι ςτόχοι τισ διπλωματικισ εργαςίασ είναι : Ο ςχεδιαςμό και τθν καταςκευι μιασ επιφάνειασ πολλαπλισ αφισ βαςιςμζνθ ςτθν οπτικι τεχνικι. Αυτι τθν περίοδο ελάχιςτεσ επιφάνειεσ πολλαπλισ αφισ βρίςκεται διακζςιμεσ προσ εμπορικι χριςθ ςτθν αγορά. Με ςκοπό να εκτελζςουμε το παραπάνω εγχείρθμα πρζπει να ςχεδιάςουμε και να καταςκευάςουμε μια επιφάνεια πολλαπλισ αφισ από το μθδζν. Η εφαρμογι μιασ βιβλιοκικθσ βαςιςμζνθ ςτισ χειρονομίεσ ςτθν επιφάνεια αλλθλεπίδραςθσ. Με τθν παρουςίαςθ τθσ πολλαπλισ αφισ, θ αλλθλεπίδραςθ βαςιςμζνθ ςτισ χειρονομίεσ ζχει εξελιχκεί ςε ζνα νζο πρότυπο ςτθν αλλθλεπίδραςθ με τισ εφαρμογζσ. Ρροκειμζνου να χρθςιμοποιιςουμε χειρονομίεσ ςε μία επιφάνεια πολλαπλισ αφισ, απαιτείται, θ εφρεςθ τθσ καταλλθλότερθσ βιβλιοκικθσ. Η βιβλιοκικθ αυτι κα ανακτά τισ πλθροφορίεσ από το πρόγραμμα ανίχνευςθσ που χρθςιμοποιείται, και κα τισ μετατρζπει ςε ςτοιχειϊδθσ χειρονομίεσ. Οι χειρονομίεσ που ανιχνεφονται παρζχονται ςτουσ ςχεδιαςτζσ των εφαρμογϊν, μζςα από ζνα εφκολο ςτθ χριςθ ςχεδιαςτικό περιβάλλον (API). Η εκτζλεςθ οριςμζνων δοκιμαςτικϊν εφαρμογϊν. Ρροκειμζνου να παρουςιαςτοφν οι ικανότθτεσ και τα οφζλθ από μια ςυςκευι πολλαπλισ αφισ, μια πλθκϊρα από εφαρμογζσ ζπρεπε να δοκιμαςτεί. Οι περιςςότερεσ από τισ εφαρμογζσ παρζχονται δωρεάν, και παρζχουν ζνα παράδειγμα, ςυνεργατικισ επίτευξθσ των ςτόχων, αλλά και αλλθλεπίδραςθσ βαςιςμζνθσ ςτισ χειρονομίεσ. 10

11 Ορολογία Πολλαπλι αφι (Multi Touch) - Μια διαλογικι τεχνικι που επιτρζπει ςε ζνα ι περιςςότερουσ χριςτεσ να ελζγξει τισ γραφικζσ επιδείξεισ με περιςςότερα από ζνα ταυτόχρονα δάχτυλα. Πολλαπλό ςθμείο (Multi-point) Μια διαλογικι τεχνικι αλλθλεπίδραςθσ που χρθςιμοποιεί τα ςθμεία τθσ επαφισ και όχι μετακίνθςθ. Ζνα χαρακτθριςτικό παράδειγμα αποτελοφν τα Information Kiosk s με πλικτρα αφισ τα οποία εμφανίηονται ςτθν οκόνθ. Πολλαπλοί χριςτεσ - Μια ςυςκευι πολλαπλισ αφισ που δζχεται περιςςότερουσ από ζναν χριςτεσ. Πολυμορφία (Multimodality) Η ιδιότθτα τθσ αλλθλεπίδραςθσ να υποςτθρίηει πολλαπλοφσ τρόπουσ, μορφζσ (modes) και μζςα (media) πρόςβαςθσ ςε λειτουργίεσ, επικοινωνίασ τθσ πλθροφορίασ και ανάδραςθσ με ζνα ςφςτθμα. Επιτραπζηιοι υπολογιςτζσ (Tabletop Computing) - Διαλογικζσ επιδείξεισ υπολογιςτϊν που πραγματοποιοφνται υπό μορφι οριηόντιων επιφανειϊν. Άμεςοσ χειριςμόσ (Direct Manipulation) - Η δυνατότθτα να χρθςιμοποιθκεί το ίδιο το ςϊμα (χζρια, δάχτυλα, κ.λπ.) για να διαχειριςτεί άμεςα τουσ ψθφιακοφσ χϊρουσ εργαςίασ. Καταδίωξθ ςθμείων (Blob tracking) - Ορίηουμε ςε κάκε ςθμείο επαφισ μια ταυτότθτα (προςδιοριςτικό). Σε κάκε καρζ προςπακοφμε να κακορίςουμε ποιο ςθμείο είναι ποιο, ςυγκρίνοντασ κάκε μια με το προθγοφμενο καρζ. Ανίχνευςθ ςθμείων (Blob detection) - Διαδικαςία όπου ςθμειϊνουμε τουσ φωτεινοφσ τομείσ μιασ εικόνασ που λαμβάνεται από μία φωτογραφικι μθχανι και πϊσ ερμθνεφεται αυτό ςε ζναν υπολογιςτι ωσ αφι. θμείο επαφισ (blod) - ζνα ζντονο φωτοβόλο αντικείμενο. Κακαρό ςθμείο επαφισ (Nice Blobs) - Σθμεία με πολλι καλι αντίκεςθ ςτθν εικόνα του υποβάκρου. Ιχνθλάτθσ (Tracker) - Το πρόγραμμα που παίρνει τισ εικόνεσ από μια φωτογραφικι μθχανι, τισ επεξεργάηεται μζςω οριςμζνων φίλτρων, και εκκζτει τελικά τθ κζςθ, το μζγεκοσ, και τθ ςχετικι μετακίνθςθ των ςθμείων με βάςθ ζνα οριςμζνο πρωτόκολλο. Tangible User Interface Objects (TUIO) - Ζνα πρωτόκολλο που χρθςιμοποιείται για τθν διαβίβαςθ τθσ κζςθσ, του μεγζκουσ, και τθσ ςχετικισ ταχφτθτασ των ςθμείων. Στθρίηεται ςτθν βιβλιοκικθ Open Sound Control (OSC), θ οποίο ςτθρίηεται ςτο πρωτόκολλο User Datagram Protocol (UDP). Γεγονόσ αφισ (Touch Event) - Ζνασ όροσ που χρθςιμοποιείται για να περιγράψει πότε ζνα ςφςτθμα ξζρει ότι ζνα αντικείμενο ζχει αγγίξει τθ ςυςκευι πολλαπλισ αφισ. Χειρονομία (Gesture) - Μια φυςικι μετακίνθςθ που μπορεί να ανιχνευτεί, και ςυχνά ςυνδεδεμζνθ με μία δράςθ. Μερικζσ κοινζσ χειρονομίεσ είναι θ κίνθςθ με τθ χριςθ του ενόσ δαχτφλου, και αλλαγι κλίμακασ με τθ χριςθ δφο δάχτυλων. Αιςκθτιρασ (Sensor) - Μια ςυςκευι που μετρά τισ αλλαγζσ ςε ζνα περιβάλλον. Open Sound Control (OSC) Ζνα πρωτόκολλο επικοινωνίασ δικτφων που ςτθρίηεται ςτο πρωτόκολλο UDP. Είναι ζνα ανοικτό, ανεξαρτιτου διακομιςτι, βαςιςμζνο ςτα μθνφματα πρωτόκολλο, που 11

12 αναπτφςςεται για τθν επικοινωνία μεταξφ των υπολογιςτϊν, των μεικτϊν ιχου, και άλλων ςυςκευϊν πολυμζςων. Touchlib - Μια ευρζωσ χρθςιμοποιθμζνθ ανοικτοφ λογιςμικοφ βιβλιοκικθ, ανίχνευςθσ και γεγονότων για τα ςυςτιματα πολλαπλισ αφισ, βαςιςμζνα ςτθν τεχνικι τθσ οπτικισ ανίχνευςθσ. Αυτό είναι ζνα παράδειγμα ενόσ ιχνθλάτθ. Διαςκορπιςτισ φωτόσ (Diffuser) - Κάτι που διαδίδει και διαςκορπίηει το φωσ. Ζνασ διαςκορπιςτισ χρθςιμοποιείται ςτισ διάφορεσ τεχνικζσ πολλαπλισ αφισ, για να δθμιουργθκεί ομοιόμορφοσ φωτιςμόσ. Frustrated Total Internal Reflection (FTIR) - Μια τεχνικι πολλαπλισ αφισ που εκμεταλλεφεται τα φαινόμενα τθσ ςυνολικισ εςωτερικισ αντανάκλαςθσ (TIR). Το φωσ μζςα ςε ζνα διαφανζσ υλικό με χαμθλό δείκτθ διάκλαςθσ κα αντανακλαςτεί εςωτερικά μζχρι ζνα αντικείμενο με ζναν υψθλότερο δείκτθ διάκλαςθσ, όπωσ ζνα δάχτυλο, αγγίηει τθν επιφάνεια που φωτίηεται. Diffused Illumination (DI) - Μια τεχνικι πολλαπλισ αφισ που χρθςιμοποιεί μια επιφάνεια διαςκορπιςτι, για να βοθκιςει ςτο φιλτράριςμα των ςκιϊν (Frond DI), ι τα φωτιςμζνα ςθμεία (Rear DI) ςε μια επιφάνεια αφισ. Μερικζσ φορζσ αυτό αναφζρεται ωσ άμεςοσ φωτιςμόσ. Δομι τθσ εργαςίασ. Η εργαςία χωρίηεται ςε πζντε κεφάλαια και κακζνα από αυτά προςπακεί να καλφψει και ζνα μεμονωμζνο τμιμα τθσ ζρευνασ. Στα δφο πρϊτα κεφάλαια γίνεται μία αναφορά ςτθ βιβλιογραφικι αναςκόπθςθ του κζματοσ. Στο τρίτο κεφάλαιο ζχουμε παρουςίαςθ του πρωτοτφπου, τισ ικανότθτεσ και τθν απόδοςθ μιασ ςυςκευισ πολλαπλισ αφισ, ςε ςυνδυαςμό με τα παραδοςιακά υπολογιςτικά ςυςτιματα. Στο τζταρτο κεφάλαιο γίνεται μια ςφντομθ ανάλυςθ του λογιςμικοφ του ςυςτιματοσ. Στο κεφάλαιο αυτό ςυμπεριλαμβάνεται θ επεξεργαςία τθσ εικόνασ, θ ανίχνευςθ των blod s, και θ αναγνϊριςθ τθσ κίνθςθσ. Τζλοσ ςτο πζμπτο κεφάλαιο ζχουμε μια παρουςίαςθ μερικϊν εφαρμογϊν. Στο πρϊτο μζροσ του κεφαλαίου αυτοφ, γίνεται μια μικρι αναφορά ςτουσ τρόπουσ με τουσ οποίουσ μπορεί να γίνει θ ανίχνευςθ ενόσ αντικειμζνου. Στθ ςυνζχεια γίνεται μια εκτενζςτερθ αναφορά ςε όλα τα ερευνθτικά προγράμματα τα οποία είχαν ςαν επίκεντρό τουσ τθν πολλαπλι αφι. Ραράλλθλα παρουςιάηονται και οριςμζνα ςυςτιματα τα οποία είναι χαρακτθριςτικά ςτον τομζα τουσ. Τζλοσ παρουςιάηεται θ υπάρχουςα κατάςταςθ τθσ αλλθλεπίδραςθσ, και ο τρόποσ με τον οποίο αυτι επθρεάηει το μζλλον ςτον τομζα αυτό. Στο δεφτερο κεφάλαιο γίνεται μια εκτενι αναφορά ςτθν αλλθλεπίδραςθ και ειδικότερα ςτθν αλλθλεπίδραςθ βαςιςμζνθ ςτθν κίνθςθ. Ραρουςιάηονται όλεσ οι τεχνικζσ αλλθλεπίδραςθσ τθσ κίνθςθσ, ανεξάρτθτα από τθν κλίμακα, ενϊ γίνεται μια εμβάκυνςθ ςτα ςυςτιματα μικρισ κλίμακασ ςτα οποία ςυμπεριλαμβάνονται και οι επιφάνειεσ πολλαπλισ αφισ. Το τρίτο κεφάλαιο αποτελείται από δφο τμιματα. Στο πρϊτο μζροσ του κεφαλαίου γίνεται ανάλυςθ των τεχνολογιϊν που μποροφν να εφαρμοςτοφν για τθν καταςκευι του πρωτότυπου. Η επιλογι τθσ τεχνικισ θ οποία κα χρθςιμοποιθκεί τελικά, εξαρτάται από τον χϊρο ςτον οποίο κα χρθςιμοποιθκεί θ εφαρμογι αλλά και από τισ εφαρμογζσ οι οποίεσ κα χρθςιμοποιθκοφν ςε αυτό. Στο δεφτερο μζροσ του κεφαλαίου κα κάνουμε μια εκτενι αναφορά τον τρόπο καταςκευισ του αλλά και ςτα προβλιματα τα οποία εμφανίςτθκαν 12

13 κατά τθ φάςθ αυτι. Ραράλλθλα κα παρουςιάςουμε οριςμζνεσ ςχεδιαςτικζσ προδιαγραφζσ οι οποίεσ λιφκθκαν υπόψθ κατά τθν καταςκευι του πρωτοτφπου. Στο τζταρτο κεφάλαιο παρουςιάηεται ο τρόποσ με τον οποίο γίνεται θ ανίχνευςθ τθσ κίνθςθσ. Ραρουςιάηεται αναλυτικά ο τρόποσ με τον οποίο γίνεται θ λιψθ τθσ εικόνασ και οι διεργαςίεσ που ακολουκοφνται, ϊςτε να μπορζςουμε να ανιχνεφςουμε τθν κίνθςθ. Τζλοσ παρουςιάηονται και ο τρόποσ αλλθλεπίδραςθσ με τισ επιφάνειεσ πολλαπλισ αφισ. Το πζμπτο κεφάλαιο χωρίηεται και αυτό ςε δφο τμιματα. Στο πρϊτο τμιμα παρουςιάηεται ο τρόποσ με τον οποίο γίνεται θ ανάπτυξθ μίασ εφαρμογισ βαςιςμζνθ ςτθν βιβλιοκικθ Touchlib. Ραράλλθλα ςτθ ςυνζχεια του κεφαλαίου παρουςιάηονται οριςμζνεσ χαρακτθριςτικζσ εφαρμογζσ, μιασ και ο τομζασ αυτόσ βρίςκεται ςε ςυνεχι ανάπτυξθ. Πλο και περιςςότερεσ εφαρμογζσ παρουςιάηονται με όλο και πιο βελτιωμζνθ διάδραςθ. Οι περιςςότερεσ από τισ εφαρμογζσ προορίηονται για ερευνθτικό ςκοπό και δεν αποτελοφν ολοκλθρωμζνεσ προτάςεισ. Ανάμεςά τουσ βρίςκονται και πολλζσ ςυνεργατικζσ εφαρμογζσ, και βζβαια θ εφαρμογι NASA Word Wind που κα χρθςιμοποιθκεί και για τθν αξιολόγθςθ τθσ αλλθλεπίδραςθσ. Στο τζλοσ τθσ εργαςίασ παρακζτουμε και δφο παραρτιματα, που ςυςχετίηονται άμεςα με τθν ερεφνα τθσ εργαςίασ. Στο πρϊτο παράρτθμα ζχουμε τθν παρουςίαςθ των βαςικϊν εντολϊν που μποροφμε να χρθςιμοποιιςουμε για τθν δθμιουργία μιασ εφαρμογισ πολλαπλισ αφισ, βαςιςμζνθ ςτθν βιβλιοκικθ Touchlib. Τζλοσ ςτο δεφτερο παράρτθμα γίνεται μία ςφγκριςθ για τθν επιλογι τθσ καταλλθλότερθσ επιφάνειασ προβολισ. 13

14 Κεφάλαιο 1 ο Τεχνολογίεσ Τεχνικζσ Ρολλαπλισ αφισ. Στο πρϊτο μζροσ του κεφαλαίου αυτοφ, γίνεται μια μικρι αναφορά ςτουσ τρόπουσ με τουσ οποίουσ μπορεί να γίνει θ ανίχνευςθ ενόσ αντικειμζνου. Ραράλλθλα γίνεται μια εκτενζςτερθ αναφορά ςτα ςθμαντικότερα ερευνθτικά προγράμματα, τα οποία ζχουν ςαν επίκεντρό τθν ζρευνα πάνω ςτθν πολλαπλι αφι. Επίςθσ παρουςιάηονται και οριςμζνα ςυςτιματα τα οποία είναι καινοτόμα ςτον τομζα αυτό τθσ ζρευνασ. Τζλοσ παρουςιάηεται θ υπάρχουςα κατάςταςθ ςτον τρόπο αλλθλεπίδραςθσ, και ο τρόποσ με τον οποίο αυτι επθρεάηει το μζλλον ςτον τομζα αυτό. 14

15 Από τθ χριςθ του πρϊτου υπολογιςτι μζχρι τθ ανάπτυξθ των οκόνων πολλαπλισ αφισ, θ αλλθλεπίδραςθ ανκρϊπου υπολογιςτι ζχει επθρεαςτεί από πολλοφσ παράγοντεσ. Οριςμζνοι μπορεί να ιςχυριςτοφν ότι τον πρϊτο λόγο ζχει θ ανάπτυξθ των περιφερειακϊν και των ςυςκευϊν ειςαγωγισ δεδομζνων, ενϊ οριςμζνοι μπορεί να υποςτθρίξουν πωσ θ ανάπτυξθ των λογιςμικϊν επιφζρει και τθν αναγκαςτικι ανάπτυξθ των περιφερειακϊν. Βζβαια θ μζςθ οδόσ ςυγκλίνει περιςςότερο ςτθν πραγματικότθτα. Το κεφάλαιο αυτό χωρίηεται ςε δφο μζρθ. Στο πρϊτο μζροσ γίνεται μία ανάλυςθ ςτισ υπάρχουςεσ τεχνολογίεσ ανίχνευςθσ που υπάρχουν, ενϊ ςτο δεφτερο γίνεται μια αναφορά ςτον τρόπο με τον οποίο αυτζσ χρθςιμοποιοφνται ςε διάφορα ερευνθτικά προγράμματα Σο κενό ανάμεςα ςτον φυςικό και εικονικό κόςμο Δεδομζνου ότι θ λειτουργικότθτα των φυςικϊν αντικειμζνων αντιγράφεται, και ςυχνά ξεπερνιζται από τα προγράμματα των υπολογιςτϊν, όλο και περιςςότερα από αυτά κρίνονται περιττά ςτα ςφγχρονα γραφεία. Τα ζγγραφα, τα γνωςτά ςε όλουσ Post-it, τα κομπιουτεράκια, το τθλζφωνο, κα μποροφςαν να αντικαταςτακοφν από αντίςτοιχα προγράμματα υπολογιςτϊν, για μείωςθ του κόςτουσ και εξοικονόμθςθ χϊρου [Haigh 2006]. Χαρακτθριςτικό παράδειγμα τζτοιων αυτοματιςμϊν που ζχουν βρει χριςθ ςτα περιςςότερα γραφεία είναι το θλεκτρονικό ταχυδρομείο. Η ανάπτυξθ του για τθν επικοινωνία των γραφείων, είχε ωσ άμεςο ςκοπό τθν μείωςθ των δαπανϊν εκτφπωςθσ. Αντίκετα όμωσ θ λειτουργία του επζφερε κατά μζςο όρο 40% αφξθςθ των εκτυπϊςεων. Αυτό οφείλεται ςτο γεγονόσ, ότι οι χριςτεσ προτιμοφν τισ ιδιότθτεσ των φυςικϊν αντικειμζνων [Sellen et al 2003]. Αν και τα ψθφιακά ζγραφα μποροφν να οργανωκοφν, να αποκθκευτοφν και να αναηθτθκοφν πολφ πιο εφκολα, οι περιςςότεροι εμμζνουν ςτθν εκτυπωμζνθ μορφι και τθν άμεςθ αλλθλεπίδραςθ με αυτά. Η επιλογι αυτι οφείλεται ςτθν ζμφυτθ αλλθλεπίδραςθ του ανκρϊπου με φυςικά αντικείμενα. Επομζνωσ μιασ και οι φυςικζσ ιδιότθτεσ του υπολογιςτι κακορίηονται αποκλειςτικά και μόνο από τισ διεπαφζσ του, αναπτφςςονται εναλλακτικζσ λφςεισ για μια φυςικότερθ αλλθλεπίδραςθ, με ςκοπό να διευκολφνουν του τρόπου επικοινωνίασ με το χριςτθ. Οι προςεγγίςεισ για τθ δθμιουργία διεπαφϊν ςτον τομζα αυτό χωρίηονται ςε δφο μεγάλεσ κατθγορίεσ, τθν Εικονικι Ρραγματικότθτα και τον Ρανταχοφ Ραρϊν Υπολογιςτι. Κακεμία από τισ προτεινόμενεσ λφςεισ ακολουκεί τον δικό τθσ τρόπο προςζγγιςθσ, παρουςιάηοντασ μια χαρακτθριςτικι διαφορά ανάμεςα τουσ. Με τθ χριςθ τθσ εικονικισ πραγματικότθτασ ο χριςτθσ βυκίηεται ςτο εικονικό περιβάλλον, που μιμείται το πραγματικό, και αλλθλεπιδρά με τα αντικείμενα όπωσ κα ζκανε ςτον πραγματικό. Στθν περίπτωςθ του πανταχοφ παρϊν υπολογιςτι αντίκετα, ζχουμε τθν ενςωμάτωςθ του υπολογιςτι ςτα αντικείμενα με τα οποία αλλθλεπιδρά κακθμερινά ο χριςτθσ. Ubiquitous Computing The most profound technologies are those that disappear. They weave themselves into the fabric of everyday life until they are indistinguishable from it. Mark Weiser Πταν ο Mark Weiser προςδιόριςε τον όρο του πανταχοφ παρόν υπολογιςτι ςτισ αρχζσ τθσ δεκαετίασ του 1990 οραματιηόταν τουσ υπολογιςτζσ ενςωματωμζνουσ ςτο φυςικό περιβάλλον του χριςτθ. Ραράλλθλα επζκρινε τθσ παραδοςιακζσ διεπαφζσ ςτουσ υπολογιςτζσ, μιασ και απαιτοφςαν 15

16 πολλι από τθν προςοχι του χριςτθ [Weiser 1991]. Ήταν ο πρϊτοσ που προϊκθςε τθν ιδζα αντί ενόσ υπολογιςτι για κάκε χριςτθ, τθ χριςθ ενόσ περιβάλλοντοσ με πολλοφσ μικροφσ εξειδικευμζνουσ υπολογιςτζσ ςυνδεδεμζνουσ μεταξφ τουσ. Ραράλλθλα κάκε διεπαφι κα ςχεδιαηόταν ςυγκεκριμζνα, για κάκε ζναν από τουσ υπολογιςτζσ ξεχωριςτά ϊςτε ο χριςτθσ να εςτιάηει ςτον ςκοπό τθσ εργαςίασ του και όχι ςτον τρόπο με τον οποίο κα τθν πραγματοποιιςει. Ο Weiser και πολλοί ςυνάδερφοι του ςτθν Xerox καταςκεφαςαν διάφορα πρωτότυπα, ςφμφωνα με τισ παραπάνω αρχζσ. Οι ετικζτεσ Tabs, που είχαν το μζγεκοσ ενόσ Post-it, χρθςιμοποιοφνταν για αρικμομθχανζσ, προςωπικζσ ετικζτεσ, και οργανωτζσ. Οι πινακίδεσ Pad s, που είχαν το μζγεκοσ ενόσ βιβλίου, εκτελοφςαν ςυγκεκριμζνεσ εφαρμογζσ, αντί των κλαςικϊν λογιςμικϊν Window s. Τζλοσ είχαν αναπτφξει και οριςμζνουσ ψθφιακοφσ πίνακεσ, ςτουσ οποίουσ οι χριςτεσ παρουςίαηαν νζεσ ιδζεσ. Ο Ρανταχοφ Ραρϊν Υπολογιςτισ, δεν ορίηεται με οποιαδιποτε από τισ παραπάνω ςυςκευζσ αλλά από τον τρόπο με τον οποίο αυτζσ ςυνεργάηονται μεταξφ τουσ, με ςκοπό τθν αβίαςτθ αλλθλεπίδραςθ του χριςτθ με αυτζσ. Ο πανταχοφ παρϊν υπολογιςτισ, ζχει επθρεάςει πολλά από τα νζα εμπορικά προϊόντα. Επιπλζον ο Weiser επθρζαςε πολυάρικμα ερευνθτικά προγράμματα, τα οποία ειςάγουν τον νζο τρόπο ςκζψθσ ςτισ νζεσ διεπαφζσ για τθν αλλθλεπίδραςθ του υπολογιςτι με περιςςότερα φυςικά αντικείμενα ι επιφάνειεσ. Οι ψθφιακζσ επιφάνειεσ πολλαπλισ αφισ είναι ζνα παράδειγμα που πθγάηει από τα παραπάνω Περιβάλλον διεπαφισ. Σε αρκετζσ τριςδιάςτατεσ εφαρμογζσ, θ χριςθ οικείων ςυςκευϊν του πραγματικοφ κόςμου για τον ζλεγχο του ςυςτιματοσ αυξάνει τθν ευχρθςτία τθσ εφαρμογισ. Η λειτουργία των εργαλείων αυτϊν ανταποκρίνεται ςτθ λειτουργία τουσ ςτον πραγματικό κόςμο. Ππωσ και οι παλζτεσ εργαλείων ςτισ δυςδιάςτατεσ εφαρμογζσ ςχεδίαςθσ, ζτςι και τα εργαλεία ςτισ τριςδιάςτατεσ διεπαφζσ παρζχουν μία απλι και διαιςκθτικι τεχνικι αλλαγισ τθσ κατάςταςθσ λειτουργίασ τθσ διάδραςθσ, απλά με τθν επιλογι του κατάλλθλου εργαλείου. Το απτό περιβάλλον διεπαφισ είναι ζνα ςχετικά καινοφριο ερευνθτικό πεδίο. Ο όροσ «Tangible User Interface» (TUI) προζρχεται από το ζργο των Hiroshi Ishii και Brygg Ullmer από το τεχνολογικό ινςτιτοφτο τθσ Μαςαχουςζτθσ (MIT) το 1997, όταν και πρότειναν ωσ ιδζα ζνα νζο τφπο αλλθλεπίδραςθσ ανκρϊπου-υπολογιςτι *Ullmer, Η κεντρικι ιδζα πίςω από τθν απτι διεπαφι ιταν θ επαφξθςθ του φυςικοφ κόςμου ςυνδυάηοντασ ψθφιακι πλθροφορία και φυςικά αντικείμενα κακθμερινισ χριςθσ. Οι χριςτεσ αλλθλεπιδροφν με τθν διεπαφι αγγίηοντασ, δράττοντασ και μετακινϊντασ πραγματικά, φυςικά αντικείμενα. Αυτό επιτραπεί ςτουσ χριςτεσ να ελζγχουν τθν υπολογιςτικι διαδικαςία μζςω οικείων, απτϊν αντικειμζνων ςε αντίκεςθ με τθ χριςθ πλθκτρολογίου και ποντικιοφ. Το πρϊτο εργαλείο που αντικατοπτρίηει τθν περιγραφι ωσ απτό περιβάλλον διεπαφισ καταςκευάςτθκε από τθν Perlman τθν δεκαετία του 70 *Perlman, 1976]. Ωςτόςο, θ ίδια δεν χρθςιμοποίθςε αυτό τον όρο για τθν ερευνά τθσ, το Slot Machine, ζνα ςφςτθμα προγραμματιςμοφ, αποτελεί το πρϊτο δθμοςιευμζνο ζργο που χρθςιμοποίθςε αρχζσ απτοφ περιβάλλοντοσ διεπαφισ. Σε ζνα απτό περιβάλλον διεπαφισ, θ διεπαφι δίνει φυςικι μορφι ςτθν ψθφιακι πλθροφορία. Ο χριςτθσ ελζγχει το ςφςτθμα μζςω τθσ αφισ *Ullmer, Στισ παραδοςιακζσ διεπαφζσ, ο χριςτθσ δίνει ςτον υπολογιςτι πλθροφορίεσ μζςω των ςυςκευϊν ειςόδου και περιμζνει να ολοκλθρωκεί θ υπολογιςτικι διαδικαςία και να προβλθκοφν τα αποτελζςματα ςτθ ςυςκευι εξόδου. Στθ ςυνζχεια, κα πρζπει να κατανοιςει τθν εξαγόμενθ πλθροφορία ςε ςχζςθ με τθν 16

17 ειςαγόμενθ. Σε ζνα απτό περιβάλλον διεπαφισ, θ ςυςκευι ειςόδου ςυνικωσ ςχεδιάηεται με τζτοιο τρόπο, ϊςτε να αποτελεί και τθν ςυςκευι εξόδου. Τα δεδομζνα που ειςάγονται, καταςκευάηονται από φυςικά αντικείμενα τα οποία λειτουργοφν ωσ φυςικά χειριςτιρια του εν ενεργεία λογιςμικοφ και επιτρζπουν απευκείασ ζλεγχο τθσ υπολογιςτικισ διαδικαςίασ *Fitzmaurice, Ο χριςτθσ επιλζγει και μετατρζπει με φυςικό τρόπο τα ειςαγόμενα δεδομζνα μζςω τθσ μετακίνθςθσ, περιςτροφισ και αντικατάςταςθσ των αντικειμζνων Αντικείμενα. Ο όροσ αντικείμενο, ςτο απτό περιβάλλον διεπαφισ, χρθςιμοποιείται για να περιγράψει τόςο τα φυςικά αντικείμενα, όςο και τα εικονικά αντικείμενα μζςα ςτο λογιςμικό (π.χ. τριςδιάςτατα αντικείμενα, αντικείμενα ςτον προγραμματιςμό κτλ). Αυτό ενδζχεται να δθμιουργιςει προβλιματα μιασ και κα υπάρξουν πολλά αντικείμενα που κα ςυγχζουν τθ φυςικι και ψθφιακι υπόςταςθ τουσ. Λόγω τθσ ςφγχυςθσ αυτισ, ο αμφιλεγόμενοσ αυτόσ όροσ, ενιςχφεται από τισ ζννοιεσ «φυςικό - ψθφιακό» με ςκοπό τον διαχωριςμό τουσ. Επίςθσ, ο όροσ «φυςικό - εικονίδιο» (Physical Icon Phicon) χρθςιμοποιείται για περιγράψει τα αντικείμενα ςε μια απτι διεπαφι όπωσ φαίνεται ςτθν εικόνα. Εικόνα 1.1: Η ςυςχζτιςθ των ψθφιακϊν αντικειμζνων με φυςικά Ο όροσ ειςιχκθ από τουσ Ishii και Ullmer, οι οποίοι ςυςχζτιςαν τισ ςυςκευζσ ζλεγχου ενόσ απτοφ περιβάλλοντοσ διεπαφισ με τα εικονίδια (icons) του γραφικοφ περιβάλλοντοσ διεπαφισ (Graphical User Interface GUI) [Ullmer, 2001]. Ζνα χαρακτθριςτικό παράδειγμα απτοφ περιβάλλοντοσ διεπαφισ είναι το ReacTable, το οποίο χρθςιμοποιεί οπτικι ανίχνευςθ ενϊ θ απεικόνιςθ των γραφικϊν γίνεται ςτθν ίδια επιφάνεια με αυτι που βρίςκονται τα φυςικά αντικείμενα, όπωσ βλζπουμε ςτθν εικόνα 1.2. Ο χειριςμόσ των φυςικϊν αντικειμζνων ζχει άμεςθ ςυςχζτιςθ με τθ μεταβολι κάποιων ψθφιακϊν μεταβολϊν. Συνεπϊσ τα αντικείμενα είναι άρρθκτα ςυνδεδεμζνα με μία ψθφιακι εικόνα. Τα φυςικά αντικείμενα που χρθςιμοποιοφνται μποροφν να ζχουν διάφορεσ μορφζσ και να ςυνδζονται με διαφορετικζσ διεργαςίεσ. Συνεπϊσ θ παραμετροποίθςθ τζτοιων ςυςτθμάτων είναι πολφ εφκολθ επιτρζποντασ ςτο χριςτθ να προςαρμόηει τα αντικείμενα ανάλογα με τισ επιλογζσ του. 17

18 Εικόνα 1.2: Χειριςμόσ φυςικϊν αντικειμζνων για τθν επεξεργαςία ψθφιακϊν δεδομζνων. Επιπλζον ςε ζνα απτό περιβάλλον διεπαφισ οι ςυςκευζσ χειριςμοφ, ςυνικωσ δεν μποροφν να ζχουν πολλζσ λειτουργίεσ και αυτό βοθκάει τον χριςτθ κατά τθν επιλογι. Σε αντίκεςθ, ζνα ποντίκι είναι ζνα εργαλείο πολλαπλοφ ςκοποφ και χρθςιμοποιείται για πολλζσ διαφορετικζσ εργαςίεσ, ςυνεπϊσ απαιτεί τθν εκμάκθςθ του χειριςμοφ για κάκε εφαρμογι ςτθν οποία χρθςιμοποιείται *Fitzmaurice, 1996] Παραδείγματα. Ζνα παράδειγμα τθσ διαφοράσ μεταξφ μιασ εξειδικευμζνθσ ςυςκευισ ειςόδου και ενόσ ποντικιοφ είναι το λογιςμικό θχολθψίασ. Με τθ χριςθ του ποντικιοφ ςαν μζςου αλλθλεπίδραςθσ απαιτείται από τον χριςτθ να κάνει πολλαπλζσ ενζργειεσ για τον ζλεγχο πολλϊν καναλιϊν του ιχου. Για κάκε κανάλι που επιλζγει ο χριςτθσ να χειριςτεί, πρζπει να ακολουκιςει τθν τυπικι διαδικαςία του δείχνω και επιλζγω. Σε αντίκεςθ, ςε ζνα απτό ςφςτθμα επιτρζπεται ο ζλεγχοσ πολλϊν καναλιϊν μαηί τθν ίδια χρονικι ςτιγμι, με τθν κίνθςθ των δάκτυλων, όπωσ κα γινόταν και ςτο φυςικό κόςμο. 18

19 Εικόνα 1.3: Η διαφορά ανάμεςα ςε μια Επαγγελματικι κονςόλα ιχου του πραγματικοφ και του ψθφιακοφ περιβάλλοντοσ. Ενϊ θ χριςθ ενόσ ποντικιοφ δίνει τθ δυνατότθτα χριςθσ ενόσ μόνο καναλιοφ, ο χριςτθσ μπορεί να ελζγχει με τα δάκτυλα των χεριϊν του, περιςςότερα, τα οποία μποροφν να χρθςιμοποιθκοφν με ζνα εξειδικευμζνο χειριςτιριο θχολθψίασ. Βζβαια οι πιο ζμπειροι χριςτεσ μποροφν να χρθςιμοποιοφν ςυντομεφεισ, ι ςυνδυαςμό καναλιϊν για να μειϊςουν τον χρόνο τθσ διαδικαςίασ, αλλά το ποντίκι, ςε ςφγκριςθ με το εξειδικευμζνο χειριςτιριο, εξακολουκεί να είναι πιο δφςκολο ςτο χειριςμό και ςίγουρα πιο χρονοβόρο. Ωςτόςο το μειονζκτθμα των εξειδικευμζνων χειριςτθρίων είναι ότι δεν μποροφν να χρθςιμοποιθκοφν για διαφορετικζσ εφαρμογζσ και για αυτό το λόγω ςπανίωσ χρθςιμοποιοφνται εκτόσ του αρχικοφ πλαιςίου λειτουργίασ Απτι διεπαφι ςε ςυνεργατικά περιβάλλοντα. Το απτό περιβάλλον διεπαφισ αυξάνει τθν απόδοςθ του ςε ςυνκικεσ ςυνεργαςίασ μεταξφ χρθςτϊν, λόγω τθσ χωρικισ πολλαπλότθτασ που παρζχει. Οι ςυνεργαηόμενοι χριςτεσ εμπλζκονται πιο άμεςα ςτθν διαδικαςία κακϊσ χειρίηονται φυςικά αντικείμενα για κάκε τουσ ενζργεια, ενϊ ενιςχφεται θ διαδικαςία εκμάκθςθσ *Fitzmaurice, 1996]. Επίςθσ, ζχει παρατθρθκεί πωσ, όταν γίνεται χριςθ απτισ διεπαφισ, οι χριςτεσ δεν επικεντρϊνονται ςτθ διαδικαςία μετακίνθςθσ των αντικειμζνων ςτον ίδιο βακμό με μια γραφικι διεπαφι και αυτό προκφπτει από το γεγονόσ ότι αναγνωρίςουν το αντικείμενο μζςω τθσ αφισ μειϊνοντασ τθν ανάγκθ για οπτικι ενίςχυςθ. 19

20 Εικόνα 1.4: Αλλθλεπίδραςθ ςε ςυνεργατικό περιβάλλον Σεχνολογίεσ προςδιοριςμοφ κζςθσ αντικειμζνου. Στο κεφαλαίο αυτό κα εξετάςουμε τισ κφριεσ προςεγγίςεισ που ζχουν χρθςιμοποιθκεί για τον προςδιοριςμό κζςθσ των αντικειμζνων ςτισ ςχετικά μικρισ κλίμακασ οριηόντιεσ επιφάνειεσ πολλαπλισ αφισ. Τα κυριότερα ςυςτιματα ςτα οποία και κα επικεντρωκοφμε αρμόηουν ςε τρείσ κφριεσ κατθγορίεσ: οπτικζσ, θλεκτρομαγνθτικζσ και ακουςτικζσ. Στο τζλοσ του κεφαλαίου, κα αναφερκοφμε ςε μία ποικιλία από παλιότερεσ και ςφγχρονεσ ζρευνεσ πάνω ςε ςυςτιματα αλλθλεπιδραςτικϊν επιφανειϊν, βαςιηόμενοι από τθ μία ςτθν αλλθλεπίδραςθ του χριςτθ και από τθν άλλθ ςτισ εκάςτοτε εφαρμογζσ υςτιματα οπτικοφ εντοπιςμοφ. Με τθ μζκοδο αυτι τα αντικείμενα μποροφν να ανιχνευτοφν ςε οποιαδιποτε επιφάνεια πολλαπλισ αφισ, όπωσ αναφζρεται και ςτθν εργαςία metadesk [Ullmer et all 1991],[Underkoffler et all 1999]. Η τεχνικι αυτι βαςίηεται ςε μία πολφ απλι διαδικαςία, και ζχει να κάνει με τθν επεξεργαςία το φιλτράριςμα, λθφκζντων εικόνων με βάςθ οριςμζνα ςχζδια (Patterns). Η χριςθ του είναι πολφ διαδεδομζνθ ςτθν ρομποτικι, μιασ και αποτελεί ζνα τρόπο αναγνϊριςθσ τθσ κζςθσ από τα ρομπότ. Τα ςυςτιματα αυτά χρθςιμοποιοφν μία θ περιςςότερεσ κάμερεσ, για να ανιχνεφςουν τθν δράςθ του χριςτθ ςτθν επιφάνεια τθσ αλλθλεπίδραςθσ. Τα ςυςτιματα αυτά μποροφν να ανιχνεφςουν φυςικά αντικείμενα [Underkoffler et al 1999], το χζρι *Krueger et al 1985+, ι τα δάκτυλα του χριςτθ, ακόμθ και ςτυλό [Wellner 1993]. Για τθν ανίχνευςθ επιπλζον πλθροφοριϊν όπωσ τθν ταυτοποίθςθ του αντικειμζνου, ι τθν περιςτροφι του, χρθςιμοποιοφνται ειδικοί δείκτεσ [Jorda], [Rekimoto]. Ραραδείγματα ανίχνευςθσ με κάμερεσ που είναι τοποκετθμζνεσ ςτθν οροφι, αποτελοφν τα ςυςτιματα, DigitalDesk [Krueger et al 1985+, και το Urp [Underkoffler et al 1999]. Εναλλακτικά, μία ι περιςςότερεσ κάμερεσ μποροφν να χρθςιμοποιθκοφν πάνω από τθν επιφάνεια, όπωσ το ςφςτθμα SMARTBoard DViT [Hinrichs et al 2006], ι ακόμθ και κάτω από τθν επιφάνεια, όπωσ το ςφςτθμα του κα καταςκευάςουμε. Ενϊ ζνα ςφςτθμα ανίχνευςθσ με τθν κάμερα από κάτω, απαιτεί μια διάφανθ επιφάνεια αλλθλεπίδραςθσ, υπερτερεί μιασ και δεν επιτρζπει ςτα αντικείμενα να παρεμποδίηουν τθ 20

21 λιψθ. Ζνα ςθμαντικό μειονζκτθμα των ςυςτθμάτων ανίχνευςθσ τθσ κίνθςθσ, αποτελεί θ ανάλυςθ τθσ κάμερασ, θ οποία περιορίηει τθν ανάλυςθ τθσ ανίχνευςθσ. Επιπλζον τα ςυςτιματα ανίχνευςθσ με εξωτερικι κάμερα, περιορίηονται από τθν οπτικι γωνία τθσ κάμερασ. Για το λόγο αυτό και ζχουν αναπτυχκεί πιο εξελιγμζνα ςυςτιματα. Στα ςυςτιματα αυτά θ κάμερα ζχει αντικαταςτακεί από διόδουσ υπζρυκρου φωτόσ, και ειδικοφσ αιςκθτιρεσ φωτόσ, που είναι τοποκετθμζνοι ςτισ πλευρζσ τθσ επιφάνειασ αλλθλεπίδραςθσ. Αυτοφ του είδουσ θ τεχνικι ζχει χρθςιμοποιθκεί, ςτο ςφςτθμα Entertaible [Holleman s et al 2006+, το οποίο ζχει τθν δυνατότθτα να αναγνωρίηει ζωσ και 40 ςθμεία επαφισ, ςε μια επιφάνεια διαγωνίου 32 ιντςϊν. Εικόνα 1.5: Tο ςφςτθμα MetaDesk που ςυνδυάηει τθν πολλαπλι αφι με τα Phicons, [Ullmer et all 1991] υςτιματα θλεκτρομαγνθτικοφ εντοπιςμοφ. Ζνασ εναλλακτικόσ τρόποσ ανίχνευςθσ των αντικειμζνων είναι θ χριςθ θλεκτρομαγνθτικισ τεχνολογίασ. Ο τρόποσ ανίχνευςθσ χρθςιμοποιείται πολφ ςυχνά ςε γραφικζσ πινακίδεσ και ςε tablet υπολογιςτζσ. Στο ςφςτθμα Sense Table [Patten et al 2001], βαςίηεται ςτθν επιφάνεια τθσ εταιρίασ Wacom, που περιζχει ζνα πλζγμα κεραιϊν και ζνα ςτυλό, που περιζχει ζνα θλεκτρομαγνθτικό πομπό [Murakami et al 1986]. Ενϊ μια πινακίδα τθσ Wacom μπορεί να αναγνωρίςει μζχρι δφο ςτυλό τθν ίδια ςτιγμι, θ επιφάνεια Sense Table μπορεί να αναγνωρίςει περιςςότερουσ χάρθ ςε μία μετατροπι, χρθςιμοποιϊντασ μια κυκλικι προςζγγιςθ κακικοντοσ. Ο τρόποσ αυτόσ επικοινωνίασ χρθςιμοποιείται και από τισ περιςςότερεσ επιφάνειεσ αφισ που ζχουν αναπτυχκεί. Δεδομζνου όμωσ πωσ τα ςυςτιματα θλεκτρομαγνθτικοφ εντοπιςμοφ απαιτοφν τθν φπαρξθ αιςκθτιρων ενςωματωμζνουσ ςτθν επιφάνεια τθσ αλλθλεπίδραςθσ, τότε θ οπτικοποίθςθ των αποτελεςμάτων μπορεί να γίνει μόνο με τθν προβολι τουσ, ςτθν πάνω πλευρά τθσ επιφάνειασ. Ραράλλθλα ο χριςτθσ πρζπει να περιορίηει τθν αλλθλεπίδραςι του, μιασ και αυτι γίνεται μζςω μίασ γραφίδασ ςτθν οποία είναι ενςωματωμζνοσ ο πομπόσ. Η ανίχνευςθ επιτυγχάνεται ανεξάρτθτα από το αν ςτθν πινακίδα υπάρχει ο πομπόσ θ ο δζκτθσ. Τζλοσ πρζπει να αναφερκεί πωσ θ τεχνολογία είναι ικανι να ανιχνεφςει τθ κζςθ του αντικειμζνου, ακόμθ και αν αυτό κινείται κοντά τθσ αλλά δεν τθν ακουμπά. 21

22 υςτιματα μαγνθτικοφ εντοπιςμοφ. Μία παραλλαγι τθσ παραπάνω τεχνικισ αποτελοφν τα ςυςτιματα τθσ μαγνθτικισ ανίχνευςθσ. Ρρόκειται για ζνα ςφςτθμα με 6 βακμοφσ ελευκερίασ ςτθν ανίχνευςθ τθσ κίνθςθσ. Το ςθμαντικότερο πλεονζκτθμά τθσ τεχνικισ είναι πωσ δεν περιορίηεται ςε κινιςεισ μόνο ςτο δυςδιάςτατο επίπεδο. Ρεριορίηεται όμωσ από μία οριςμζνθ ακτίνα δράςθσ. Ραράλλθλα είναι πολφ ακριβό και μπορεί να επθρεαςτεί εφκολα από άλλεσ θλεκτρονικζσ ςυςκευζσ. Ζνα ςφςτθμα που βαςίηεται ςτθν τεχνικι αυτι είναι το TractorBeam [Parker et al 2006] υςτιματα ακουςτικοφ εντοπιςμοφ. Στα ςυςτιματα αυτισ τθσ κατθγορίασ, τα αντικείμενα μποροφν να εντοπιςτοφν, με μία ακουςτικι προςζγγιςθ, ενςωματϊνοντασ πομποφσ υπεριχων, μζςα ςτα αντικείμενα. Αντίςτοιχα αποδζκτεσ υπεριχων τοποκετοφνται περιφερειακά από τθν επιφάνεια λαμβάνοντασ το ςιμα που μεταδίδεται από τα αντικείμενα, και προςδιορίηουν τθ κζςθ του βάςθ των τριγϊνων που δθμιουργοφνται ανάμεςα ςτον πομπό και τουσ δζκτεσ. Η τεχνικι αυτι αναπτφχκθκε αρχικά για τουσ πίνακεσ, αλλά αργότερα εφαρμόςτθκε και ςε οριηόντιεσ επιφάνειεσ. Το ακουςτικό ςιμα όμωσ μεταδίδεται μζςω του αζρα, ςυνεπϊσ αυτό μπορεί να προκαλζςει λανκαςμζνο αποτζλεςμα εάν παρεμβάλλεται ανάμεςα ςτον πομπό και το δείκτθ κάποιο άλλο αντικείμενο. Αυτό τον τρόπο λειτουργίασ βρίςκει χριςθ ςτον πίνακα Mimio τθσ Virtual Ink, ςτον οποίο μια ςειρά από ανιχνευτζσ υπεριχων ζχει τοποκετθκεί ςτθν πάνω μεριά του πίνακα, και το ακουςτικό ςιμα εκπζμπεται από ζνα ειδικό κυλινδρικό εξάρτθμα που βρίςκεται ςτουσ μαρκαδόρουσ [Chery et al 2000]. Ζνα ςφςτθμα που αναπτφχκθκε από το MIT Media Lab, χρθςιμοποιεί τθν τεχνολογία αυτι για να προςδιορίςει χτφπουσ ςε μία επιφάνεια από γυαλί. Στθν περίπτωςθ αυτι, οι δζκτεσ είναι προςαρμοςμζνοι ςτθν πίςω μεριά τθσ επιφάνειασ, και το ακουςτικό ςιμα διαςχίηει τθν επιφάνεια του γυαλιοφ και όχι του αζρα, πράγμα που μειϊνει τον κίνδυνο τθσ ενδιάμεςθσ παρεμβολισ. Σε εμπορικι χριςθ δφο εταιρίεσ ςτθ Γαλλία, θ Intelligent Vibrations και θ Sensitive Object ανζπτυξαν δφο ςφςτθμα για τθν ανίχνευςθ των χτφπων ςε μια μεγάλθ επίπεδθ επιφάνεια. Μάλιςτα θ πρϊτθ εταιρία ανζπτυξε ζνα ςφςτθμα το οποίο απευκυνόταν ςε Internet Cafe και Bar. Στο ςφςτθμα αυτό οι χριςτεσ αλλθλεπιδροφςαν απλά χτυπϊντασ (Taping) με τα δάκτυλα τουσ, ι αλλά αντικείμενα, ςτα αντικείμενα που εμφανίηονταν ςτθν οκόνθ υςτιματα εντοπιςμοφ με βάςθ το βάροσ. Ζνασ εναλλακτικόσ τρόποσ με τον οποίο μπορεί να γίνει θ ανίχνευςθ ςε ζνα ςφςτθμα αποτελεί το βάροσ. Η ανίχνευςθ με βάςθ το βάροσ εφαρμόςτθκε ςτο Weight Table που αναπτφχκθκε από τον Schmidt * Η ανίχνευςθ τθσ αφισ με αυτό τον τρόπο, γίνεται μετρϊντασ τθν πίεςθ που εφαρμόηεται ςτθν επιφάνεια τθσ αλλθλεπίδραςθσ, με τθ βοικεια αιςκθτιρων βάρουσ που είναι ενςωματωμζνοι ςτισ πλευρζσ τθσ επιφανείασ. Ο τρόποσ αυτόσ τθσ ανίχνευςθσ δεν είναι ο πλζον διαδεδομζνοσ μιασ και δεν προςφζρει πολλζσ δυνατότθτεσ. 22

23 υςτιματα εντοπιςμοφ με αναλογικισ ωμικισ ανίχνευςθ. Η τεχνικι αυτι εφαρμόηεται κυρίωσ ςτισ οκόνεσ αφισ με ζνα ςθμείο αλλθλεπίδραςθσ. Αποτελείται από δφο επίπεδα, ζνα αγϊγιμο και ζνα με αντίςταςθ, τα οποία διαχωρίηονται μεταξφ τουσ με ζνα λεπτό ςτρϊμα αζρα. Μόλισ εφαρμοςτεί πίεςθ ςτθν επιφάνεια, τα δφο επίπεδα ακουμποφν το ζνα το άλλο, και το ςθμείο επαφισ μπορεί να προςδιοριςτεί. Μία τζτοια επιφάνεια ανίχνευςθσ (Matisse PP250) [Smart 2001], ζχει εφαρμοςτεί ςτο ςφςτθμα InteractTable [Tandler 2002], που αποτελεί ζνα τραπζηι ςυνεδρίαςθσ με μία οκόνθ 50 ιντςϊν. Το ςφςτθμα αυτό είναι διακζςιμο εμπορικά από τον Wilkhahn [Wilkhahn] 1.5. Τπάρχουςεσ Σεχνολογίεσ πολλαπλισ αφισ. Από τθ δεκαετία του 70 και μετά πολλζσ ερευνθτικζσ ομάδεσ ζχουν ςτρζψει τθν ζρευνά τουσ ςε επιφάνειεσ πολλαπλισ - αφισ. Από τθν ζρευνα αυτι πολλζσ πατζντεσ [Richard et all 1987], [Robert et al 1974], [James 2005], [Leonard 1984], [Ralph et al 1972] ζχουν κατατεκεί. Με βάςθ τισ πατζντεσ που ζχουν κατατεκεί πολλζσ διαφορετικζσ επιφάνειεσ μποροφν να αναπτυχκοφν. Οι περιςςότερεσ από αυτζσ βαςίηονται ςτθν οπτικι ανίχνευςθ με τθ χριςθ κάμερασ. Το 1997 ςτθ Νζα Υόρκθ παρουςιάςτθκε από τον [Matsushita et al 1997]. Ο HoloWall. Ο HoloWall είναι ζνασ τοίχοσ ο οποίοσ μπορεί να αλλθλεπιδράςει με τα δάκτυλα του χεριοφ, το ςϊμα αλλά και με πολλά αντικείμενα. Ρολλαπλοί χριςτεσ μποροφν να αλλθλεπιδράςουν με τθν μπροςτινι επιφάνεια του τοίχου. Ο τοίχοσ είναι καταςκευαςμζνοσ από γυαλί με μία επίςτρωςθ από φφαςμα οπίςκιασ προβολισ. Στθν πίςω μεριά του τοίχου είναι εγκατεςτθμζνοσ ζνασ βιντεοπροβολζασ που χρθςιμεφει και ςαν οκόνθ. Στθν ίδια μεριά με τον βιντεοπροβολζα είναι εγκατεςτθμζνθ μία κάμερα κακϊσ και υπζρυκροι προβολείσ. Μόλισ ζνα αντικείμενο ακουμπιςει τθν επιφάνεια του τοίχου αντανακλά το υπζρυκρο φϊσ που ςυλλαμβάνεται από τθν κάμερα. Εικόνα 1.6: Μια επίδειξθ του HoloWall ςτθν ιγκαποφρθ το Το 1999, παρουςιάςτθκε το Portfolio Wall, που ιταν ζνασ πίνακασ πάνω ςτον οποίο μποροφςαν να παρουςιαςτοφν εικόνεσ ανά ομάδεσ θ και ξεχωριςτά. Οι εικόνεσ μποροφςαν να ταξινομθκοφν, να ςχολιαςτοφν και να παρουςιαςτοφν με μία ςειρά. Η διαφορά με το υπόλοιπα 23

24 πρωτότυπα είναι πωσ δεν χρθςιμοποιοφςε πολλαπλι αφι. Πμωσ θ διεπαφι βαςίςτθκε εξ ολοκλιρου ςτισ χειρονομίεσ αφισ των δακτφλων που ξεπερνοφςαν κατά πολφ τισ χαρακτθριςτικζσ χειρονομίεσ μιασ τυπικισ διεπαφισ με μια οκόνθ αφισ. Ραραδείγματοσ χάριν θ μετάβαςθ από τθ μία φωτογραφία ςτθν επόμενθ, ςε μία ακολουκία, γίνεται απλά ςφροντασ προσ τα δεξιά και το αντίςτροφο. Και μάλιςτα οι χειρονομίεσ που υποςτιριηε ιταν πολφ περιςςότερεσ από το παραπάνω παράδειγμα. Με τθν διάδοςθ τθσ νζασ αυτισ τεχνολογίασ εμφανίςτθκαν και προτάςεισ από μεγάλεσ εταιρίεσ που προορίηονταν για εμπορικι χριςθ. Μια από αυτζσ είναι και το Diamond Touch που αναπτφχκθκε από τθ Mitsubishi και παρουςιάςτθκε το 2001 [Dietz et al 2001]. Το τραπζηι λειτουργεί με τθ διαβίβαςθ ενόσ θλεκτρικοφ ςιματοσ ςτθ ςειρά, γραμμϊν και ςτθλϊν που ενςωματϊνονται ςτθν επιφάνεια, ςχθματίηοντασ ζνα πλζγμα. Το Diamond Touch μπορεί να χρθςιμοποιθκεί από τζςςερισ χριςτεσ τθ φορά. Ο κάκε χριςτθσ κάκεται ςε ζνα μαξιλάρι το οποίο είναι ςυνδεδεμζνο με τθν επιφάνεια και επιτρζπει ςτο ςφςτθμα να διακρίνει μεταξφ των διαφορετικϊν χρθςτϊν. Ουςιαςτικά οριοκετεί τθν επιφάνεια αφισ ςε μικρότερα τμιματα με επίκεντρο τον κάκε χριςτθ. Μόλισ ο χριςτθσ ακουμπιςει τθν επιφάνεια ζνα μικρό ρεφμα κα δθμιουργθκεί μεταξφ τθσ ςειράσ των γραμμϊν και των ςτθλϊν και τθσ μονάδασ των δεκτϊν (μζςω του ςϊματοσ των χρθςτϊν). Με τον τρόπο αυτό μποροφμε να κακορίςουμε ποια αντικείμενα επιλζχτθκαν και από ποιον χριςτθ. Εικόνα 1.7: Μια παρουςίαςθ του Diamond Touch τθσ Mitsubishi. Η προβολι τθσ εικόνασ γίνεται από τθν μπροςτινι πλευρά τθσ επιφάνειασ. Το μειονζκτθμα είναι πωσ ο χριςτθσ κα πρζπει να βρίςκεται πάντα ςε επαφι με το μαξιλαράκι. Το ςφςτθμα επιτρζπει ςτο χριςτθ να ελζγξει διάφορεσ διεργαςίεσ με βάςθ τισ χειρονομίεσ. Μάλιςτα μπορεί να αναγνωρίςει τόςο χειρονομίεσ βαςιςμζνεσ ςτθν αφι όςο και χειρονομίεσ βαςιςμζνεσ ςτο ςχιμα του χεριοφ [Mike Wu et al 2003]. Το ςφςτθμα SmartSkin [Rekimoto 2002] είναι και αυτό μια ςυςκευι ειςαγωγισ δεδομζνων, ευαίςκθτθ ςτθν αφι. Η επιφάνεια αφισ αποτελείται από θλεκτρόδια αποςτολισ ςθμάτων και από θλεκτρόδια δεκτϊν διαμορφωμζνα ςε ζνα πλζγμα. Τα κάκετα καλϊδια είναι τα θλεκτρόδια αποςτολισ ςθμάτων ενϊ τα οριηόντια είναι τα θλεκτρόδια των δεκτϊν. Σε προκακοριςμζνα διαςτιματα ζνα ςιμα κυμάτων διαβιβάηεται ςτα θλεκτρόδια αποςτολισ, από μία μόνο ςυςκευι αποςτολισ ανά διάςτθμα. Το θλεκτρόδια του δζκτθ κα λάβει το ςιμα λειτουργϊντασ ςαν ζνασ πυκνωτισ. Πταν θ επιφάνεια αγγίηεται από ζνα δάκτυλο, το κφμα των ςθμάτων γίνεται πιο αδφναμο. Συνεπϊσ μετρϊντασ τθ δφναμθ των κυμάτων ςε τακτά χρονικά διαςτιματα είναι δυνατόν να ανιχνευκεί θ αφι. Το ςφςτθμα χρθςιμοποιεί ζνα βιντεοπροβολζα για τθν απεικόνιςθ από τθν 24

25 μπροςτά πλευρά τθσ επιφανείασ. Τζλοσ χρθςιμοποιϊντασ ζνα πλζγμα με υψθλι πυκνότθτα το ςφςτθμα είναι ςε κζςθ να αναγνωρίςει και μορφζσ αντικειμζνων. Το 2003 μια νζα πιο εξελιγμζνθ ςυςκευι εμφανίςτθκε, το ReacTable [Bencina 2005], [Jorda 2005]. Το ReacTable είναι ζνα ςυνεργατικό θλεκτρονικό μουςικό όργανο με μια επιφάνεια αφισ και μια απτι διεπαφι. Το ςφςτθμα είναι ςε κζςθ να ανιχνεφει όχι μόνο χειρονομίεσ αλλά και κακοδθγθτικοφσ δείκτεσ (Fiducials markers, εικόνα 1.2), επιτρζποντασ ςτουσ χριςτεσ να προςκζτουν επιπλζον μουςικά όργανα και να τα ελζγχουν απλά περιςτρζφοντασ τουσ δείκτεσ. Κινϊντασ και ςυνδυάηοντασ πολλαπλοφσ δείκτεσ οργάνων, μποροφμε να δθμιουργιςουμε μοναδικοφσ ιχουσ και ςυνκζςεισ. Το τραπεηάκι χρθςιμοποιεί Διόδουσ Εκπομπισ υπζρυκρου φωτόσ (IR LED) για να φωτίςει τθν επιφάνεια. Μόλισ ο χριςτθσ προςκζςει ζνα νζο αντικείμενο με κακοδθγθτικό δείκτθ ςτθν επιφάνεια κα καταγραφεί το ςχζδιο από τθν κάμερα και κα υποςτεί επεξεργαςία από τον υπολογιςτι, ϊςτε να το ςυςχετιςτεί με ζνα ςυγκεκριμζνο όργανο θ κάποιο μεικτι. Μόλισ ο υπολογιςτισ το ςυςχετίςει τότε το περίγραμμα του δείκτθ φωτίηεται και είναι ζτοιμο να χρθςιμοποιθκεί ςτθν ςφνκεςθ. Εικόνα 1.8: Ειδικά ςχιματα που καλοφνται Fiducial, ςτα οποία ζχουν ςυςχετιςτεί φυςικά αντικείμενα, κατά τθ λειτουργία τουσ ςτο ςφςτθμα ReacTable. Ζνα άλλο αξιοςθμείωτο ςφςτθμα είναι το TouchLight του Wilson s [Wilson 2004]. το οποίο είναι μια ςυςκευι ειςαγωγισ δεδομζνων βαςιςμζνθ ςε κάμερα, που επιτρζπει τθν αλλθλεπίδραςθ βαςιςμζνθ ςτισ χειρονομίεσ. Το ςφςτθμα χρθςιμοποιεί μια κάκετθ επιφάνεια από ακρυλικό, με ενςωματωμζνθ μια επιφάνεια οπίςκιασ προβολισ ςαν βαςικι επιφάνεια αλλθλεπίδραςθσ. Ρίςω από τθν επιφάνεια είναι προςαρμοςμζνοσ ζνασ βιντεοπροβολζασ που χρθςιμοποιείται για τθν απεικόνιςθ. Η επιφάνεια προβολισ του TouchLight είναι πιο διάφανθ από τθν αντίςτοιχθ του HoloWall. Ρροκειμζνου να αποκλείςουμε το υπόβακρο, το ςφςτθμα χρθςιμοποιεί δφο κάμερεσ και μία πθγι υπζρυκρου φωτόσ για να αντιλαμβάνεται καλφτερα τθν αλλθλεπίδραςθ. Μόλισ το χζριδάκτυλο πλθςιάςει κοντά ςτθν επιφάνεια τότε αντανακλά υπζρυκρο φϊσ, το οποίο λαμβάνεται από τθν κάμερα. Οι κάμερεσ είναι τοποκετθμζνεσ ςε διαφορετικζσ γωνίεσ αριςτερά και δεξιά από τθν επιφάνεια. Λόγω τθσ κζςθσ τουσ πρζπει να διορκωκεί θ εικόνα από τον φακό ϊςτε να αποτραπεί το φαινόμενο τθσ προοπτικισ που κα επθρεάςει τον προςδιοριςμό τθν κζςθσ. Κατά τθ ςυγχϊνευςθ των δυο εικόνων ςε μία, τα αντικείμενα που βρίςκονται κοντά ςτθν επιφάνεια κα ςυγχωνευτοφν (κα ενιςχυκεί θ απεικόνιςθ τουσ), ενϊ τα αντικείμενα που βρίςκονται ςε μεγαλφτερθ απόςταςθ κα γίνουν λιγότερο ορατά( θ εικόνα τουσ κα επικαλυφκεί). Αντίκετα με τισ περιςςότερεσ ςυςκευζσ 25

26 ειςαγωγισ δεδομζνων που αναλφςαμε, το παρόν ςφςτθμα λειτουργεί περιςςότερο με τθν αλλθλεπίδραςθ ςε επίπεδο χειρονομίασ και όχι ςε επίπεδο ςθμείου. Τζλοσ αξίηει να ςθμειωκεί ότι το ςφςτθμα διακζτει ζνα ειδικό μικρόφωνο που μπορεί να αναγνωρίςει τθν δόνθςθ τθσ επιφάνειασ. Αυτό επιτρζπει ςτον χριςτθ να αλλθλεπιδρά με το ςφςτθμα απλά χτυπϊντασ τθν επιφάνεια. Το 2003 ο Jazz Mutant, παρουςιάηει ζνα από τα πρϊτα διάφανα πολλαπλισ αφισ ςυςτιματα το οποίο είναι μάλιςτα το πρϊτο που προςφζρεται ςαν εμπορικό προϊϊν. Το Lemur ζνασ μουςικόσ ελεγκτισ που χρθςιμεφει για τον ζλεγχο μουςικϊν ςυςκευϊν, όπωσ τα ςυνκεςάιηερ, κακϊσ επίςθσ και για άλλεσ εφαρμογζσ [Mutant 2006]. Το Lemur ζχει ενςωματωμζνο λειτουργικό το λεγόμενο Jazz Editor το οποίο υποςτθρίηει πλιρωσ πολλαπλι αφι. Κακότι όλα τα χειριςτιρια (κουμπιά χειριςμοφ και ολιςκαίνοντεσ ρυκμιςτζσ) δθμιουργοφνται εικονικά ςτθν οκόνθ, επιτρζπει ςτον χριςτθ να προςαρμόςει τθ διεπαφι ςτισ ανάγκεσ του. Συνεπϊσ οι χριςτεσ μποροφν να καταςκευάςουν τθ δικιά τουσ διεπαφι επιλζγοντασ ανάμεςα ςε 15 περίπου διαφορετικά αντικείμενα, τα οποία μποροφν να τα ομαδοποιιςουν και να τα τακτοποιιςουν. Μία πρϊιμθ ζκδοςθ του Lemur εμφανίςτθκε το 2004 ςτθν Αμερικι. Μία άλλθ προςπάκεια είναι το Play Anywhere το οποίο αναπτφςςεται ςτα ερευνθτικά εργαςτιρια τθσ Microsoft. Είναι μια εφαρμογι που αποτελείται από ζναν προβολζα, μια υπζρυκρθ φωτογραφικι μθχανι και ζναν ιςχυρό υπζρυκρο πομπό (LED). Η βαςικι αρχι Play Anywhere είναι ζνασ βιντεοπροβολζασ τοποκετθμζνοσ πάνω ςε ζνα τραπζηι μαηί με μία φωτογραφικι μθχανι και ζναν υπζρυκρο πομπό δίπλα τουσ. Η επίπεδθ επιφάνεια ςτθν οποία το Play Anywhere τοποκετείται είναι θ επιφάνεια αλλθλεπίδραςθσ, πάνω ςτθν οποία προβάλλεται θ εικόνα του βιντεοπροβολζα. Αυτό κακιςτά το Play Anywhere πολφ προςαρμόςιμο ςχεδόν ςε οποιαδιποτε επίπεδθ επιφάνεια που ο χριςτθσ κζλει να χρθςιμοποιιςει. Το υπζρυκρο φωσ χρθςιμοποιείται κακϊσ το κανονικό φωσ επικαλφπτεται από τισ εικόνεσ που προβάλλονται ςτθν επιφάνεια. Για αυτόν τον ιδιαίτερο λόγο θ φωτογραφικι μθχανι βλζπει μόνο το υπζρυκρο φωσ. Μόλισ ο χριςτθσ αλλθλεπιδράςει με τθν επιφάνεια, το χζρι του φωτίηεται. Ρροκειμζνου να επιτευχκεί θ ανίχνευςθ των δακτφλων, το περίγραμμα του φωτιςμζνου χεριοφ αναλφεται. Επειδι το χζρι είναι φωτιςμζνο από πάνω, αφινει μια ςκιά ανάλογα με τθν απόςταςθ που υπάρχει ανάμεςα ςε αυτό και τθν επιφάνεια. Για να επιτευχκεί θ ανίχνευςθ αφισ, το περίγραμμα του άκρου του δακτφλου ςυγκρίνεται με τα αποτελζςματα τθσ ςκιάσ του άκρου του δακτφλου. Εάν κοντά ςτο άκρο δακτφλου καταγραφεί ςκιά, τότε το ςφςτθμα κα ανιχνεφςει πωσ αυτό αιωρείται. Αντίκετα εάν καμία ςκιά δεν είναι παροφςα, το ςφςτθμα κα το ανιχνεφςει ωσ αφι. Το ςφςτθμα Play Anywhere όμωσ ζχει οριςμζνα μειονεκτιματα. Καταρχιν απαιτεί το ειδικό υλικό ϊςτε να μπορζςει να προβάλει μία εικόνα ςτθν επιφάνεια με μεγάλθ ευκρίνεια. Αφετζρου, υπάρχει επικάλυψθ ςτθν εικόνα του προβολζα από τα χζρια του χριςτθ. Η αναγνϊριςθ των χεριϊν απαιτεί τθν άμεςθ κζαςθ των χεριϊν από τθ κάμερα, χωρίσ αυτι να διακόπτεται από αντικείμενα [Wilson 2005]. Με τθν πάροδο του χρόνου όλο ζνα και περιςςότεροι ερευνθτζσ εμπλζκονται με τθν νζα αυτι τεχνολογία. Το 2005 ο Jefferson Han [Han 2005],[ Han 2006], από του πανεπιςτθμίου τθσ Νζασ Υόρκθσ, είναι ζνασ από τουσ κφριουσ ερευνθτζσ ςε αυτόν τον τομζα και ζχει αναπτφξει μια εφαρμογι υπολογιςτϊν γραφείου που χρθςιμοποιεί τθ εςωτερικι αντανάκλαςθ (FTIR, Frustrated Total Internal Reflection) που περιγράφεται με περιςςότερθ λεπτομζρεια ςτο κεφάλαιο 4, μία καινοτόμα τεχνικι ςτον μζχρι τϊρα τρόπο ζκκεςθσ του υπζρυκρου φωτιςμοφ. Η τεχνικι αυτι εκμεταλλεφεται τθν ιδιότθτα των διάφανων αντικειμζνων για εςωτερικι αντανάκλαςθ του φωτόσ. Συνεπϊσ το φϊσ δεν προβάλλεται πάνω ςτθν επιφάνεια αλλά μζςα από αυτι, χωρίσ να επθρεάηει τθν προβολι των εικόνων ςτθν επιφάνεια. Μόλισ ο χριςτθσ ακουμπιςει τθν επιφάνεια ςτο ςθμείο τθσ επαφισ κα ανακατευκφνει το φϊσ που διαχζεται μζςα ςτθν επιφάνεια και κα το αναγκάςει να εκτραπεί ζξω από αυτι. Συνεπϊσ εάν τοποκετιςουμε μια κάμερα με επίκεντρο τθν επιφάνεια μποροφμε να καταγράψουμε το υπζρυκρο φϊσ και ςυνεπϊσ να προςδιορίςουμε το ςθμείο τθσ επαφισ. 26

27 Στισ αρχζσ του 2007 θ Apple γνωςτι για τθν καινοτομία τθσ παρουςιάηει ζνα νζο κινθτό τθλζφωνο το IPhone. Ενϊ άλλεσ ςυςκευζσ που βαςίηονται ςτθν αφι επιτρζπουν αλλθλεπίδραςθ ενόσ ςθμείου, το IPhone υποςτθρίηει τθν τεχνολογία πολλαπλισ αφισ για τον χειριςμό του τθλεφϊνου. Η ςυςκευι αντιλαμβάνεται τθν αφι χρθςιμοποιϊντασ θλεκτρικά πεδία. Κατά τθν αφι, το θλεκτρικό πεδίο το οποίο μετριζται αλλάηει τιμι, επιτρζποντασ ςτθ ςυςκευι να αναγνωρίηει ποιο ςθμείο τθσ οκόνθσ αγγίηεται. Εικόνα 1.9: Η ςυςκευι IPhone, με τισ εξελιγμζνεσ λειτουργίεσ πολλαπλισ αφισ. Στα μζςα του 2007 θ Microsoft παρουςίαςε τθ δικι τθσ εκδοχι μιασ ςυςκευισ που υποςτθρίηει πολλαπλι αφι, τθν Ms Surface [Microsoft]. Η ςυςκευι είναι ζνα τραπζηι με μία διαδραςτικι επιφάνεια. Η τεχνικι που χρθςιμοποιείται ςτθν ςυςκευι αυτι είναι παρεμφερισ με αυτι του HoloWall. Η επιφάνεια του τραπεηιοφ φωτίηεται με υπζρυκρο φϊσ από τθν κάτω πλευρά. Μόλισ ο χριςτθσ ακουμπιςει τθν επιφάνεια, κα αντανακλάςει το υπζρυκρο φϊσ, το οποίο κα ςυλλθφκεί από τθν κάμερα που βρίςκεται μζςα ςτο τραπζηι. Επιπλζον μιασ και το ςφςτθμα χρθςιμοποιεί δφο κάμερεσ, θ ανάλυςθ τθσ εικόνασ προσ ειςαγωγι είναι μεγάλθ και αυτό επιτρζπει τθν αναγνϊριςθ αντικειμζνων. Η Microsoft παρουςίαςε επίςθσ το πϊσ μποροφν οι δείκτεσ να χρθςιμοποιθκοφν ςυνδεδεμζνοι με αντικείμενα και επιτρζποντασ ςυγκεκριμζνθ αλλθλεπίδραςθ με το ςφςτθμα. Εικόνα 1.10: Μία ςχθματικι απεικόνιςθ τθσ Microsoft Surface. 27

28 Μερικοφσ μινεσ μετά από το δελτίο τφπου για τθν Ms Surface, το ερευνθτικό κζντρο τθσ Microsoft, Microsoft Research Cambridge [Shahram et al 2007+, παρουςίαςε ζνα ςφςτθμα πολλαπλισ αφισ ενςωματωμζνο ςε μία οκόνθ υγρϊν κρυςτάλλων LCD ενόσ φορθτοφ υπολογιςτι. Η καταςκευι του ςυςτιματοσ ThinSight αποτελείται από μια παράταξθ από οπιςκανακλαςτικά φωτοκφτταρα (retro-reflective) που βρίςκονται εγκατεςτθμζνα πίςω από τθν οκόνθ. Κακζνασ από τουσ αιςκθτιρεσ περιζχει μια Δίοδο Εκπομπισ Φωτόσ και ζνα υπζρυκρο ανιχνευτι φωτόσ. Μόλισ ζνα αντικείμενο ζλκει ςε επαφι με τθν οκόνθ κα αντανακλάςει το υπζρυκρο φωσ το οποίο ο ανιχνευτισ μπορεί να παρατθριςει. Επιπλζον μιασ και θ τεχνικι που χρθςιμοποιείται από το ςφςτθμα βαςίηεται ςτθν αντανάκλαςθ του φωτόσ τότε επιτρζπεται και θ χριςθ κακοδθγθτικϊν δεικτϊν Παλιότερεσ Εργαςίεσ πάνω ςτισ δυνατότθτεσ και τθν απόδοςθ των τεχνικϊν πολλαπλισ αφισ. Μία από τισ πρϊτεσ καταγεγραμμζνεσ αναφορζσ για πολλαπλι αφι ζγινε το 1982 ςτο Ρανεπιςτιμιο του Toronto από τον Nimish Mehta, ςτο ςφςτθμα του Flexible Machine Interaction. Αποτελοφταν από μία επιφάνεια με Frosted Glass, οι οπτικζσ ιδιότθτεσ του οποίου ιταν τζτοιεσ, που αν το παρατθριςουμε μζςα από μια κάμερα, ζνα μαφρο ςθμείο εμφανίηεται ςτο ςθμείο που εφαρμόηεται πίεςθ από τα δάκτυλα. Το μζγεκοσ τθσ κουκίδασ μεταβάλλεται ανάλογα με τθν πίεςθ που εφαρμόηουμε ςτθν επιφάνεια του γυαλιοφ. Το ςφςτθμα με μία μικρι επεξεργαςία τθσ εικόνασ, επζτρεπε τθ χριςθ πολλαπλισ αφισ για διάφορεσ διεργαςίεσ. Ραράλλθλα μελετοφςαν τθν ιδζα τθσ τοποκζτθςθσ ενόσ βιντεοπροβολζα (projector), ϊςτε να κακορίςουν περιεχόμενο για το χριςτθ [Mehta 1982]. Η δεφτερθ προςπάκεια ζγινε ζνα χρόνο μετά το 1983 με το Video Place / Video Desk από τον Myron Krueger. Ήταν ζνα ςφςτθμα βαςιςμζνο ςτθν οπτικι παρακολοφκθςθ των χεριϊν και επζτρεπε πολλαπλά χζρια - δάκτυλα, προςφζροντασ ζνα πολφ μεγάλο εφροσ χειρονομιϊν. Το ςφςτθμα μποροφςε να εφαρμοςτεί ςε διάφορεσ ςυνκζςεισ ςυμπεριλαμβανομζνου ενόσ πίνακα ι και ενόσ τοίχου. Το ςφςτθμα δεν αντιλαμβανόταν αφι και για το λόγο αυτό χρειάηεται χρόνο για να επεξεργαςτεί τθν κζςθ του χεριοφ και να ενεργοποιιςει τθν εντολι. Ο Krueger μετά από τθν ερευνά του ζγραψε ζνα βιβλίο που εξζφραηε τθν άποψθ του για τθν μθ επιβαρυμζνθ πλοφςια αλλθλεπίδραςθ με χειρονομίεσ, δθλαδι χωρίσ ποντίκι, χωρίσ γάντι. Το βιβλίο ιταν πολφ μπροςτά από τθν εποχι του και με τεράςτια επιρροι ςτισ ερευνθτικζσ κοινότθτεσ [Krueger et al 1985]. Το 1985 ο Buxton [Buxton, 1985+, δθμοςίευςε μία εργαςία με κζμα τισ ςυςκευζσ ειςόδου δεδομζνων ευαίςκθτεσ ςτθν κίνθςθ. Στθν εργαςία του τόνιςε ςθμαντικά κζματα πάνω ςτθν χριςθ τθσ τεχνολογία τθσ αφισ. Μάλιςτα περιζγραψε ζνα μοντζλο τριϊν ςταδίων για ειςαγωγι δεδομζνων. Στο πρϊτο ςτάδιο δεν ζχουμε κακόλου φυςικι επαφι ανάμεςα ςτο χριςτθ και τθ ςυςκευι ειςόδου, ςτο δεφτερο θ ςυςκευι ακολουκεί (κίνθςθ του δείκτθ του ποντικιοφ) και ςτο τρίτο και τελευταίο ςτάδιο θ ςυςκευι εκτελεί το ςφρςιμο (dragging). Σαν παράδειγμα, ο Buxton, περιζγραψε μια διεργαςία ςχεδιαςμοφ ενόσ λάςτιχου με τθ χριςθ ενόσ ποντικιοφ με ζνα πλικτρο και με μία επιφάνεια αφισ. Με τθ χριςθ του ποντικιοφ, ο χριςτθσ ξεκινάει από τθν πρϊτθ φάςθ πιάνοντασ το ποντίκι και κινϊντασ τον δείκτθ ςτθν κατάλλθλθ κζςθ μεταβαίνει ςτθ δεφτερθ φάςθ. Τζλοσ επιλζγοντασ με το πλικτρο και κινϊντασ το ποντίκι μεταβαίνει ςτθν Τρίτθ φάςθ. Μόλισ ο χριςτθσ ολοκλθρϊςει τθν εργαςία επιςτρζφει ςτο δεφτερο ςτάδιο και τζλοσ επιςτρζφει ςτο πρϊτο (απελευκερϊνοντασ τθσ επαφισ με το ποντίκι). Αντίκετα εκτελϊντασ τθν ίδια εργαςία με μία επιφάνεια πολλαπλισ αφισ, ζχουμε μόνο δφο καταςτάςεισ, αυτι τθσ επαφισ και τθσ μθ επαφισ. Εξαιτίασ του γεγονότοσ, ότι δθλαδι μόνο δφο καταςτάςεισ είναι διακζςιμεσ, τότε είναι δυνατόν να δεςμευκεί μόνο ζνα ςτάδιο (το δεφτερο, ι το τρίτο). Συνεπϊσ όταν ο χριςτθσ βρίςκεται ςτθ δεφτερθ 28

29 κατάςταςθ τότε θ αφι ερμθνεφεται ςαν κίνθςθ του κζρςορα ςτθν επικυμθτι κζςθ. Αντίκετα εάν βριςκόμαςτε ςτθν Τρίτθ φάςθ τότε θ αφι ςτθν επιφάνεια ερμθνεφεται ςαν άμεςθ επιλογι. Ο Buxton προτείνει ςαν ενδεχόμενθ λφςθ του προβλιματοσ τθ δυνατότθτα θ επιφάνεια αφισ να είναι ευαίςκθτθ ςε διαφορετικά επίπεδα πίεςθσ. Τζλοσ άλλο ζνα πρόβλθμα που παρατιρθςε ο Buxton, κατά τθ χριςθ τθσ επιφάνειασ αφισ, είναι θ τριβι ανάμεςα ςτθν επιφάνεια και το δάκτυλο του χριςτθ. Εάν ο χριςτθσ είναι αναγκαςμζνοσ να εκτελζςει μια εργαςία, απαιτοφνται μακροχρόνιεσ κινιςεισ με υψθλι πίεςθ, πράγμα που δυςχεραίνει το χριςτθ. Ραράλλθλα πρϊιμεσ ζρευνεσ που ζγιναν από τον Buxton [Buxton et al 1986], [Guiard et al 1987] με επίκεντρο των πειραμάτων του τθν απόδοςθ των ςυςκευϊν ειςόδου με τθν αλλθλεπίδραςθ δφο χεριϊν. Τα πειράματα περιελάμβαναν εργαςίεσ όπωσ τον χειριςμό αντικειμζνων και τθν επιλογι ςυγκεκριμζνων γραμμϊν ςε μεγάλα ζγγραφα κείμενα. Κατά τθ διάρκεια των πειραμάτων Buxton ςφγκρινε το ποςό παράλλθλθσ δραςτθριότθτασ ςε ςχζςθ με το χρόνο που απαιτικθκε για να ολοκλθρϊςει τθν εργαςία. Τα αποτελζςματα απζδειξαν ότι θ αποδοτικότθτα τθσ υπαγόμενθσ απόδοςθσ ςυςχετίηεται άμεςα με το βακμό του χρθςιμοποιθμζνου παραλλθλιςμοφ. Τα παραδείγματα των πειραμάτων δεν παρουςίαηαν καμία δυςκολία αν ο χριςτθσ χρθςιμοποιοφςε και τα δφο χζρια για τθν επίτευξθ του ςτόχου. Με τθν πάροδο του χρόνου πολλζσ νζεσ προςπάκειεσ ζγιναν από διάφορεσ ερευνθτικζσ ομάδεσ, με πιο αξιόλογθ αυτι ψθφιακοφ γραφείου (Digital Desk), που ανζπτυξαν οι Pierre Wellner, ςε ςυνεργαςία με τθν Rank Xerox EuroPARK, και το πανεπιςτιμιο του Cambridge το 1991 *Wellner Το Digital Desk ζκανε χριςθ ενόσ απλοφ γραφείου, πάνω από το οποίο ιταν προςαρμοςμζνθ μια κάμερα που μποροφςε να παρακολουκιςει τθν κίνθςθ ενόσ ςτυλό με προςαρμοςμζνο ζνα LED για να κακορίςει το που ζδειχνε ο χριςτθσ. Σε πιο πρόςφατθ ζκδοςθ του, περιζλαβαν και ζναν βιντεοπροβολζα, ςτθν πάνω πλευρά του γραφείου, προβάλλοντασ εικονικά αντικείμενα πάνω ςτα κανονικά ζγραφα. Το ςφςτθμα είχε επίςθσ τθ δυνατότθτα να αναγνωρίηει και οριςμζνα αντικείμενα όπωσ χάρτινεσ κάρτεσ. Σαφϊσ μιλάμε για ζνα πρωτότυπο με εμφανι τα χαρακτθριςτικά τθσ πολλαπλισ αφισ, όπωσ θ αλλαγι μεγζκουσ και θ μετακίνθςθ γραφικϊν αντικειμζνων με τθ χριςθ των δακτφλων. Ραράλλθλα με το ςφςτθμα αναπτφχκθκε και μία εφαρμογι ςχεδίων αποκαλοφμενθ Grasp Draw. Ρερίπου το 1992 ζχουμε τθν παρουςίαςθ ενόσ εξίςου αξιόλογου πρωτοτφπου Active Desk από το πανεπιςτιμιο του Toronto. Ρρόκειται για ζνα ςφςτθμα που αποτελείται, από μία οκόνθ οπίςκιασ προβολισ πάνω ςτθν οποία προβάλλονται, μζςω ενόσ βιντεοπροβολζα, τα δεδομζνα. Στθν κορυφι τθσ οκόνθσ υπιρχε μια διάφανθ ψθφιακι ταμπλζτα (Scriptel). Το 1995, ζγινε μια αλλαγι ςτο ςφςτθμα και τοποκετικθκε μια κάμερα κάτω από τθν επιφάνεια ϊςτε να μπορεί να παρακολουκεί τισ κινιςεισ των χεριϊν πάνω ςτθν επιφάνεια. Ο χριςτθσ μποροφςε να χειριςτεί τα εικονικά αντικείμενα *Buxton, 1997]. Το 2007 ο Forlines [Forlines et all 2007] ςφγκρινε τθν απόδοςθ τθσ άμεςθσ αφισ και τθ χριςθ του ποντικιοφ, ςε οριηόντια επιτραπζηια ςυςτιματα. Τα πειράματα περιελάμβαναν τθ δυςδιάςτατθ δοκιμι του νόμου του Fits και ζνα τεςτ επιλογισ και χειριςμοφ ενόσ αντικειμζνου. Για τθ δοκιμι αυτι, χρθςιμοποιικθκε ζνα ςφςτθμα τθσ Mitsubishi το DiamondTouch για το χριςτθ με τθν άμεςθ αφι και ζνα κοινό ποντίκι για τον άλλο χριςτθ. Τα αποτελζςματα του πειράματοσ δείχνουν ότι οι χριςτεσ ωφελοφνται από τθν άμεςθ αφι κατά εκτζλεςθ εργαςιϊν που απαιτοφν τθ χριςθ δφο χεριϊν επιλογϊν. Αντίκετα θ χριςθ του ποντικιοφ κρίνεται καλφτερθ ςε εργαςίεσ που απαιτοφν αλλθλεπίδραςθ ενόσ ςθμείου. Ο Terrenghi [Terrenghi et al ςφγκρινε τθν απόδοςθ μίασ ςφνκετθσ εργαςίασ ανάμεςα ςε ζνα φυςικό περιβάλλον και ςε ζνα εικονικό ςε ζνα ςφςτθμα πολλαπλισ αφισ. Από τουσ 29

30 ςυμμετζχοντεσ τθσ ζρευνασ ηθτικθκε να ολοκλθρϊςουν δφο εργαςίεσ. Η πρϊτθ να ολοκλθρϊςουν ζνα Puzzle και θ δεφτερθ να αρχειοκετιςουν οριςμζνεσ φωτογραφίεσ ςε τρείσ διαφορετικζσ κατθγορίεσ. Τα αποτελζςματα δείχνουν πωσ οι χριςτεσ ιταν γρθγορότεροι ςτθν επίλυςθ του Puzzle ςτον φυςικό κόςμο, αλλά θ απόδοςθ ςτθν αρχειοκζτθςθ των φωτογραφιϊν ιταν καλφτερθ ςτουσ χριςτεσ του εικονικοφ κόςμου. Γενικότερα ιταν γρθγορότερθ θ ολοκλιρωςθ των εργαςιϊν ςτον φυςικό κόςμο απ ότι ςτον ψθφιακό. Ενϊ οι χριςτεσ εκτζλεςαν τισ εργαςίεσ, καταγράφθκε επίςθσ θ αλλθλεπίδραςθ με ζνα χζρι ι με δφο χζρια. Τα αποτελζςματα δείχνουν ότι οι χριςτεσ είναι πολφ πικανότερο να χρθςιμοποιιςουν τα δφο χζρια όταν αλλθλεπιδροφν με φυςικά αντικείμενα παρά όταν αλλθλεπιδροφν με ςυςκευζσ ειςαγωγισ αφισ Προβλθματικόσ χϊροσ Τπάρχουςα κατάςταςθ Στισ μζρεσ μασ υπάρχουν οριςμζνεσ μόνο μεταφορζσ που ςυςχετίηουν τθν αλλθλεπίδραςι μασ με τθν ψθφιακι τεχνολογία. Ο ςυςχετιςμόσ αυτόσ περιορίηεται κυρίωσ ςτα αρχεία και τουσ φακζλουσ τθσ επιφάνειασ εργαςίασ κακϊσ επίςθσ και από οριςμζνεσ υπερςυνδζςεισ του διαδικτφου, οι οποίεσ μποροφν να προςπελαςτοφν με το ποντίκι και με το ςυνδυαςμό οριςμζνων πλικτρων. Με τθν πάροδο του χρόνου, οι περιςςότερεσ από αυτζσ τισ μεταφορζσ και τισ ςυςκευζσ παρζχουν μια εφκολθ και αξιόλογθ αλλθλεπίδραςθ, ωκϊντασ τουσ ςχεδιαςτζσ να περιορίηουν κάκε δυνατι εφαρμογι ςτο ίδιο αλλθλεπιδραςτικό πλαίςιο. Συνεπϊσ ακόμθ και αν οι περιςςότερεσ από τισ υπάρχουςεσ ςυςκευζσ ειςαγωγισ δεδομζνων περιορίηουν αρκετά τον βακμό ελευκερίασ, που κα επζτρεπε ςτουσ ςχεδιαςτζσ να προςφζρουν περιςςότερεσ εφαρμογζσ και πιο διαλογικά περιβάλλοντα, οι υπολογιςτζσ γραφείου εντοφτοισ ζχουν κερδίςει τθ διαδεδομζνθ αποδοχι ςτθν κοινωνία μασ. Αντίκετα αν και θ άποψθ, ζνα μζγεκοσ ταιριάηει ςε όλουσ (one size fits all), μπορεί να περιορίηει πολλζσ απόψεισ, μπορεί να κεωρθκεί ωσ ζνα από τα δυνατότερα ςθμεία των πλατφόρμων γραφικϊν διεπαφϊν (GUI). Το πρότυπο GUI παρζχει ζνα μζςο με το οποίο, με τισ ίδιεσ ςυςκευζσ ειςόδου αλλά και τισ ίδιεσ ςυςκευζσ απεικόνιςθσ, μποροφμε να ζχουμε πρόςβαςθ ςε χιλιάδεσ εφαρμογζσ. Κατά ςυνζπεια οι ςχεδιαςτζσ προςπάκθςαν να προςαρμόςουν όλεσ τισ εφαρμογζσ ςτο παραπάνω πλαίςιο. Δεν ζχει καμία διαφορά τι είδουσ ποντίκι κα χρθςιμοποιιςει ο χριςτθσ (οπτικό ι όχι, Trackball), αλλά οφτε ςε ποιο υπολογιςτικό ςφςτθμα κα το ςυνδζςει (φορθτό ι ςτακερό), αρκεί μόνο να επικοινωνοφν με ζνα κοινό πρωτόκολλο. Ομοίωσ, αν οι εφαρμογζσ που λειτουργοφν ςτο ςφςτθμα μποροφν να αντιλθφκοφν, και να επικοινωνιςουν με το ίδιο πρωτόκολλο, τότε θ ίδια ςυςκευι ειςαγωγισ μπορεί να χρθςιμοποιθκεί τόςο για τριςδιάςτατεσ εφαρμογζσ, όςο και για επεξεργαςία λογιςτικϊν φφλλων. Η ςυνοχι ςτθν αλλθλεπίδραςθ του δείχνω και επιλζγω (Point and Click,) αλλά και τα βαςικά ςτοιχεία όπωσ τα μενοφ και τα κουμπιά, επιτρζπουν ςτον χριςτθ να μετακινείται ανάμεςα ςτισ εφαρμογζσ με μια ςχετικι ευκολία. Από εμπορικισ πλευράσ τα πλεονεκτιματα είναι εμφανι. Τα υπολογιςτικά ςυςτιματα παρζχουν ζνα πολφ καλό πρότυπο για τθν αλλθλεπίδραςθ, ενκαρρφνοντασ τθ διάδοςθ τουσ αλλά και προτρζποντασ τουσ χριςτεσ ςε ςυνεχείσ αναβακμίςεισ των ςυςτθμάτων τουσ ςτισ πιο πρόςφατεσ διακζςιμεσ τεχνολογίεσ, δεδομζνου τθσ ςυμβατότθτασ. Επιπλζον οι νζεσ τεχνολογίεσ διατθροφν μια ςυνζχεια με τισ προχπάρχουςεσ, χωρίσ να υποχρεϊνουν τουσ χριςτεσ να ξεκινοφν από τα βαςικά, αλλάηοντασ τον τρόπο με τον οποίο αλλθλεπιδροφςαν μζχρι τϊρα. Οι υπάρχουςεσ διεπαφζσ ανκρϊπου υπολογιςτι, ζχουν εν μζρει κακοριςτεί και ςχεδιαςτεί με βάςθ το τι κα επικυμοφςαν οι χριςτεσ αλλά δεν το ζχουν αυτι τθν περίοδο, και εν μζρει με βάςθ τισ υπάρχουςεσ τεχνικζσ και τθ διακζςιμθ ςυνεπαγόμενθ τεχνολογία. Ραρά τθν προθγοφμενθ περίπτωςθ μπορεί ςε οριςμζνεσ περιπτϊςεισ να προκφψουν δραςτικζσ προτάςεισ που να 30

31 ικανοποιοφν τισ εκάςτοτε ανάγκεσ του χριςτθ με νζουσ και διαφορετικοφσ τρόπουσ. Στθν τελευταία περίπτωςθ μάλιςτα οδθγοφμαςτε ςτο ςχεδιαςμό χωρίσ να χρειάηεται να χρειαςτεί να ςπάςουμε τθ φόρμα, αλλά προωκοφν τθν υπάρχουςα μζκοδο μζςω μικρϊν τεχνικϊν αλλαγϊν. Ππωσ πολλοί ςχεδιαςτζσ εφαρμογϊν γνωρίηουν, θ ιςτορία των υπολογιςτικϊν διεπαφϊν, είναι κατά κάποιο τρόπο το αποτζλεςμα από μια ςειρά από ειδικζσ αποφάςεισ και υλοποιθμζνων αποτελεςμάτων, που απορρζουν από μια διαλεκτικι ςχζςθ ανάμεςα ςτουσ χριςτεσ και τισ τεχνολογικζσ καινοτομίεσ. Στθν αντίκετθ πλευρά, θ ιςτορία τθσ εξζλιξθσ των νζων τεχνολογιϊν είναι άμεςα ςυςχετιςμζνθ με τθν αποδοχι από τθν κοινότθτα των χρθςτϊν. Γενικά οι νζεσ τεχνολογίεσ αλλθλεπίδραςθσ, τείνουν να αποκτοφν τθν αποδοχι των χρθςτϊν, με ποικίλουσ τρόπουσ οι οποίοι δεν είναι πάντα εφκολο να ςυςχετιςτοφν με αυτά που μποροφν να προςφζρουν ςτθν αλλθλεπίδραςθ. Από τθν πλευρά τθσ λειτουργικότθτασ από τθν άλλθ, θ αναγνϊριςθ τουσ χρειάηεται αρκετό χρόνο ϊςτε να γίνουν αυτά αποδεκτά. Ζνα χαρακτθριςτικό παράδειγμα του παραπάνω προβλθματιςμοφ αποτελεί θ ανακάλυψθ του ποντικιοφ, που ανακαλφφκθκε το 1960 από τον Douglas Engelbart, αλλά δεν ιταν διακζςιμο εμπορικά μζχρι το Βζβαια ακόμθ και όταν βγικε ςτθν παραγωγι το ποντίκι, τα πρϊτα δφο υπολογιςτικά ςυςτιματα που παρείχαν τθ χριςθ του, και το αντίςτοιχο γραφικό περιβάλλον, δε ζτυχαν τθσ δζουςασ αποδοχισ. Ο Alto τθσ Xerox και θ Lisa τθσ Apple, αποδείχτθκαν μεγάλεσ αγοραςτικζσ αποτυχίεσ, εξαιτίασ τθσ μεγάλθσ τιμισ για το αγοραςτικό κοινό τθσ τότε εποχισ, που ιταν μακθμζνο ςε πιο οικονομικζσ και λιγότερο τεχνολογικζσ λφςεισ. Η τελικι αποδοχι τθσ πλατφόρμασ γραφικϊν διεπαφϊν και τθσ αλλθλεπίδραςθσ με το ποντίκι, ζγινε όταν θ τιμι τουσ μειϊκθκε ςε λογικά για τθν εποχι επίπεδα. Από το ςθμείο εκείνο και ζπειτα θ διάδοςθ τουσ ζγινε άμεςθ χάρθ ςτθν ευκολία τθσ χριςθσ, αλλά και τθν ευελιξία που επζτρεπε τθν προςαρμογι τουσ ςε όλεσ τισ νζεσ εφαρμογζσ, που ςυνεχϊσ αναπτφςςονταν. Σιμερα ζχοντασ πολλά χρόνια εξοικείωςθ με τθ διαδεδομζνθ πλζων χριςθ του ποντικιοφ, του πλθκτρολογίου κακϊσ και του υπάρχοντοσ γραφικοφ περιβάλλοντοσ, ζχει αποδειχτεί πωσ ςυνδυαςμζνα μποροφν να είναι ιδιαίτερα χριςιμα ςτο εργαςιακό περιβάλλον. Επιπλζον, όπωσ ζχουμε ιδθ αναφζρει, αυτό δεν αποτελεί το μόνο παράδειγμα αλλθλεπίδραςθσ ανκρϊπου με υπολογιςτι που ζχει εξεταςτεί. Ρολλοί ερευνθτζσ ζχουν πειραματιςτεί με μια μεγάλθ ποικιλία διεπαφϊν, προκειμζνου να ανακαλφψουν νζουσ πιο φυςικοφσ τρόπουσ αλλθλεπίδραςθσ του ανκρϊπου με τον υπολογιςτι. Μερικά από τα πιο χαρακτθριςτικά παραδείγματα αποτελοφν οι εργαςίεσ Aspen Movie Map [Lippman] και Put-That-There [Bolt], οι οποίεσ επεξθγοφν πϊσ θ ςχζςθ ανάμεςα ςτον άνκρωπο και το περιεχόμενο είναι κεντρικό ςτθν αλλθλεπιδραςτικι ςχεδίαςθ. Στθν πρϊτθ από τισ εργαςίεσ αναφζρεται και ζνα παράδειγμα ςτο οποίο γίνεται μια ςυνεχισ εικονικι περιιγθςθ ςτουσ δρόμουσ του Aspen (Colorado), μια εφαρμογι που αναπτφχκθκε από τουσ ερευνθτζσ του πανεπιςτθμίου του Architecture Machine Group του MIT τθ δεκαετία του 70. Στο πείραμα αυτό, ο ζλεγχοσ τθσ περιιγθςθσ προερχόταν από ζνα χειριςτιριο το οποίο ιταν προςαρμοςμζνο ςτο μπράτςο τθσ καρζκλασ, παρζχοντασ ευκολία ςτο χριςτθ και τθ προςομοίωςθ ότι ο χριςτθσ βρίςκεται ςτθ κζςθ του οδθγοφ για τθν αλλθλεπίδραςθ. Αυτοφ του είδουσ θ αλλθλεπίδραςθ περιορίηεται ςτθν προςομοίωςθ τθσ απλισ μετακίνθςθσ, αλλά κα μποροφςε να επεκτακεί ςε μετακίνθςθ ςε τριςδιάςτατα εικονικά περιβάλλοντα, ακόμθ και αν δεν υπιρχαν τα αντίςτοιχα φυςικά. Αν και παρείχε όμωσ ζνα φυςικό τρόπο μετακίνθςθσ ςτον υλικό χϊρο, το ςφςτθμα δεν μποροφςε να επεκτακεί το ίδιο εφκολα ςτο χειριςμό του περιεχόμενου του. Αντίκετα ςτθν εργαςία Put-That-There, ο χριςτθσ μποροφςε να επικοινωνιςει με ζνα γραφικό ςφςτθμα, με τθ φωνι του και με χειρονομίεσ. Αυτό είναι ζνα χαρακτθριςτικό πρόβλθμα μιασ και δεν είναι εφκολο να καταλάβει ο υπολογιςτισ τθν ανκρϊπινθ γλϊςςα, και οι χειρονομίεσ δεν είναι άμεςεσ ςτθν κατανόθςι τουσ. Για το λόγο αυτό και οι προςφωνιςεισ του that και του there ςε ςυνδυαςμό με μια χειρονομία υπόςχονταν μια φυςικι κατανόθςθ για τισ υπολογιςτικζσ πλατφόρμεσ. Εντοφτοισ αυτό ιταν μια πολφ ειδικι περίπτωςθ, ςτθν οποία μολονότι οι χειρονομίεσ 31

32 ζλυςαν το πρόβλθμα με τθν προφορικι αςάφεια, δεν προςζφεραν μια λφςθ θ οποία κα μποροφςε να γενικευτεί. Η κατανόθςθ τθσ φυςικισ γλϊςςασ ςαν μζςο ειςαγωγισ παραμζνει ζνα μεγάλο πρόβλθμα ακόμθ και ςιμερα. Ενϊ και τα δφο ςυςτιματα παρζχουν ζνα φαινομενικά φυςικό τρόπο αλλθλεπίδραςθσ με το ςφςτθμα, κανζνα από αυτά δεν παρζχει κάποιο πρότυπο ςτο οποίο να βαςιςτοφμε. Αυτό οφείλεται, είτε ςτο γεγονόσ ότι οι τεχνολογίεσ που χρθςιμοποιικθκαν ιταν ακόμθ απαγορευτικζσ από πλευρά κόςτουσ, είτε διότι οι μεταφορζσ που χρθςιμοποιικθκαν, αποτελοφςαν πρωταρχικό ςτάδιο και δεν κζρδιςαν τον ενκουςιαςμό του κοινοφ. Σε αντίκεςθ με τισ γραφικζσ πλατφόρμεσ διεπαφϊν, οι απτζσ διεπαφζσ είναι ζνασ ςχετικά νζοσ τομζασ και ζχουν περιοριςτεί κατά ζνα μεγάλο μζροσ ςε ζνα διερευνθτικό και εννοιολογικό επίπεδο ζρευνασ που ζχει εςτιάςει πρϊτιςτα ςτθν εφρεςθ των μεταφορϊν για τισ φυςικό - ψθφιακζσ αλλθλεπιδράςεισ με τα αντικείμενα. Ο κόςμοσ είναι πλοφςιοσ ςε αιςκιςεισ και παρζχει μια απζραντθ ποικιλία πικανϊν μορφϊν αλλθλεπίδραςθσ, που μποροφν να εφαρμοςτοφν ςε μια ευρεία ςειρά από εφαρμογζσ. Ραραδείγματοσ χάριν, οριςμζνοι ερευνθτζσ ζχουν ερευνιςει τθ χριςθ των ςυντελεςτϊν των φραγμϊν οριςμζνων φυςικϊν φαινόμενων όπωσ θ ροι των ρευςτϊν, ϊςτε να τα μιμθκοφν *Αναγνϊςτου Άλλοι ερευνθτζσ ζχουν χρθςιμοποιιςει οριςμζνεσ διαμορφϊςεισ φυςικϊν αντικειμζνων μζςα ςτο αναφορικό πλαίςιο μιασ διαλογικισ επιφάνειασ προκειμζνου να μιμθκοφν φυςικοφσ χϊρουσ, όπωσ χωρίςματα και γραμμζσ παραγωγισ προϊόντων *Fjeld et al ι και ολόκλθρα αςτικά περιβάλλοντα *Underkoffler et al Ενϊ ςυςτιματα όπωσ αυτοί παρζχουν ενδιαφζροντα παραδείγματα ςτο απτό ςχζδιο αλλθλεπίδραςθσ, κακζνα ζχει αναπτυχκεί για ζναν ςυγκεκριμζνο ςκοπό. Οι ςχεδιαςτζσ γενικά δεν ζχουν εξετάςει πϊσ τα ςυςτιματα αυτά κα μποροφςαν να επεκτακοφν ςε διαφορετικζσ περιοχζσ εφαρμογισ, ςτο επίπεδο φυςικισ καταςκευισ, τεχνικισ πραγματοποίθςθσ, ι ψθφιακϊν χαρτογραφιςεϊν. Το πρόβλθμα μπορεί να ςυνοψιςτεί ωσ εξισ: Ενϊ ο βακμόσ ελευκερίασ ςτισ ανκρϊπινεσ φυςικζσ αλλθλεπιδράςεισ είναι εξαιρετικά υψθλόσ, οι μορφζσ φυςικϊν αντικειμζνων είναι άκαμπτεσ και ςτακερζσ με τζτοιο τρόπο ϊςτε να περιορίηονται μεταξφ τουσ, ςε ζνα ςφνολο χριςεων και εφαρμογϊν. Συνεπϊσ γενάτε το ερϊτθμα: Τι κα γινόταν αν μποροφςαμε να καταςκευάςουμε ζνα ςφςτθμα που κα μποροφςε να αναγνωρίςει και να ακολουκιςει ζναν ςχεδόν άπειρο αρικμό αντικειμζνων; Η δθμιουργία ενόσ τζτοιου ςυςτιματοσ κα μασ οδθγοφςε ςτθν καταςκευι μίασ χριςθσ αντικειμζνων που κα ιταν δαπανθρά ςτθν καταςκευι και τθν ςυντιρθςθ; Ρροκειμζνου να ςυμφιλιϊςει θ ςτακερι μορφι των φυςικϊν αντικειμζνων με τα εικονικά πρζπει να αναπτφξουμε ζνα τρόπο ϊςτε τα αντικείμενα αυτά να μποροφν να χρθςιμοποιθκοφν ςε πολλζσ διαφορετικζσ εφαρμογζσ. Ππωσ επιςιμανε και ο Brygg Ullmer, ςτθ διδακτορικι διατριβι του, οι περιςςότερεσ απτζσ πλατφόρμεσ ζχουν αναπτυχκεί, με μια ςυςχζτιςθ κάποιου πραγματικοφ αντικειμζνου με ζνα ψθφιακό αντικείμενο και ζχουν μια ςαφι γεωμετρικι αντιπροςϊπευςθ *Ullmer 2002]. Η παραπάνω αντιμετϊπιςθ όμωσ δθμιουργεί ζνα πρόβλθμα όςον αφορά τθν εξελιξιμότθτα τζτοιων ςυςτθμάτων από τθν άποψθ των φυςικϊν - ψθφιακϊν χαρτογραφιςεων ενόσ αντικειμζνου. Εάν κάκε φυςικό αντικείμενο χρθςιμοποιείται για να αντιπροςωπεφςει ζνα μόνο ςυγκεκριμζνο ψθφιακό μζςο, θ δθμιουργία ενόσ εικονικοφ περιβάλλοντοσ που κα ζχει πολλά διαφορετικά ςτοιχεία μζςων κα απαιτοφςε ακριβϊσ τόςα φυςικά αντικείμενα για να τα ελζγξει. Επιπλζον, πολλά είδθ ψθφιακϊν πλθροφοριϊν δεν ζχουν καμία ζμφυτθ φυςικι ι γεωμετρικι αντιπροςϊπευςθ, που κακιςτά δφςκολθ τθν χαρτογράφθςθ τουσ ςε φυςικά αντικείμενα. Για να εξετάςει αυτό, ο Ullmer κινικθκε προσ τθν ανάπτυξθ απτϊν ςυςτθμάτων που μποροφν να χρθςιμοποιθκοφν για να αντιπροςωπεφςουν και να χειριςτοφν τα μεγάλα ςφνολα ψθφιακϊν πλθροφοριϊν. Στα ςυςτιματά του, οι ςφνκετεσ βάςεισ δεδομζνων μποροφν να ολοκλθρωκοφν μζςω του χειριςμοφ, με δφο χζρια, των φυςικϊν ςθμείων μζςα ςτα όρια των δομϊν που αποκαλοφνται περιοριςμοί. 32

33 Αυτι θ εργαςία ιταν ίςωσ θ πρϊτθ προςπάκεια ςτθν αντιμετϊπιςθ μερικϊν από τα ηθτιματα εξελιξιμότθτασ που αντιμετωπίςτθκαν με τισ απτζσ πλατφόρμεσ. Εντοφτοισ, θ εςτίαςθ τθσ προςζγγιςθσ αυτισ, παρζμεινε ςτο επίπεδο των φυςικϊν - ψθφιακϊν χαρτογραφιςεων και δεν εξζταςε τθν εξελιξιμότθτα ςτισ διαφορετικζσ περιπτϊςεισ, ι τισ εφαρμογζσ πλατφορμϊν, ι τον προςδιοριςμό, τθ διαχείριςθ ι τθ φορθτότθτα των μεγάλων ςυνόλων φυςικϊν ςθμείων. Για να μπορζςουν οι απτζσ πλατφόρμεσ αλλθλεπίδραςθσ να κινοφνται πζρα από τα ςφνθκθ πρωτότυπα, πρζπει να εξετάςουμε τα κζματα τθσ εξελιξιμότθτασ υπό μια πολφ ευρφτερθ ζννοια, ςε ποικίλεσ περιοχζσ εφαρμογισ αλλά και ςτα φυςικά πλαίςια. Εικόνα 1.11: Ο νζοσ τρόποσ προςζγγιςθσ που προτείνεται για τθν αλλθλεπίδραςθ. Στθν παραπάνω εικόνα φαίνεται κακαρά ο υπάρχον τρόποσ αλλθλεπίδραςθσ, αριςτερά, και αυτόσ που προτείνεται με τθν χριςθ επιφανειϊν πολλαπλισ αφισ, δεξιά. Αυτι θ διατριβι προτείνει μια νζασ τεχνικισ μζκοδο λφςθσ που επιτρζπει τθ δθμιουργία μιασ μεγάλθσ ποικιλίασ διαλογικϊν εφαρμογϊν. Στισ μζρεσ μασ οι υπολογιςτζσ καταλαμβάνουν όλο και ςθμαντικότερθ κζςθ ςτθν κακθμερινι μασ ηωι με αποτζλεςμα να εξαρτόμαςτε όλο και περιςςότερο από αυτοφσ. Ραράλλθλα, ο χρόνοσ που περνάμε μπροςτά από ζνα θλεκτρονικό υπολογιςτι, αυξάνεται με γοργοφσ ρυκμοφσ. Για τον λόγο αυτό και κρίνεται επιτακτικι θ εξεφρεςθ ενόσ νζου τρόπου αλλθλεπίδραςθσ πζρα από τον κλαςικό, με τα ςυμβατικά μζςα ειςαγωγισ, ϊςτε να κερδίςουμε περιςςότερο ελεφκερο χρόνο. Κατά καιροφσ ζχουν αναπτυχκεί αρκετά νζα μζςα για μια πιο άμεςθ αλλθλεπίδραςθ όπωσ οι γραφίδεσ και οι οκόνεσ αφισ, αλλά θ χριςθ τουσ δεν είχε τθν αναμενόμενθ επιτυχία. Αυτό οφείλεται εν μζρει και ςτο γεγονόσ ότι τα περιςςότερα γραφικά περιβάλλοντα προςανατολίηονται περιςςότερο ςτθ χριςθ του πλθκτρολογίου και του ποντικιοφ. Συνεπϊσ για να γίνει εφικτι θ αλλαγι κα πρζπει να επαναπροςδιοριςκοφν νζα εναλλακτικά περιφερειακά που να ςυμβαδίηουν και παράλλθλα να επανεξεταςτεί το GUI. Το παραπάνω πρόβλθμα μπορεί να αντιμετωπιςτεί με τθ ταυτόχρονθ ανάπτυξθ λογιςμικοφ και περιφερειακϊν με απϊτερο ςκοπό τθν καλφτερθ και φυςικότερθ αλλθλεπίδραςθ του ανκρϊπου με το ςφςτθμα. Μια απλι μζκοδοσ αλλθλεπίδραςθσ κα μποροφςε να κεωρθκεί και θ άμεςθ χριςθ των χεριϊν. Ο άνκρωποσ ζχει ζμφυτθ τθν ανάγκθ τθσ χειρονομίασ ακόμθ και όταν αλλθλεπιδρά με άλλουσ τρόπουσ. Με τθ χριςθ των χεριϊν επιτυγχάνεται μια πιο γριγορθ και πιο διαιςκθτικι αλλθλεπίδραςθ. Συνεπϊσ οδθγοφμαςτε ςε μία διεπαφι άμεςθσ αλλθλεπίδραςθσ με το ςφςτθμα χωρίσ τθ χριςθ περιφερειακϊν. 33

34 1.8. υμπεράςματα. Με τθ ραγδαία ανάπτυξθ τθσ τεχνολογίασ τα τελευταία χρόνια αλλά και το γεγονόσ ότι αυτι γίνεται όλο και περιςςότερο πιο προςιτι ςτο κοινό, μασ δίνει τθ δυνατότθτα να ελπίηουμε ςε όλο και ςθμαντικότερα βιματα ςτθν εξζλιξθ βαςικϊν λειτουργιϊν. Αυτό είναι προφανζσ μιασ και από τισ πρϊτεσ καταγεγραμμζνεσ αναφορζσ, μζχρι και τθν ςθμερινι κατάςταςθ τθσ ζρευνασ, ζχουν ςθμειωκεί πολλά ςθμαντικά άλματα. Ραράλλθλα λόγω τθσ ανάπτυξθσ, νζεσ πιο βελτιωμζνεσ μζκοδοι εμφανίηονται. Η λιψθ και θ επεξεργαςία των εικόνων αντίςτοιχα, ζχει βελτιωκεί ςε ςθμαντικό βακμό επιτρζποντασ τθν καλφτερθ και πιο αποτελεςματικι ανίχνευςθ αφισ. Από τθν παραπάνω ζρευνα μποροφμε να βγάλουμε το ςυμπζραςμα πωσ θ πολλαπλι αφι κα ςυςχετιςτεί άμεςα με τθν αλλθλεπίδραςθ ανκρϊπου υπολογιςτι. Και αυτό διότι προςφζρονται νζεσ δυνατότθτεσ, που κα αναβακμίςουν τθν αλλθλεπίδραςθ και κα προςφζρουν βελτιωμζνεσ υπθρεςίεσ. Αναλφοντασ τισ παραπάνω εργαςίεσ επιπλζον βλζπουμε πωσ θ πλειονότθτα των ερευνθτϊν ακολουκεί τθν τεχνικι τθσ οπτικισ ανίχνευςθσ για τθν πολλαπλι ανίχνευςθ τθσ αφισ. Και αυτό διότι πρόκειται για μία εφκολθ τεχνικι που δεν απαιτεί μεγάλθ τεχνογνωςία και παράλλθλα προςφζρει ικανοποιθτικά αποτελζςματα. Ραράλλθλα αποτελεί μια οικονομικι λφςθ ςε ςχζςθ με τισ πιο εξελιγμζνεσ προτάςεισ όπωσ θ ακουςτικι ι θ θλεκτρομαγνθτικι ανίχνευςθ. Για το λόγο αυτό επιλζγουμε και εμείσ τθν τεχνικι αυτι, ωσ τθν κφρια τεχνικι ανίχνευςθσ τθσ πολλαπλισ αφισ. 34

35 Κεφάλαιο 2 ο Αλλθλεπίδραςθ Βαςιςμζνθ Στθν κίνθςθ. Στο δεφτερο κεφάλαιο γίνεται μια εκτενι αναφορά ςτθν αλλθλεπίδραςθ και ειδικότερα ςτθν αλλθλεπίδραςθ βαςιςμζνθ ςτθν κίνθςθ. Ραρουςιάηονται οι ςθμαντικότερεσ τεχνικζσ αλλθλεπίδραςθσ τθσ κίνθςθσ, ανεξάρτθτα από τθν κλίμακα, ενϊ γίνεται μια εμβάκυνςθ ςτα ςυςτιματα μικρισ κλίμακασ ςτα οποία ςυμπεριλαμβάνονται και οι επιφάνειεσ πολλαπλισ αφισ. 35

36 Κακϊσ τα υπολογιςτικά ςυςτιματα εξελίςςονται πρζπει να εξελιχκεί και ο τρόποσ με το οποίο αλλθλεπιδροφμε με αυτά. Ρρζπει λοιπόν να μεταβοφμε από τθν κλαςικι αλλθλεπίδραςθ μασ με τθ χριςθ του ποντικιοφ ςε νζεσ τεχνικζσ όπωσ ςτθν αλλθλεπίδραςθ με βάςθ τθν κίνθςθ. Στο κεφάλαιο αυτό γίνεται μία περιγραγι του τρόπου με τον όποιο μπορεί ο χριςτθσ να αλλθλεπιδράςει με ζνα ςφςτθμα βαςιςμζνοσ ςτθν κίνθςθ του, χωρίσ να περιορίηεται από τεχνικοφσ περιοριςμοφσ. Η αλλθλεπίδραςθ βαςιςμζνθ ςτθν κίνθςθ μπορεί να χωριςτεί ςε δφο μεγάλεσ κατθγορίεσ. Σε αυτι όπου ο χρθςτισ αλλθλεπιδρά άμεςα με το ςφςτθμα (ifloor, Story Surfer, κ.α.) και ςε αυτι όπου θ αλλθλεπίδραςθ γίνεται με τθν παρεμβολι κάποιασ ςυςκευισ του ςυςτιματοσ (Wii, Photo - Swapper, κ.α.). Η προςπάκεια των ερευνθτϊν να προςαρμόςουν τθν κίνθςθ ςτθν τεχνολογία υφίςταται πάνω από 20 χρόνια, ςτθν ζρευνα τθσ εικονικισ πραγματικότθτασ και ςτον τρόπο κίνθςθσ του χρθςτι ςτο εικονικό περιβάλλον, και ςτο επαυξθμζνο περιβάλλον. Εικόνα 2.1: Κίνθςθ ςτο εικονικό περιβάλλον. Κάκε αλλθλεπίδραςθ με τον υπολογιςτι μπορεί να χαρακτθριςτεί ςε γενικζσ γραμμζσ ωσ βαςιςμζνθ ςτθν κίνθςθ. Το πάτθμα ενόσ πλικτρου, τθν κίνθςθ του mouse, θ χριςθ μιασ οκόνθσ αφισ μποροφν άριςτα να καταταχτοφν ςτθν κατθγορία αυτι. Δίνοντασ ζμφαςθ ςτθ λζξθ κίνθςθ βλζπουμε πωσ δεν είναι πλζον θ πθγι τθσ διάδραςθσ αλλά τείνει να γίνει το κεντρικό ςτοιχείο τθσ. Η διάδραςθ βαςιςμζνθ ςτθν κίνθςθ μοιάηει να είναι ο καταλλθλότεροσ τρόποσ διάδραςθσ ςε κοινωνικά περιβάλλοντα και παρζχει πολλζσ ενδιαφζρουςεσ και εναλλακτικζσ τεχνικισ αλλθλεπίδραςθσ [Eriksson et al 2005]. Ραράλλθλα χάρθ ςτα τεράςτια άλματα τα οποία ζχει κάνει θ επιςτιμθ, αλλά και θ ποικιλία των τεχνολογιϊν ανίχνευςθσ, ςτα τελευταία χρόνια ζχουν κάνει περιςςότερο προςιτι τθν αλλθλεπίδραςθ μζςω τθσ κίνθςθσ. Τϊρα θ κίνθςθ των ανκρϊπων μπορεί να δράςει άμεςα ςαν μζςο ειςόδου ςτα υπολογίςτικα ςυςτιματα, χωρίσ τθ χριςθ κάποιου αιςκθτιρα. Κακϊσ ο υπολογιςτισ είναι αναμεμειγμζνοσ ςε όλο και περιςςότερα αντικείμενα κακθμερινισ χριςθσ (ubiquitous και pervasive computer), ο τρόποσ αλλθλεπίδραςθσ βρίςκεται ςε ζνα ςταυροδρόμι που αποτελείται από πολλά πεδία ζρευνασ, ανάλογα με τον τρόπο τθσ αλλθλεπίδραςθσ. Επίςθσ ο χριςτθσ πρζπει να αλλθλεπιδρά με περιςςότερθ φυςικότθτα με τον υπολογιςτι, όπωσ ςτισ μεταξφ του ανκρϊπινεσ ςχζςεισ. Η αλλθλεπίδραςθ μπορεί να γίνει με τθν ειςαγωγι ερεκιςμάτων από τθν αίςκθςθ τθσ κίνθςθσ (του κορμοφ θ των άκρων), τθσ φωνισ ι τθσ προςιλωςθσ του προςϊπου. 36

37 Η ιδζα τθσ αλλθλεπίδραςθσ βρίςκει ςτισ μζρεσ μασ μεγάλθ εφαρμογι ςε πολλζσ εφαρμογζσ το εφροσ τον οποίων ποικίλει από εφαρμογζσ γραφείου, εφαρμογζσ διαςκζδαςθσ [Jaimes et al 2005], εκπαιδευτικζσ εφαρμογζσ [Twenebowa et al 2006], εφαρμογζσ εκμάκθςθσ [Capin et al 2006], και ςτθν εικονικι πραγματικότθτα Αλλθλεπίδραςθ βαςιςμζνθ ςτθν κίνθςθ. Ζνα χαρακτθριςτικό ςφςτθμα πάνω ςτο οποίο μποροφν να «τρζξουν» εφαρμογζσ που βαςίηονται ςτθν κίνθςθ πρζπει να ζχει μια θ περιςςότερεσ ςυςκευζσ ειςόδου, μια κεντρικι μονάδα όπου κα γίνεται θ ανάλυςθ, και τζλοσ θ ςυςκευι προβολισ όπου κα βλζπουμε τα αποτελζςματα τθσ δράςθσ τθσ. Σαν ςυςκευι ειςόδου τθσ προείπαμε ότι μποροφμε να ζχουμε είτε μια κάμερα, για καταγραφι κίνθςθσ, είτε κάποιο αιςκθτιρα αφισ, για να αντιλαμβανόμαςτε τθν αφι, είτε κάποιον άλλο κατάλλθλο αιςκθτιρα ανάλογα με το τι κζλουμε να αντιλθφτοφμε. Βζβαια μπορεί να πραγματοποιθκεί με ςυςκευζσ που δεν προςφζρουν άμεςθ ςυςχζτιςθ με τθσ ανκρϊπινεσ αιςκιςεισ τθσ το πλθκτρολόγιο, το ποντίκι, κ.α.. Στθν παροφςα ζρευνα κα επικεντρωκοφμε ςτθν αντίλθψθ τθσ κίνθςθσ μζςω τθσ οπτικισ αναγνϊριςθσ μιασ και κα επιλζξουμε τθν τεχνικι αυτι. Η κάμερα είναι το πιο διαδεδομζνο μζςο για τθν ειςαγωγι των δεδομζνων από τθν κίνθςθ ςτον υπολογιςτι, μιασ και το κόςτοσ τθσ είναι πολφ μικρό. Επιπλζον είναι δυνατόν ζνα ςφςτθμα να εκμεταλλεφεται περιςςότερουσ από ζνα αιςκθτιρεσ ειςαγωγισ. Αφοφ ο αιςκθτιρασ ειςαγάγει ςτο ςφςτθμα τθν δράςθ, ειδικά αναπτυγμζνοι αλγόρικμοι αναλαμβάνουν να αναλφςουν τθν κίνθςθ. Η κάμερα, ανάλογα με τα χαρακτθριςτικά τθσ, φωτογραφίηει με αρκετά μεγάλθ ςυχνότθτα λιψθσ. Ο αλγόρικμοσ λαμβάνει τα δφο καρζ (frames), το n και το n-1, και τα εξετάηει. Με βάςθ ειδικά ανεπτυγμζνα φίλτρα αναλφει τθν κάκε εικόνα ςε ομοιόμορφεσ περιοχζσ και ςυςχετίηει τθσ δυο εικόνεσ. Από τθ ςυςχζτιςθ μπορεί να αντιλθφκεί ςυνεπϊσ τθ φορά κίνθςθσ τθσ κάμερασ. Αφοφ γίνει ο παραπάνω ζλεγχοσ ςε ζνα μεγάλο δείγμα από frames τότε μποροφμε να ζχουμε μια χαρακτθριςτικι τροχιά πάνω ςτθν οποία κινείται ο χριςτθσ. Διάγραμμα 2.1: Διάγραμμα του τρόπου λειτουργίασ οριςμζνων ςυςτθμάτων [Capın et al 2006]. Αφοφ το ςφςτθμα ελζγξει τθν κίνθςθ του χριςτθ τότε προςαρμόηει ανάλογα και το αποτζλεςμα τθσ αλλθλεπίδραςθσ. Αυτό μπορεί να γίνει με πολλοφσ τρόπουσ. Μπορεί θ αλλθλεπίδραςθ να γίνει ςε μια προκακοριςμζνθ οκόνθ θ μζςω ενόσ βιντεοπροβολζα ςε οποιαδιποτε επιφάνεια. Η α- 37

38 πεικόνιςθ ςε κάποια οκόνθ όμωσ μπορεί να μπερδζψει το χριςτθ μίασ και κα πρζπει να κινείται και να εςτιάηει ςε διαφορετικό επίπεδο. Η χριςθ τθσ οκόνθσ είναι επικυμθτι ςε οριςμζνο εφροσ εφαρμογϊν. Η χριςθ του βιντεοπροβολζα κρίνεται καλφτερθ για ζνα αρκετά μεγάλο εφροσ εφαρμογϊν. Πμωσ και θ χριςθ του βιντεοπροβολζα εγκυμονεί κινδφνουσ μιασ και μπορεί θ απεικόνιςθ, να ςκιάηεται από τθ φιγοφρα του χριςτθ κατά τθν κίνθςθ του μζςα ςτο πεδίο προβολισ. Στα παραδείγματα που ακολουκοφν γίνεται ςυνδυαςμόσ των παραπάνω τεχνικϊν ειςαγωγισ και προβολισ. Αυτό είναι πολφ κετικό διότι δείχνει τθν παραμετροποίθςθ που μπορεί να πάρει κάκε ςφςτθμα, χωρίσ να επθρεάηει τθν ορκι λειτουργία του. Για το λόγο αυτό και δεν επιλζγουμε να ταξινομιςουμε το ςφςτθμα ανάλογα με τθν τεχνικι του περιγραφι αλλά προτιμοφμε να το διαχωρίηουμε με βάςθ τον τρόπο που εμείσ αλλθλεπιδροφμε με το ςφςτθμα. Συνεπϊσ ζχουμε τθν αλλθλεπίδραςθ μεγάλθσ κλίμακασ κίνθςθσ, τισ χειρονομίεσ και τζλοσ με τθν αναγνϊριςθ κινιςεων του προςϊπου [Jaimes et al 2005]. Για κακεμία από τισ παραπάνω κατθγορίεσ πικανόν να απαιτείται και διαφορετικι τεχνικι υποςτιριξθ, ϊςτε να επιτφχουμε τθν καλφτερθ ειςαγωγι των δεδομζνων. Στθ ςυνζχεια τθσ εργαςίασ κα αναλφςουμε ξεχωριςτά κάκε μία από τισ παραπάνω κατθγορίεσ ϊςτε να κατανοιςουμε καλφτερα τον τρόπο με τον οποίο είναι αυτό εφικτό υςτιματα μεγάλθσ κλίμακασ αναγνϊριςθ κίνθςθσ Στθν κατθγορία αυτι εντάςςονται τα ςυςτιματα τα οποία αντιλαμβάνονται τισ κινιςεισ του ςϊματοσ, κορμοφ, χεριϊν, και ποδιϊν του χριςτθ με ολικι αντιμετϊπιςθ. Η ειςαγωγι των δεδομζνων γίνεται με τθ χριςθ κατάλλθλθσ κάμερασ ϊςτε να ειςαχκοφν τα δεδομζνα ςτθν εκάςτοτε εφαρμογι. Υπάρχουν πολλά ερευνθτικά προγράμματα τα οποία βρίςκονται υπό μελζτθ ςτον τομζα αυτό. Δφο χαρακτθριςτικζσ εφαρμογζσ τθσ κατθγορίασ αυτισ είναι θ εφαρμογι ifloor και θ Story Surfer. Και οι δφο εφαρμογζσ αποτελοφν ερευνθτικά προγράμματα για τθν περαιτζρω μελζτθ και ανάπτυξθ νζων εφαρμογϊν. Εικόνα 2.2: Η εφαρμογι Story Surfer. Και οι δφο εφαρμογζσ βρίςκουν χριςθ ςε βιβλιοκικεσ. Και για τισ δφο εφαρμογζσ χρθςιμοποιείται μια κάμερα για τθν καταγραφι των κινιςεων του χριςτθ και ζνασ βιντεοπροβολζασ για τθν αποτφπωςθ τθσ αλλθλεπίδραςθσ. Το πρόβλθμα που παρουςιάηεται ςε αυτοφ του είδουσ τθσ εφαρμογζσ είναι το περιοριςμζνο εφροσ εςτίαςθσ τθσ κάμερασ λόγω του μεγάλου πεδίου που αυτι πρζπει να καλφψει. Μζςω τθσ εφαρμογισ ifloor, ο χριςτθσ αλλθλεπιδρά με ςκοπό τθν ανταλλαγι πλθροφοριϊν με τθ βιβλιοκικθ αλλά και για τθ χριςθ περαιτζρω δικτυακϊν εφαρμογϊν που 38

39 προςφζρονται από αυτι. Ζνα ςφςτθμα καταγραφισ με τθ χριςθ κάμερασ, ακολουκεί τθν κίνθςθ του χριςτθ, που βρίςκεται ςτθν άκρθ τθσ προβολισ. Ο κάκε χριςτθσ ξεχωριςτά, θ ακόμθ και μία ομάδα χρθςτϊν μπορεί να αλλθλεπιδρά παράλλθλα με τθν εφαρμογι. Πλοι οι χριςτεσ όμωσ χειρίηονται τον ίδιο κζρςορα. Μόλισ θ κάμερα αντιλθφκεί τον χριςτθ, μια λεπτι γραμμι κα εμφανιςτεί ςτθν επιφάνεια προβολισ θ οποία δθλϊνει τθν επιτυχι ςφνδεςθ του με τον κζρςορα. Αμζςωσ μόλισ επιτευχκεί θ ςφνδεςθ ο χριςτθσ μπορεί να χειριςτεί τον κζρςορα ανάλογα με τισ κινιςεισ του και να αλλθλεπιδράςει με τθν εφαρμογι [Eriksson et al 2005]. Εικόνα 2.3: Οι χριςτεσ αλλθλεπιδροφν με τθν εφαρμογι Story Surfer. Η δεφτερθ εφαρμογι ςτθν οποία βρίςκει χριςθ θ αλλθλεπίδραςθ βαςιςμζνθ ςτθν κίνθςθ είναι το Story Surfer. Είναι και αυτι μια εφαρμογι όπου θ απεικόνιςθ λαμβάνει χϊρο ςτο πάτωμα τθσ βιβλιοκικθσ. Στθν άκρθ τθσ απεικόνιςθσ υπάρχουν λζξεισ κλειδιά. Μόλισ ο χριςτθσ επιλζξει μία από τισ λζξεισ αυτζσ τότε εμφανίηονται όλα τα βιβλία τα οποία είναι ςυςχετιςμζνα με τθ λζξθ αυτι. Μάλιςτα ο χριςτθσ μπορεί να διαλζξει περιςςότερεσ από μία λζξεισ κλειδιά. Τότε θ εφαρμογι κάνει τουσ απαραίτθτουσ ςυςχετιςμοφσ και εμφανίηει επικαλυπτόμενα πεδία ϊςτε να διαχωρίςει τισ αναηθτιςεισ. Πταν ο χριςτθσ τελειϊςει με τθν αναηιτθςθ του τότε μπορεί να ειςζλκει ςτον χϊρο τθσ απεικόνιςθσ. Αυτόματα θ κάμερα αναγνωρίηει το χριςτθ και του παρζχει επιπλζον δυνατότθτεσ. Ζτςι εμφανίηεται μπροςτά ςτο χριςτθ ζνασ κζρςορασ με τθ μορφι μεγεκυντικοφ φακοφ. Μόλισ ο χριςτθσ ςταματιςει μπροςτά από το βιβλίο που τον ενδιαφζρει και ο μεγεκυντικόσ φακόσ βρεκεί ςτο κζντρο του βιβλίου τότε θ εφαρμογι εμφανίηει μια μεγζκυνςθ του βιβλίου ϊςτε ο χριςτθσ να μπορζςει να το επιςκοπιςει καλφτερα [Eriksson et al 2005]. Στθν ίδια κατθγορία με τισ παραπάνω εφαρμογζσ μποροφμε να κατατάξουμε και το igamefloor που ζχει αναπτυχκεί με ςκοπό τθν εκμάκθςθ. Το igamefloor βαςικά είναι μία πλατφόρμα πάνω ςτθν οποία ςτθρίηονται οι εφαρμογζσ. Η βαςικότερθ διαφορά με τα προθγοφμενεσ εφαρμογζσ βρίςκεται ςτο τεχνικό κομμάτι, όπου ζχουμε οπίςκια προβολι. Ο βιντεοπροβολζασ δεν βρίςκεται πάνω από τουσ χριςτεσ αλλά κάτω από το δάπεδο. Το κετικό με τθν ςυγκεκριμζνθ τεχνικι οργάνωςθ είναι πωσ δεν ζχουμε ςκιάςεισ από τουσ χριςτεσ ςτθν προβαλλόμενθ επιφάνεια. Αντίκετα λόγω τθσ οπίςκια προβολισ επιβάλλεται θ δζςμευςθ του χϊρου πίςω από τθν προβαλλόμενθ επιφάνεια. Στθν προκειμζνθ περίπτωςθ δε δθμιουργείται πρόβλθμα μιασ και ο προβολζασ βρίςκεται κάτω από το πάτωμα. 39

40 Εικόνα 2.4: Διάγραμμα που παρουςιάηεται το μζγεκοσ του igamefloor. Οι εφαρμογζσ που μποροφν να δουλζψουν ςτθν παραπάνω πλατφόρμα είναι περιςςότερεσ από μία. Η πρϊτθ εφαρμογι που αναπτφχκθκε ιταν το Pong, ζνα παιχνίδι όπου ο κάκε παίκτθσ πρζπει να ςτείλει τθν εικονικι μπάλα από τθν μεριά του ςτθν μεριά του αντιπάλου όπωσ γίνεται ςτο τζνισ. Η επόμενθ εφαρμογι που αναπτφχκθκε ιταν θ ifloorquest, ςε ςυνδυαςμό με τθν Trivial Pursuit. Ρρόκειται για ζνα παιχνίδι γνϊςεων, και μποροφν να πάρουν μζροσ τζςςερισ ομάδεσ από δφο άτομα θ κακεμία. Κατά τθ διάρκεια του παιχνιδιοφ εμφανίηονται ερωτιςεισ τυχαίου περιεχομζνου ςτο κζντρο τθσ προβαλλόμενθσ περιοχισ και θ κάκε ομάδα-χριςτθσ ζχει οριςμζνο χρόνο για να επιλζξει μία από τισ δφο εμφανιηόμενεσ και πικανζσ απαντιςεισ. Τζλοσ άλλθ μια εφαρμογι που βρίςκει χριςθ ςτθν παραπάνω πλατφόρμα είναι θ Stepstone, ζνα παιχνίδι εκμάκθςθσ για νεαροφσ χριςτεσ. Η εφαρμογι αυτι αναπτφχκθκε για άτομα με προβλιματα ακοισ [Hansen 2007]. Ο ςκοπόσ τθσ εφαρμογισ είναι θ επίλυςθ οριςμζνων οπτικϊν προβλθμάτων, επιλζγοντασ τα ςωςτά από μια ςειρά ςκίτςων ϊςτε να ολοκλθρωκεί μια οριςμζνθ διαδρομι. Το ςθμαντικότερο ςτθν ςυγκεκριμζνθ πλατφόρμα είναι όμωσ θ εμφάνιςθ ενόσ κεντρικοφ μενοφ κατά τθν ζναρξθ τθσ, ϊςτε να επιλζγουν οι χριςτεσ τισ εφαρμογζσ που επικυμοφν χωρίσ να είναι απαραίτθτθ θ χριςθ ποντικιοφ. Ο χριςτθσ μπορεί απλά να "περιφζρεται" ςτο μενοφ και να κάνει τθν επιλογι του απλά πατϊντασ τθν υςτιματα μεςαίου μεγζκουσ αναγνϊριςθ κίνθςθσ. Στθ κατθγορία αυτι ανικουν όλεσ οι εφαρμογζσ που εςτιάηουν ςτθν κίνθςθ των χεριϊν του χριςτθ. Τα ςυςτιματα δεν διαφζρουν ςε γενικζσ γραμμζσ από τα προθγοφμενα. Απλά τα κατθγοριοποιοφμε ξεχωριςτά λόγω του μεγζκουσ και του τρόπου αναγνϊριςθσ του χριςτθ. Οι άνκρωποι ςε γενικότερθ κλίμακα χρθςιμοποιοφν ζνα ευρφ φάςμα από χειρονομίεσ ςτθν κακθμερινι τουσ επικοινωνία. Οι χειρονομίεσ κατατάςςονται από απλζσ πράξεισ για να δείξουν κάποιο αντικείμενο, αλλά και από πιο περίπλοκεσ όπωσ θ ζκφραςθ οριςμζνων ςυναιςκθμάτων. Για το λόγο αυτό και κρίνεται πολφ καλόσ τρόποσ για τθν αλλθλεπίδραςθ του ανκρϊπου με το ςφςτθμα. Οι 40

41 χειρονομίεσ είναι ενςωματωμζνεσ ςτθν κακθμερινότθτα του ανκρϊπου και αυτό κάνει πιο φυςικι τθν αλλθλεπίδραςθ. Το βαςικότερο πρόβλθμα ςτθν κατθγορία αυτι είναι θ ανάπτυξθ ενόσ μοντζλου που κα μπορεί να αναγνωρίηει τθν κίνθςθ και να τθν κατατάςςει κάτω από οριςμζνουσ κανόνεσ. Οι κανόνεσ μπορεί να κωδικοποιοφν τθν αλλθλεπίδραςθ από τισ χειρονομίεσ με άλλα επικοινωνιακά μοντζλα όπωσ τθν ομιλία ι τθν αναγνϊριςθ ζκφραςθσ [Jaimes et al 2005]. Τα περιςςότερα από τα ςυςτιματα που ανικουν ςτθν κατθγορία αυτι αναγνωρίηουν μόνο ςυμβολικζσ χειρονομίεσ βαςιςμζνα ςτθν κζςθ των χεριϊν. Και αυτό λόγο τθσ πολυπλοκότθτασ που ςυςχετίηεται με τθν ανάλυςθ των χειρονομιϊν. Επίςθσ τα περιςςότερα μοντζλα αναγνωρίηουν χειρονομίεσ μόνο από ζνα χζρι, ενϊ αντίκετα οι χειρονομίεσ του ανκρϊπου και κυρίωσ αυτζσ που προορίηονται για τθν επικοινωνία απαςχολοφν και τα δφο χζρια. Τζλοσ άλλο ζνα πρόβλθμα που προκφπτει με τθν αναγνϊριςθ των χειρονομιϊν είναι ότι οι χειρονομίεσ από τα δφο χζρια μπορεί να επικαλφπτονται. Επιπλζον το ςφςτθμα δεν είναι ςε κζςθ να αναγνωρίηει τθσ κινιςεισ που ζχουν γίνει ακοφςια και δεν προορίηονταν για αλλθλεπίδραςθ. Ρολλά από τα προβλιματα τα οποία καταγράφθκαν παραπάνω είναι ιδθ υπό μελζτθ και επίλυςθ [Jaimes et al 2005]. Εικόνα 2.5: Απεικόνιςθ από μία εφαρμογι τθσ κονςόλασ PlayStation. Αξιοςθμείωτθ είναι και θ διάδοςθ που ζχουν αποκτιςει τα οικογενειακά παιχνίδια τα οποία εντάςςονται ςτθν κατθγορία αυτι. Μεγάλεσ εταιρίεσ του χϊρου ζχουν αναπτφξει παιχνίδια τα οποία αλλθλεπιδροφν ςτθν κίνθςθ του χριςτθ. Το γνωςτότερο από αυτά είναι το Sony EyeToy που δζχεται τθν κίνθςθ του χριςτθ ςαν άμεςθ ειςαγωγι πλθροφορίασ. Το EyeToy είναι μια κάμερα ανίχνευςθσ κίνθςθσ θ οποία ςυνδζεται με τθν κονςόλα παιχνιδιϊν PayStation. Ο χριςτθσ μπορεί να παίηει τα παιχνίδια που υποςτθρίηονται από το λειτουργικό με τθν κίνθςθ όλων των μερϊν του ςϊματοσ του αλλά κυρίωσ των χεριϊν του. Κατά τθ διάρκεια του παιχνιδιοφ ο χριςτθσ μπορεί να δει τθ φιγοφρα του να απεικονίηεται ςτο κζντρο τθσ αναπαράςταςθσ του παιχνιδιοφ. Η εφαρμογι ζχει περιοριςμζνουσ τίτλουσ παιχνιδιϊν, και θ αλλθλεπίδραςθ δεν λαμβάνει χϊρο ςε όλθ τθν αναπαράςταςθ τθσ οκόνθσ. Ππωσ προείπαμε ςτο κζντρο εμφανίηεται θ φιγοφρα του χριςτθ. Η πιο διαδεδομζνθ εφαρμογι του είναι το Kung Fu όπου ο χριςτθσ προςπακεί να αποτρζψει τισ κινοφμενεσ φιγοφρεσ να φτάςουν ςτο κζντρο τθσ οκόνθσ [ικάκθσ et al 2006],[Eye-Toy]. Αντίςτοιχα με το EyeToy αναπτφχκθκαν εξίςου ςθμαντικζσ εφαρμογζσ από τον ανταγωνιςμό. Η Nintendo ανζπτυξε μία νζα κονςόλα παιχνιδιϊν που υποςτθρίηει τθν αλλθλεπίδραςθ βαςιςμζνθ ςτθν κίνθςθ αλλά όχι με τθν ίδια ελευκερία. Στθν κονςόλα Wii ο χριςτθσ είναι αναγκαςμζνοσ να κρατάει ςε όλθ τθ διάρκεια τθσ αλλθλεπίδραςθσ ζνα χειριςτιριο [Wii]. Στθν περίπτωςθ αυτι δεν ζχουμε κάποια κάμερα που να καταγράφει τισ κινιςεισ μασ αλλά ςτο χειριςτιριο υπάρχουν αιςκθτιρεσ που αντιλαμβάνονται τθν κίνθςθ και τθν επιτάχυνςθ. Βζβαια ςτα ςτθν περίπτωςθ του Wii μπορεί οι κινιςεισ του χριςτθ να μθν είναι άμεςα αναγνωρίςιμεσ από το ςφςτθμα, όμωσ ο χριςτθσ ζχει περιςςότερθ ελευκερία απ ότι ςτθν περίπτωςθ του EyeToy. 41

42 2.4. υςτιματα αναγνϊριςθσ εςτίαςθσ. Μία εξίςου ςθμαντικι κατθγορία ςυςτθμάτων αποτελοφν τα ςυςτιματα αναγνϊριςθσ τθσ εςτίαςθσ. Με τον όρο εςτίαςθ εννοοφμε το ςθμείο ςτο οποίο τα μάτια εςτιάηουν ςτο χϊρο. Ο τομζασ αυτόσ τθσ ζρευνασ αναλφκθκε πολφ από τθν επιςτιμθ τθσ ψυχολογίασ. Τα περιςςότερα από τα ςυςτιματα αυτά βαςίηονται ςε ζρευνεσ και διαπιςτϊςεισ που καταγράφθκαν από τισ ζρευνεσ αυτζσ τθσ ψυχολογίασ. Μάλιςτα οριςμζνεσ από τισ ζρευνεσ χρονολογοφνται από το Ρρόςφατα οι ζρευνεσ αυτζσ μετατζκθκαν ςτθν επιςτιμθ των υπολογιςτϊν [Λανίτθσ et al 2001] και εφαρμόςτθκαν ςε ςυςτιματα ωσ μζςω επικοινωνίασ. Αν και θ παρακολοφκθςθ τθσ εςτίαςθσ του ματιοφ, ξεκίνθςε κακαρά για ερευνθτικοφσ λόγουσ και τα περιςςότερα ςυςτιματα που είχαν αναπτυχκεί ιταν για εργαςτθριακι χριςθσ μόνο, ςτισ μζρεσ μασ υπάρχουν αρκετά ςυςτιματα με εξίςου πολλζσ εφαρμογζσ. Εικόνα 2.6: Οι περιοχζσ που ανιχνεφονται με τα ςυςτιματα αναγνϊριςθσ τθσ εςτίαςθσ. Η αναγνϊριςθ τθσ εςτίαςθσ γίνεται με διάφορουσ τρόπουσ. Υπάρχουν ςυςτιματα τα οποία φοριοφνται ςτο χριςτθ ι βρίςκονται απζναντι του. Επίςθσ υπάρχουν ςυςτιματα τα οποία κάνουν χριςθ υπερφκρων ακτινϊν για τον καλφτερο εντοπιςμό τθσ διεφκυνςθσ του ματιοφ, και άλλα όχι. Τα υπζρυκρα ςυςτιματα ζχουν μια πθγι υπζρυκρου φωτόσ με κατεφκυνςθ προσ το πρόςωπο του χριςτθ και ζτςι δθμιουργείται το φαινόμενο των "κόκκινων ματιϊν". Η κάμερα μπορεί ζτςι πιο εφκολα να παρακολουκεί τα μάτια και παράλλθλα μετρϊντασ τθν αντανάκλαςθ ανάμεςα ςτον κερατοειδι χιτϊνα και ςτθν κόρθ του ματιοφ μπορεί να κακορίςει τθ διεφκυνςθ τθσ όραςθσ. Αντίκετα τα μθ υπζρυκρα ςυςτιματα, που βαςίηονται ςτθν απεικόνιςθ του ματιοφ, απλά παρακολουκοφν μζςω τθσ κάμερασ το μάτι και μζςω υπολογιςτικϊν ςυςτθμάτων υπολογίηουν τθν εςτίαςθ. Επιπλζον κα πρζπει να αναφερκεί πωσ τα υπζρυκρα ςυςτιματα χρθςιμοποιοφν μόνο μια κάμερα ςε αντίκεςθ με τα ςυςτιματα απεικόνιςθσ που χρθςιμοποιοφν δυο. Από τισ παραπάνω περιπτϊςεισ θ χριςθ των υπζρυκρων κρίνεται ωσ θ πιο ακριβισ ςε αποτελζςματα. Υπάρχουν όμωσ οριςμζνα κζματα όςων αφορά τθν αςφάλεια χριςθσ των υπζρυκρων ςυςτθμάτων μιασ και ςτζλνουν μια δζςμθ από υπζρυκρθ ακτινοβολία ςτο μάτι [Λανίτθσ et al 2001]. Ραράλλθλα με τθν παραπάνω τεχνικι αναπτφχκθκε και θ τεχνικι τθσ αναγνϊριςθσ όχι μόνο μίασ περιοχισ του προςϊπου αλλά δφο. Ζτςι οι ερευνθτζσ πλζον δίνουν βάςθ ςτθν περιοχι των ματιϊν και ςτθν περιοχι τθσ μφτθσ ταυτόχρονα. Οι περιοχζσ επιλζχτθκαν με τζτοιο τρόπο ϊςτε να υπολογίηεται θ οριηόντια και θ κατακόρυφθ μετακίνθςθ του προςϊπου. Μόλισ εςτιαςτοφν οι δφο περιοχζσ του προςϊπου αυτι τθσ μφτθσ και αυτϊν των ματιϊν τότε είναι πολφ εφκολο να υπολογιςτεί και θ ακριβισ κζςθ των ματιϊν. Συνικωσ θ περιοχι των ματιϊν χωρίηεται ςε τρείσ περιοχζσ και ςτο κζντρο βάρουσ των δφο πλαϊνϊν περιοχϊν βρίςκονται τα μάτια [Λανίτθσ et al 2001]. 42

43 Ανεξάρτθτα από τθ μζκοδο που παρουςιάςτθκε παραπάνω για τον προςδιοριςμό τθσ εςτίαςθσ, υπάρχουν αρκετζσ εφαρμογζσ που μελετοφνται ερευνθτικά. Μία βαςικι εφαρμογι είναι θ κίνθςθ του κζρςορα ενόσ υπολογιςτι. Αρχικά το πρόβλθμα που παρουςιάηεται είναι θ ακρίβεια θ οποία μπορεί να επιτευχκεί με εξάςκθςθ. Ραράλλθλα εμφανίηεται και το πρόβλθμα τθσ επιλογισ. Για το ςυγκεκριμζνο πρόβλθμα υπάρχουν τρείσ διαφορετικζσ λφςεισ. Σφμφωνα με τθ πρϊτθ ζχουμε οριςμζνο χρόνο, δθλαδι ο χριςτθσ αφοφ τοποκετιςει τον κζρςορα ςτο επικυμθτό ςθμείο περιμζνει για κακοριςμζνο χρόνο ϊςτε να γίνει θ επιλογι. Συμφωνά με τθ δεφτερθ κεωρία μποροφμε να προςαρμόςουμε ζνα εξωτερικό διακόπτθ και να κάνουμε χριςθ μόνο για τθν επιλογι. Τζλοσ μποροφμε να κάνουμε τθν επιλογι με μία βίαια κίνθςθσ των ματιϊν ι των βλεφάρων όταν κζλουμε να επιλζξουμε κάτι [Λανίτθσ et al 2001]. Άλλθ μία εφαρμογι είναι θ πλθκτρολόγθςθ κειμζνου. Η προκείμενθ εφαρμογι δεν είναι τίποτε άλλο από το εικονικό πλθκτρολόγιο των Microsoft Windows. Με τθν εμφάνιςθ του ο χριςτθσ μπορεί με τθν κίνθςθ του κεφαλιοφ του ι των ματιϊν του να κινιςει τον κζρςορα πάνω από το γράμμα που κζλει και να κάνει επιλογι. Ραράλλθλα ζχουν αναπτυχκεί και οριςμζνεσ εφαρμογζσ εκμάκθςθσ όπωσ είναι θ ηωγραφικι, το πιάνο και το Car Driving Game. Πλεσ οι παραπάνω εφαρμογζσ ςκοπό ζχουν να εξαςκιςουν τουσ χριςτεσ Αλλθλεπίδραςθ βαςιςμζνθ ςτθν κίνθςθ μζςω κινθτοφ τθλεφϊνου. Τα περιςςότερα κινθτά τθλζφωνα που υπάρχουν ςτθν αγορά υποςτθρίηουν τθ μετακίνθςθ μζςα ςτο μενοφ τουσ με τθ χριςθ κάπου χειριςτθρίου θ κάποιων κουμπιϊν διεφκυνςθσ. Η χριςθ αυτι δεν κρίνεται επαρκισ αν αναλογιςτεί κανείσ το μζγεκοσ των πλθροφοριϊν που πρζπει να προςπελάςουμε μζχρι να οδθγθκοφμε ςτθν επικυμθτι. Για να επιλφςουμε αυτό το πρόβλθμα προτείνεται θ χριςθ τθσ κάμερασ που όλα πλζον τα κινθτά ζχουν ενςωματωμζνθ, ωσ μζςω περιιγθςθσ. Με τθ μελζτθ του βίντεο που καταγράφεται από τθν κάμερα μποροφμε να υπολογίςουμε τθν κίνθςθ. Με αυτό τον τρόπο πλθςιάηουμε ςε ζνα πιο φυςικό τρόπο αλλθλεπίδραςθσ, ενϊ παράλλθλα εκμεταλλευόμαςτε το μζγεκοσ τθσ οκόνθσ και τζλοσ μειϊνεται θ προςοχι που πρζπει να δείχνει ο χριςτθσ. Με τθ χριςθ τθσ κάμερασ ωσ μζςου περιιγθςθσ δθμιουργοφνται οριςμζνα προβλιματα. Αρχικά ο χριςτθσ κα πρζπει να μθν ζχει περιοριςμζνο χϊρο, ϊςτε να μπορεί να πραγματοποιεί τισ απαραίτθτεσ κινιςεισ. Επιπλζον κα πρζπει το περιβάλλον ςτο οποίο κα χρθςιμοποιοφμε τθν εφαρμογι να φωτίηεται αρκετά διότι ςε ςυνκικεσ χαμθλοφ φωτιςμοφ παρουςιάηονται δυςκολίεσ. 43

44 Εικόνα 2.7: Ζνασ εναλλακτικόσ τρόποσ αλλθλεπίδραςθσ με το κινθτό. Η παραπάνω ζρευνα βρίςκει εφαρμογι ςε όλεσ ςχεδόν τισ εφαρμογζσ των κινθτϊν που απαιτοφν μετακίνθςθ ι και ηουμ. Ραρακάτω κα αναλφςουμε οριςμζνεσ από τισ εφαρμογζσ που βρίςκουν χριςθ ϊςτε να δϊςουμε μια γενικι εικόνα του αντικειμζνου. Η πρϊτθ είναι μια εφαρμογι απεικόνιςθσ και περιιγθςθσ φωτογραφιϊν και λζγεται zooming Photo Browser. Πςο οι κάμερεσ γίνονται όλο και πιο διαδεδομζνεσ ςε ςυςκευζσ κακθμερινισ χριςθσ, και κακϊσ ο χϊροσ αποκικευςθσ ολοζνα και μεγαλϊνει, γίνεται πολφ δφςκολο να περιθγθκοφμε ανάμεςα ςτισ φωτογραφίεσ. Στισ υπάρχουςεσ εφαρμογζσ οι φωτογραφίεσ εμφανίηονται ςαν μικρογραφίεσ ταξινομθμζνεσ ι οργανωμζνεσ ςε ζνα τριςδιάςτατο περιςτροφικό πλζγμα. Η επιλογι αλλά και θ περιιγθςθ ςτισ φωτογραφίεσ, ςτισ ςυςκευζσ όπου γίνεται με τθ χριςθσ του αναλογικοφ χειριςτθρίου, ο χρόνοσ που χρειάηεται για να τισ προςπελάςουμε ορίηεται από το πλικοσ τουσ. Αντίκετα με τθ χριςθ τθσ εφαρμογισ οι μικρογραφίεσ εμφανίηονται πάνω ςε ζνα πλζγμα και δίνουν ςτον χριςτθ τθ δυνατότθτα να περιθγθκεί ςε τζςςερισ κατευκφνςεισ απλά κινϊντασ το κινθτό του ςε μία από τισ επικυμθτζσ κατευκφνςεισ. Αυτό κάνει τθ χριςθ τθσ ςυςκευισ πολφ πιο εφκολθ και μειϊνει πολφ το χρόνο που χρειάηεται ο χριςτθσ για να περιθγθκεί ςτισ εικόνεσ του. Δυςκολία παρουςιάηεται μόλισ ο χριςτθσ επικυμιςει να εςτιάςει περιςςότερο ςε μία εικόνα. Στθν περίπτωςθ αυτι ο χριςτθσ πρζπει να ακολουκιςει τισ ιδθ υπάρχουςεσ τεχνικζσ με τθ χριςθ των αντίςτοιχων πλικτρων [Hansen 2007]. Εικόνα 2.8: Μετακίνθςθ ςε μεγάλα κείμενα με ζνα πιο ρεαλιςτικό τρόπο. Μια αντίςτοιχθ εφαρμογι με τθν παραπάνω απλά λίγο πιο αναπτυγμζνθ είναι και θ Image Zoom Viewer που αναπτφχκθκε με ςκοπό τθν περιιγθςθ ςε χάρτεσ ι μεγάλεσ φωτογραφίεσ. Ο 44

45 χριςτθσ ςχεδιάηει ζνα κφκλο ςε μία επιφάνεια και τοποκετεί τθ ςυςκευι του ςε οριςμζνθ απόςταςθ πάνω από το ςθμείο εκείνο. Το ςχζδιο το οποίο ακολουκεί θ εφαρμογι δεν είναι αναγκαςτικό να είναι κφκλοσ αλλά μπορεί να είναι ζνα ζγχρωμο αντικείμενο ι ακόμθ και το πρόςωπο του χριςτθ ςε περίπτωςθ που θ κάμερα βρίςκεται τοποκετθμζνθ ςτθν κορυφι τθσ οκόνθσ. Η περιιγθςθ ςτθν εικόνα ι το χάρτθ γίνεται με φυςικζσ κινιςεισ απλά κινϊντασ τθ ςυςκευι προσ τθν κατεφκυνςθ που επικυμοφμε. Το πλεονζκτθμα τθσ εφαρμογισ ςε ςχζςθ με τθν προθγοφμενθ είναι ευκολία που παρουςιάςτθκε ςτο χριςτθ να μεταβεί από τισ μικρογραφίεσ ςε μια φωτογραφία και το αντίςτροφο. Με τθν παροφςα εφαρμογι μπορεί να κάνει ηουμ ςε όποια φωτογραφία κζλει και να επανζλκει ςτισ μικρογραφίεσ απλά κινϊντασ τθ ςυςκευι του μπροςτά ι πίςω αντίςτοιχα [Capin et al 2006]. Άλλθ μια εφαρμογι που βρίςκει χριςθ ςε κινθτά είναι θ Document Viewer μια εφαρμογι για εμφάνιςθ κειμζνων. Είναι γνωςτό πωσ είναι πολφ δφςκολο να περιθγθκοφμε ςε κείμενα από τθ μικρι οκόνθ του κινθτοφ. Επιπλζον λόγω του μεγζκουσ του κειμζνου είναι δφςκολο να προςπελάςουμε οριςμζνα ςθμεία του άμεςα με τθ χριςθ του χειριςτθρίου. Με τθν εφαρμογι αυτι μποροφμε να προςπελάςουμε το κείμενο εφκολα, απλά κινϊντασ το κινθτό προσ τθν κατεφκυνςθ που κζλουμε. Ραράλλθλα μποροφμε να ελζγξουμε και τθν ταχφτθτα τθσ προςπζλαςθσ ανάλογα με το πόςο κα μετατοπίςουμε το κινθτό από τθν αρχικι του κζςθ. Εικόνα 2.9: Πολλοί χριςτεσ αλλθλεπιδροφν με το ίδιο ςφςτθμα. Τζλοσ θ πιο αξιόλογθ εφαρμογι που βρίςκει εφαρμογι ςε κινθτά και αλλθλεπιδρά με βάςθ τθν κίνθςθ, είναι θ Photo Swapper. Ο χριςτθσ με τθν ενεργοποίθςθ τθσ εφαρμογισ αυτισ μπορεί να χειρίηεται ζνα κζρςορα ςε μια επιφάνεια. Στθν ίδια επιφάνεια μποροφν να ςυνδεκοφν μζχρι και εφτά χριςτεσ ο κακζνασ από τθν προςωπικι του ςυςκευι, και ο κακζνασ να χειρίηεται το δικό του ξεχωριςτό κζρςορα. Κινϊντασ τθ ςυςκευι μποροφμε να κινοφμε τον κζρςορα, και παράλλθλα αν κζλουμε να επιλζξουμε ζνα αντικείμενο απλά κινϊντασ τθ ςυςκευι πλθςιζςτερα ςτο εςτιαηόμενο αντικείμενο. Το αντίκετο γίνεται όταν απομακρφνουμε τθ ςυςκευι από αντικείμενο τθσ εςτίαςθσ. Η εφαρμογι αυτι υποςτθρίηει και τθν αλλθλεπίδραςθ μεταξφ των χρθςτϊν ςτθν κοινι οκόνθ [Eriksson et al 2005] υμπζραςμα. Από τθν ανάλυςθ των ςυςτθμάτων μποροφμε με ευκολία να αναφζρουμε πωσ τα ςυςτιματα αναγνϊριςθσ τθσ κίνθςθσ είναι πλιρωσ παραμετροποιιςιμα και μποροφν να χρθςιμοποιθκοφν με πολλοφσ και ποικίλουσ τρόπουσ. Επιπλζον προκφπτει πωσ τα ςυςτιματα αναγνϊριςθσ τθσ κίνθςθσ, ανεξάρτθτα από τθ μορφι με τθν οποία τα ςυναντάμε, προςφζρουν ςθμαντικζσ ευκολίεσ, ςτουσ χριςτεσ. Πμωσ πζρα από τα πλεονεκτιματα που προςφζρουν γενικότερα τα ςυςτιματα παρουςιάηουν και οριςμζνα μειονεκτιματα τα οποία οφείλονται ςτθν κλίμακα που τα ςυναντάμε. 45

46 Συνεπϊσ τα ςυςτιματα μεγάλθσ κλίμακασ, επιτρζπουν τθν αλλθλεπίδραςθ περιςςότερων χρθςτϊν, αλλά περιορίηουν τθν πιο άμεςθ αλλθλεπίδραςθ του χριςτθ με το ςφςτθμα. Στα ςυςτιματα αυτά δεν επιτρζπεται με ευκολία ςτο χριςτθ να εκτελζςει πιο εξειδικευμζνεσ και πιο εξατομικευμζνεσ εργαςίεσ. Ραράλλθλα τα ςυςτιματα αυτά απαιτοφν μεγάλο χϊρο ςυνεπϊσ περιορίηεται κατά πολφ θ χριςθ τουσ. Αντίκετα τα ςυςτιματα που βαςίηονται ςτθν αναγνϊριςθ τθσ εςτίαςθσ, αλλά και ςτθ χριςθ των κινθτϊν τθλεφϊνων, απευκφνονται περιςςότερο ςε εξειδικευμζνεσ χριςεισ. Επιπλζον θ αλλθλεπίδραςθ με άλλουσ χριςτεσ δεν είναι εφικτι, λόγω του μεγζκουσ, αλλά και του τρόπου αλλθλεπίδραςθσ. Συνεπϊσ θ χριςθ των ςυςτθμάτων περιορίηεται κατά πολφ, ςε εργαςίεσ που αφοροφν τον κάκε χριςτθ ξεχωριςτά, και δεν προωκοφν τθν αλλθλεπίδραςθ ανάμεςα ςε περιςςότερουσ χριςτεσ. Τα ςυςτιματα μεςαίασ κλίμακασ αναγνϊριςθσ τθσ κίνθςθσ, αποτελοφν τα ςυςτιματα με τα περιςςότερα πλεονεκτιματα. Και αυτό όχι τόςο λόγω των λειτουργιϊν τουσ, αλλά λόγω του μεγζκουσ τουσ. Τα ςυςτιματα επιτρζπουν τόςο τθν εξατομικευμζνθ αλλθλεπίδραςθ του χριςτθ με το ςφςτθμα, αλλά παράλλθλα επιτρζπουν και τθν αλλθλεπίδραςθ περιςςοτζρων χρθςτϊν. Επιπλζον ο τρόποσ αλλθλεπίδραςθσ του χριςτθ με το ςφςτθμα, ταυτίηεται περιςςότερο με τον τρόπο με τον οποίο αλλθλεπιδρά ο χριςτθσ ςε κακθμερινι βάςθ. Από τα παραπάνω μποροφμε να ςυμπεράνουμε πωσ είναι προτιμότερο να αναπτφξουμε ζνα ςφςτθμα μεςαίασ κλίμακασ αναγνϊριςθσ τθσ κίνθςθσ. 46

47 Κεφάλαιο 3 ο Ανάλυςθ Ρρωτοτφπου. Το τρίτο κεφάλαιο αποτελείται από δφο τμιματα. Στο πρϊτο μζροσ του κεφαλαίου γίνεται ανάλυςθ των τεχνολογιϊν που μποροφν να εφαρμοςτοφν για τθν καταςκευι του πρωτότυπου. Η επιλογι τθσ τεχνικισ θ οποία κα χρθςιμοποιθκεί τελικά, εξαρτάται από τον χϊρο ςτον οποίο κα χρθςιμοποιθκεί θ εφαρμογι αλλά και από τισ εφαρμογζσ οι οποίεσ κα χρθςιμοποιθκοφν ςε αυτό. Στο δεφτερο μζροσ του κεφαλαίου γίνεται μια εκτενισ αναφορά του τρόπου καταςκευισ του πρωτοτφπου αλλά και ςτα προβλιματα τα οποία εμφανίςτθκαν κατά τθ φάςθ αυτι. Ραράλλθλα κα παρουςιάςουμε οριςμζνεσ ςχεδιαςτικζσ προδιαγραφζσ οι οποίεσ λιφκθκαν υπόψθ κατά τθν καταςκευι του πρωτοτφπου. 47

48 3.1. χεδιαςτικζσ οδθγίεσ. Ανάλογα με το απευκυνόμενο κοινό μια διαφορετικι τεχνικι προςζγγιςθ, ςτο ςχεδιαςμό του ςυςτιματοσ πολφ-αφισ πρζπει να επιλεχτεί. Λόγω του τφπου τθσ ςυγκεκριμζνθσ επιφάνειασ αλλά και του λόγου για τον οποίο αναπτφχκθκε, οριςμζνεσ ςχεδιαςτικζσ παράμετροι πρζπει να παρκοφν. Ραράλλθλα λιφκθκε υπόψθ ότι το ςφςτθμα κα επιδεικνυόταν ςτο κοινό και κα αποτελοφςε απλά ζνα πρωτότυπο ςφςτθμα. Με βάςθ τουσ παραπάνω ςυςχετιςμοφσ καταλιξαμε ςτισ ακόλουκεσ ςχεδιαςτικζσ αρχζσ: Το ςφςτθμα πρζπει να είναι ελκυςτικό ϊςτε να προτρζπει το κοινό ςτθν αλλθλεπίδραςθ μαηί του. Το ςφςτθμα πρζπει να είναι κατάλλθλο ϊςτε να επιτρζπεται θ χριςθ του από ζνα μεγάλο κοινό (7 ζωσ 70 ετϊν). Το ςφςτθμα πρζπει να επιτρζπει και να προάγει τθ ςυνεργαςία πολλϊν χρθςτϊν. Το ςφςτθμα πρζπει να είναι αυτόνομο ενϊ παράλλθλα να μθν αποτελεί περιφερειακό άλλου ςυςτιματοσ. Το ςφςτθμα να είναι ανκεκτικό και να αποτελείται από όςον το δυνατόν λιγότερα περιφερειακά. Το ςφςτθμα πρζπει να είναι ςτθμζνο με τζτοιο τρόπο ϊςτε να επιτρζπονται αναβακμίςεισ ςε όλα τα ςτοιχεία του ανάλογα με τθν περίςταςθ. Οι απαιτιςεισ βάςθ του κζματοσ τθσ διπλωματικισ ιταν να καταςκευαςτεί μια επιφάνεια πολλαπλισ αφισ που κα επιτρζπει ςτουσ πολλαπλοφσ χριςτεσ να επιτυγχάνουν τθν επίλυςθ των ηθτθμάτων ςυνεργατικά. Με βάςθ τα παραπάνω ςχεδιαςτικζσ οδθγίεσ αποφαςίςτθκε να καταςκευαςτεί μια οριηόντια επιφάνεια πολλαπλισ αφισ, ανίχνευςθσ τθσ κίνθςθσ με βάςθ τθν τεχνικι, τθσ οπτικισ ανίχνευςθσ με κάμερα. Οι λεπτομζρειεσ του ςυςτιματοσ παρακζτονται ςτο παράρτθμα Β. Πςων αφορά τθ φόρμα του πρωτοτφπου, και τθν εξωτερικι μορφι του, πρζπει να λάβουμε υπόψθ τα τμιματα από τα οποία αυτό αποτελείται. Είναι πολφ ςθμαντικό, θ κάμερα και ο βιντεοπροβολζασ να ζχουν άμεςθ και ανεμπόδιςτθ οπτικι επαφι με όλθ τθν επιφάνεια. Επιπλζον θ απόςταςθ ανάμεςα ςτθν επιφάνεια τθσ αλλθλεπίδραςθσ και ςτον βιντεοπροβολζα, πρζπει να τζτοια ϊςτε να είναι εφικτι θ ςωςτι απεικόνιςθ. Στθν καταςκευι όμωσ δεν υπάρχουν μετρικοί περιοριςμοί, μιασ και όλα τα παραπάνω μποροφν να ελεγχκοφν με ευκολία. Για το λόγο αυτό θ επιλογι τθσ φόρμασ τθσ επιφανείασ, δεν περιορίηεται άμεςα από τα παραπάνω φςτθμα πολλαπλισ αφισ βαςιςμζνο ςτθν τεχνικι τθσ κάμερασ. Ππωσ ζχει ιδθ αναφερκεί επιλζξαμε να καταςκευάςουμε ζνα ςφςτθμα που κα βαςίηεται ςτθν οπτικι ανίχνευςθ τθσ πολλαπλισ αφισ *Κεφάλαιο 4.2]. Στο ςθμείο αυτό κα κάνουμε μια περιγραφι των τμθμάτων που αποτελοφν το ςφςτθμα. Για να μπορζςουμε να αναλφςουμε καλφτερα το ςφςτθμα ςτα περιφερειακά του, πρζπει να αναλυκεί ο τρόποσ αλλθλεπίδραςθσ. Αυτό μπορεί να επιτευχκεί καλφτερα αναλφοντασ το διάγραμμα που ακολουκεί. Ουςιαςτικά το ςφςτθμα αποτελείται από τρείσ βαςικζσ κατθγορίεσ, το χριςτθ, το λογιςμικό και το υλικό. Οι κατθγορίεσ αυτζσ ςυνδζονται μεταξφ τουσ ςε ζνα ατζρμονα κφκλο. 48

49 Διάγραμμα 3.1: Μια γραφικι επιςκόπθςθ τθσ αλλθλεπίδραςθσ πολλαπλισ αφισ. Οριςμζνα από τα τμιματα περιζχουν πρόςκετεσ πλθροφορίεσ ςε διαφορετικό κεφάλαιο. Πςον αφόρα το υλικό, το πρωτότυπο αποτελείται από ζνα πλαίςιο, ςτο οποίο είναι τοποκετθμζνθ μια επιφάνεια πάνω ςτθν οποία μπορεί ο χριςτθσ να αλλθλεπιδράςει. Ππωσ ζχει αναφερκεί θ επιφάνεια είναι διάφανθ και μπορεί, να λειτουργεί παράλλθλα ςαν ςυςκευι αναγνϊριςθσ τθσ αφισ αλλά και ςαν ςυςκευι απεικόνιςθσ. Η διάδραςθ ξεκινάει μόλισ ο χριςτθσ δει τθν απεικόνιςθ ςτθν επιφάνεια και αποφαςίςει να αλλθλεπιδράςει. Για να αλλθλεπιδράςει ο χριςτθσ με το ςφςτθμα πρζπει να αγγίξει τθν επιφάνεια. Η επιφάνεια όμωσ φωτίηεται από τα LED s, το υπζρυκρο φϊσ των οποίων διοχετεφεται και παγιδεφεται μζςα ςτθν επιφάνεια, χάρθ ςτο φυςικό φαινόμενο τθσ εςωτερικισ αντανάκλαςθσ *Κεφάλαιο Ακουμπϊντασ το ακρυλικό θ ςυνολικι εςωτερικι αντανάκλαςθ κα διακοπεί, εξαιτίασ τθσ αλλαγισ του δείκτθ διάκλαςθσ και το υπζρυκρο φϊσ κα διαφφγει δθμιουργϊντασ ςθμεία επαφισ. Από τθν πλευρά του ςυςτιματοσ (Hardware), το υπζρυκρο φϊσ ςυλλαμβάνεται από μια φωτογραφικι μθχανι, θ οποία βρίςκεται κάτω από τθν επιφάνεια, ςθμειϊνοντασ τθν επαφι *Κεφάλαιο 3.6]. Επειδι όμωσ θ κάμερα μπορεί να απακανατίςει και πζρα από το ςθμείο τθσ αφισ, κάποιο ςτακερό ςθμείο από το περιβάλλον, επιβάλλεται θ επεξεργαςίασ τθσ εικόνασ, ςε κάκε καρζ (Frame). Συνεπϊσ ςτο ςθμείο αυτό εμφανίηεται το τρίτο μζροσ του ςυςτιματοσ που είναι το λογιςμικό *Κεφάλαιο 6.1]. Το κάκε καρζ, που λαμβάνεται από τθν κάμερα, μετατρζπεται ςε αςπρόμαυρθ εικόνα και αφαιρείται το ςτατικό περιβάλλον (Background). Σαν αποτζλεςμα τθσ εργαςίασ αυτισ, το καρζ δείχνει μόνο λευκά περιγράμματα (blobs), που ουςιαςτικά είναι τα ςθμεία επαφισ. Ακολουκϊντασ τα περιγράμματα αυτά, το ςφςτθμα είναι ικανό να αναγνωρίςει τθν αφι. Ρροκειμζνου να εντοπιςτοφν τα περιγράμματα, θ κζςθ τουσ μεταδίδεται ςτον ανιχνευτι (blob tracker), ο οποίοσ ταιριάηει τα περιγράμματα από προθγοφμενα καρζ με τα πιο πρόςφατα. Μετά από τθν επεξεργαςία, το αποτζλεςμα μπορεί να ενεργοποιιςει ςυμβάντα, τα οποία και μπορεί να χρθςιμοποιθκοφν για εφαρμογζσ πολλαπλισ αφισ. Συνεπϊσ το ςφςτθμα τροποποιεί τα αντικείμενα ςτθν κάκε ςκθνι ανάλογα με τθ κζςθ των νζων περιγραμμάτων. 49

50 Αναλαμβάνοντασ κατά ςυνζπεια το υλικό αποτυπϊνει το αποτζλεςμα ςτθν επιφάνεια που αποτελεί και τθν ανάδραςθ του χριςτθ (feedback) με τθ χριςθ ενόσ βιντεοπροβολζα *Κεφάλαιο Βζβαια το αποτζλεςμα δεν προβάλλεται άμεςα πάνω ςτθν επιφάνεια, αλλά μζςω ενόσ κακρζφτθ. Επιπλζον θ απεικόνιςθ προβάλλεται ςε ζνα (diffuser) *Ραράρτθμα Γ + ϊςτε να γίνεται καλφτερα ορατι από το χριςτθ και να επθρεάηεται θ όραςι του από τθν ζνταςθ του φωτόσ του βιντεοπροβολζα. Η απόδοςθ ενόσ ςυςτιματοσ πολλαπλισ αφισ το οποίο βαςίηεται ςτθν οπτικι ανίχνευςθ βαςίηεται κακαρά ςτθν ποιότθτα των περιφερικϊν του ςυςτιματοσ αλλά και ςτο λογιςμικό το οποίο χρθςιμοποιείται. Μόλισ ο χριςτθσ αγγίξει τθν επιφάνεια αναμζνει μια άμεςθ ανταπόκριςθ από αυτι. Η ανταπόκριςθ του ςυςτιματοσ εξαρτάται από το χρόνο που κα χρειαςτεί το ςφςτθμα για να επεξεργαςτεί τθν ειςαγωγι του χριςτθ, και να του παρουςιάςει το αποτζλεςμα ςτθν επιφάνεια - οκόνθ. Συνεπϊσ από το οργανόγραμμα που παρουςιάςαμε, δφο ςτιλεσ είναι πολφ ςθμαντικζσ, το υλικό και το λογιςμικό. Η χριςθ μίασ κάμερασ που υποςτθρίηει περιςςότερα από 30 καρζ το δευτερόλεπτο, επιτρζπει μια καλφτερθ και πιο ιρεμθ αλλθλεπίδραςθ με το ςφςτθμα. Αυτό όμωσ απαιτεί και ζνα ςφςτθμα το οποίο να μπορεί να επεξεργάηεται τθν εικόνα ςε πολφ μικρό χρόνο. Βζβαια ο ςυνδυαςμόσ ενόσ ζξυπνου αλγορίκμου και ενόσ καλοφ ςυςτιματοσ βοθκάει ςτο να μειωκεί το διάςτθμα τθσ αντίδραςθσ, και επιπλζον βελτιϊνει τθν ανταπόκριςθ του ςυςτιματοσ Επιλογι τεχνικισ. Πλεσ οι ςυςκευζσ πολλαπλισ αφισ που ζχουν αναπτυχκεί και βαςίηονται ςτθν οπτικι ανίχνευςθ, είναι ανεπτυγμζνεσ με βάςθ δφο τεχνικζσ, τθν FTIR (ματαιωμζνη ςυνολική εςωτερική αντανάκλαςη), και τθν DI(διαςκορπιςμζνου φωτιςμοφ). Κακεμία από τισ τεχνικζσ αυτζσ αναλφεται περιςςότερο ςτθ ςυνζχεια, με ςκοπό να επιλζξουμε τθν καταλλθλότερθ για το πρωτότυπό μασ. Κάκε τεχνικι προςφζρει οριςμζνα πλεονεκτιματα και μειονεκτιματα ςε ςχζςθ με τισ υπόλοιπεσ FTIR, Frustrated Total Internal Reflection, υνολικι εςωτερικι αντανάκλαςθ. Η συνολική εσωτερική αντανάκλαση (TIR), είναι ένα οπτικό φαινόμενο που προκύπτει όταν μια ακτίνα φωτός πέφτει στην πλευρά της επιφάνειας με γωνία μεγαλύτερη από την κάθετη στην εκάστοτε επιφάνειας γωνία. Εάν ο δείκτης διάθλασης είναι μεγαλύτερος από την άλλη πλευρά του ορίου, τότε το φώς δεν μπορεί να περάσει και συνεπώς αντανακλάτε στο εσωτερικό της επιφανείας. Η κρίσιμη γωνία είναι η γωνία της πτώσης πάνω από την οποία συμβαίνει το φαινόμενο. [Wikipedia] Η ςυνολικι εςωτερικι αντανάκλαςθ είναι ζνα φαινόμενο το οποίο, οφείλεται όπωσ προείπαμε ςτθν διάκλαςθ του φωτόσ γενικότερα, αλλά και ειδικότερα ςτθ διάκλαςθ του μζςα ςε άλλεσ επιφάνειεσ. Με ςκοπό να το περιγράψουμε κα χρθςιμοποιιςουμε το νόμο του Snell s. Ο νόμοσ είναι ουςιαςτικά ζνασ τφποσ με τον οποίο μποροφμε να υπολογίςουμε τθν αντανάκλαςθ, με βάςθ τθν γωνία πτϊςθσ και το δείκτθ διάκλαςθσ του υλικοφ μζςα ςτο οποίο κα ειςζλκει. 50

51 Εικόνα 3.1: Όςο μεγαλφτερθ είναι θ γωνία από τθν κάκετθ τθσ επιφάνειασ τόςο μικρότερθ είναι και θ εςωτερικι αντανάκλαςθ μπορεί να αναφζρεται ςτο κατά πόςο το φϊσ είναι πιο αργό μζςα ςτο υλικό v, ωσ προσ τθν ταχφτθτά του ςτο κενό c, με τθν παρακάτω εξίςωςθ που προκφπτει. Ο δείκτθσ διάκλαςθσ του υλικοφ n c n= v Πταν το φϊσ κινείται από το υλικό με δείκτθ διάκλαςθσ n 1, και μεταβαίνει ςτο υλικό με δείκτθ διάκλαςθσ n 2, τότε θ διζυκυνςθ του 1, αλλάηει και το φϊσ διακλάται. Η διακλαςμζνθ πλζον γωνία, κατεφκθνςθ του, 2 φαίνεται ςτθν εικόνα 3.2. Εικόνα 3.2: Διάκλαςθ του φωτόσ όταν υπάρχει κίνθςθ μεταξφ δφο διαφορετικϊν αντικειμζνων. Η ςχζςθ ανάμεςα ςτθν γωνία του ειςερχόμενου φωτόσ 1, και ςε αυτι του διακλαςμζνου 2, μαηί με το δείκτθ διάκλαςθσ των υλικϊν n 1, n2 μποροφν να εκφραςτοφν μζςω του νόμου του Snell. n1sin(θ 1) = nsin(θ 2 ) 51

52 Στθν περίπτωςθ που το φωσ περνϊντασ από τθν πρϊτθ επιφάνεια ςτθ δεφτερθ, προςκροφςει κάκετα ςε αυτι, τότε δεν κα υπάρξει κακόλου διάκλαςθ και το φϊσ κα παραμείνει ςτθν ίδια κατεφκυνςθ. Επίςθσ, όςο μεγαλφτερθ είναι θ διαφορά ανάμεςα ςτο δείκτθ διάκλαςθσ των εκάςτοτε υλικϊν, τόςο μεγαλφτερθ κα είναι και θ διάκλαςθ του φωτόσ. Αυτό το φαινόμενο τθσ διάκλαςθσ κα ιςχφει ζωσ ότου προκφψει θ κρίςιμθ γωνία, κατά τθν οποία ζχουμε το επικυμθτό φαινόμενο τθσ Συνολικισ Εςωτερικισ Διάκλαςθσ. Μόλισ το φαινόμενο αυτό εμφανιςτεί, κακόλου από το φϊσ που κινείται εςωτερικά ςτθν πρϊτθ επιφάνεια δεν κα διαφφγει, και κα ςυνεχίςει να διακλάται εςωτερικά τθσ. Στο ςθμείο αυτό πρζπει να τονίςουμε πωσ ο νόμοσ το Snell ζχει εφαρμογι μόνο ςε ιςοτροπικά υλικά για το λόγο αυτό και επιλζχτθκε αργιλικό για τθν καταςκευι του πρωτοτφπου μασ. Η τεχνικι τθσ ματαιωμζνθσ ςυνολικισ εςωτερικισ αντανάκλαςθσ, Frustrated Total Internal Reflection (FTIR), παρουςιάςτθκε για πρϊτθ φορά από τον Jefferson Han, [Han 2005] και αποτελεί τθν πιο διαδεδομζνθ τεχνικι ζκτοτε. Ο Han παρατιρθςε πωσ αν αγγίξουμε μια επιφάνεια που υπόκειται ςτθν ςυνολικι εςωτερικι αντανάκλαςθ, ζχουμε διαφυγι του φωτόσ από τθν επιφάνεια. Αυτό οφείλεται ςτο γεγονόσ ότι το χζρι του χριςτθ μπορεί να κεωρείται ςαν τρίτο υλικό. Μόλισ το τρίτο υλικό ζρκει ςε επαφι με τθν επιφάνεια, ο δείκτθσ διάκλαςθσ του παρεμβάλλεται, αλλάηοντασ τθ γωνία με τθν οποία το φϊσ αντανακλάται. Αυτι θ αλλαγι ςτθ γωνία το φϊσ αναγκάηεται να διοχετεφει προσ τθν αντίκετθ πλευρά από αυτι τθσ επαφισ, και να τθν χτυπά τθν αντίςτοιχθ επιφάνεια με ςχεδόν κάκετθ γωνία. Αυτό το αναγκάηει να βγει από τθν επιφάνεια, και να κινθκεί προσ τθν κάμερα. Εικόνα 3.3: Διαγραμματικι απεικόνιςθ μίασ επιφάνειασ πολλαπλισ αφισ, χρθςιμοποιϊντασ τθν τεχνικι τθσ ματαιωμζνθσ ςυνολικισ εςωτερικισ αντανάκλαςθσ. Ραράλλθλα πρζπει να αναφερκεί πωσ ο Han ιταν πρωτοπόροσ και ςτον τρόπο φωτιςμοφ τθσ επιφανείασ. Και αυτό διότι χρθςιμοποίθςε υπζρυκρο φϊσ που δεν είναι αντιλθπτό από το ανκρϊπινο μάτι, αλλά μπορεί να καταγραφεί από τθν κάμερα με μερικζσ τροποποιιςεισ που ςτο φακό τθσ. Σφμφωνα με τον Han τα υπζρυκρα LED s ζχουν προςαρμοςτεί και ςτισ τζςςερισ πλευρζσ τθσ επιφάνειασ για ομοιόμορφθ κατανομι. Η επιλογι του υπζρυκρου φωτιςμοφ ζγινε ϊςτε να μθν 52

53 επθρεάηεται θ ανίχνευςθ, από το φϊσ που εκπζμπει ο βιντεοπροβολζασ ςτθν επιφάνεια, κατά τθν διάρκεια τθσ απεικόνιςθσ των αποτελεςμάτων. Επιπλζον πρζπει να αναφερκεί πωσ ανάλογα με τθ γωνία που ζχουν τα υπζρυκρα LED s κατά τθν τεχνικι αυτι, πρζπει να εφαρμόςουμε και κάποιο είδοσ υπζρυκρου διαφράγματοσ ϊςτε να αποτρζπουμε το υπζρυκρο φϊσ να διοχετευτεί άμεςα ςτθν κάμερα *Κεφάλαιο 4.8]. Αυτό ςυμβαίνει διότι τα Led s εκπζμπουν φϊσ και πζρα από τθν κρίςιμθ γωνία κατά τθν οποία εμφανίηεται το φαινόμενο τθσ εςωτερικισ αντανάκλαςθσ. Συνεπϊσ θ χριςθ των διαφραγμάτων κρίνεται αναγκαία κοντά ςτθν περιοχι που εκπζμπουν τα Led s. Επιπλζον όπωσ φαίνεται και ςτθν εικόνα 3.3, ςτθν κάτω επιφάνεια ζχει εφαρμοςτεί ζνα διαςκορπιςτι (Diffuser). Για τθν καλφτερθ επαφι με τθν επιφάνεια και τθν καλφτερθ μετακίνθςθ τουσ πάνω ςε αυτι, ςυχνά χρθςιμοποιείται κάποιο καταλυτικό υλικό Compliant Layer. Τα πειράματα ζδειξαν πωσ το καλφτερο υλικό προσ χριςθ, που ο κακζνασ μπορεί να αποκτιςει άμεςα και με ευκολία, αποτελεί το λάδι. Ραράλλθλα μπορεί να χρθςιμοποιθκεί και το νερό. Βζβαια για ακόμθ καλφτερθ απόδοςθ μπορεί να προτιμθκεί κάποιο υλικό που να κυκλοφορεί ςτο εμπόριο. Αν δεν εφαρμοςτεί κάποιοσ καταλφτθσ ςτθν επιφάνεια τότε θ επαφι γίνεται δυςκολότερθ κυρίωσ κατά τθν κίνθςθ των δάκτυλων. Στθν εικόνα 3.4, παρουςιάηεται μία εναλλακτικι διάταξθ ςτθν οποία ζχει εφαρμοςτεί ζνα υπόςτρωμα καταλφτθ. Στθν περίπτωςθ αυτι, αντί να ακουμποφμε άμεςα τθν επιφάνεια, ακουμποφμε τον καταλφτθ που δρα ςαν βελτιωτικό, και είναι καταςκευαςμζνθ από ζνα λεπτό ςτρϊμα ςιλικόνθσ 1-2 χιλιοςτϊν. Μια εμπορικι πρόταςθ είναι το ELASTOSIL M 4641, που προτείνεται από πολλοφσ καταςκευαςτζσ αντίςτοιχων πρωτοτφπων *Van der Veen Στθν περίπτωςθ τθσ χριςθσ κάποιου είδουσ καταλφτθ, αλλάηει και θ διάταξθ του ςυςτιματοσ. Ο διαςκορπιςτισ λειτουργεί πλζον μόνο ςαν επιφάνεια προβολισ και τοποκετείται πλζον ςε διαφορετικό ςθμείο *Εικόνα Εικόνα 3.4: Απεικόνιςθ μίασ επιφάνειασ πολλαπλισ αφισ, με τθν τεχνικι τθσ ςυνολικισ εςωτερικισ αντανάκλαςθσ με τθν επιπλζον χριςθ βελτιωτικϊν, για τθν αφξθςθ τθσ ευαιςκθςίασ τθσ επιφάνειασ. 53

54 Τζλοσ αξίηει να αναφερκεί ωσ και ςτισ δφο διατάξεισ που αναλφςαμε επιπλζον βελτίωςθ μπορεί να προςφζρει μια ςτρϊςθ υπζρυκρου διαφράγματοσ, πάνω από τθν επιφάνεια αποτρζποντασ το υπζρυκρο φϊσ του περιβάλλοντοσ να φτάςει τθν κάμερα, και παράλλθλα κα δρα ςαν προςτατευτικι επιφάνεια αποτρζποντασ το γδάρςιμο ι τθν εμφάνιςθ λεκζδων ςτθν επιφάνεια αλλθλεπίδραςθσ. Με τθν εφαρμογι τθσ επιφάνειασ αυτισ το καταγεγραμμζνο βίντεο από τθν κάμερα, είναι εξαιρετικά κακαρό, απαιτϊντασ ελάχιςτθ επεξεργαςία. Συγκρίνοντάσ το με τισ υπόλοιπεσ τεχνικζσ ανίχνευςθσ βαςιςμζνεσ ςτθν κάμερα, το FTIR, απαιτεί περιςςότερθ προςπάκεια κατά τθν καταςκευι του αλλά αποτελεί μια πιο ςτακερι καταςκευι. Ραράλλθλα, άλλο ζνα μειονζκτθμα αποτελεί το μεγάλο κόςτοσ των υλικϊν καταςκευισ του αλλά και θ ςτιβαρότθτα τθσ καταςκευισ που απαιτείται DI, Diffused Illumination. Μια εναλλακτικι τεχνικι τθν οποία μποροφμε να χρθςιμοποιιςουμε για τθν καταςκευι ενόσ ςυςτιματοσ που βαςίηεται ςτθν οπτικι ανίχνευςθ, αποτελεί και αυτι του Διαςκορπιςμζνου Φωτιςμοφ. Η τεχνικι αυτι χρθςιμοποιικθκε ςτθν εφαρμογι HoloWall *Κεφάλαιο 1.2+, και αργότερα από τθ Microsoft για τθν καταςκευι τθσ MS Surface. Η αρχι λειτουργίασ δεν διαφζρει πολφ από τθν FTIR. Και ςτθν τεχνικι αυτι κρίνεται απαραίτθτθ θ χριςθ ενόσ διαςκορπιςτι ενςωματωμζνου, ςτθν πίςω μεριά τθσ επιφανείασ, που είναι είτε ακρυλικό είτε γυαλί. Η τεχνικι αυτι μπορεί να δεχτεί δφο παραλλαγζσ οι οποίεσ αναλφονται ςτθ ςυνζχεια και δεν παρουςιάηουν ςθμαντικζσ αλλαγζσ ςτον τρόπο λειτουργίασ τουσ. Η πρϊτθ παραλλαγι είναι θ Rear - side Illumination (RI), και θ Front - side Illumination (FI) RI, Rear - side Illumination. Η βαςικότερθ διαφορά τθσ παροφςασ τεχνικισ, με αυτι τθσ ςυνολικισ εςωτερικισ αντανάκλαςθσ είναι ο τρόποσ με τον οποίο φωτίηεται θ επιφάνεια. Στθν τεχνικι αυτι δεν κρίνεται αναγκαίοσ ο φωτιςμόσ τθσ επιφανείασ εςωτερικά, για το λόγο αυτό και τοποκετοφνται περιμετρικά ο φωτιςμόσ πίςω από τθν επιφάνεια, ςτραμμζνοσ προσ τθν επιφάνεια. Συνεπϊσ κακϊσ το φϊσ κατευκφνεται προσ τθν επιφάνεια, ζνα μικρό μζροσ του κα διαςκορπιςτεί, ενϊ το μεγαλφτερο κα διοχετευτεί μζςα ςτο υλικό. Συνεπϊσ μόλισ ο χριςτθσ αγγίξει τθν επιφάνεια, τα ακροδάχτυλα του κα αντανακλάςουν το υπζρυκρο φϊσ προσ τθν κάμερα. Με αυτό τον τρόπο το ςφςτθμα αντιλαμβάνεται τθν αφι. Εξαιτίασ του ότι θ τεχνικι αυτι βαςίηεται ςτθν αντανάκλαςθ και όχι ςτον δείκτθ διάκλαςθσ ανάμεςα ςε δφο υλικά (δάκτυλα επιφάνεια, Compliant Layer επιφάνεια), λειτουργεί και χωρίσ τθν χριςθ βελτιωτικισ επιφανείασ. Η απόδοςθ τθσ RI τεχνικισ εξαρτάται από άλλουσ παράγοντεσ. Ο ςθμαντικότεροσ από αυτοφσ είναι το είδοσ του διαςκορπιςτι που κα χρθςιμοποιθκεί *Ραράρτθμα Α +. Είναι πολφ ςθμαντικό ο διαςκορπιςτισ να μθν απορροφά πολφ υπζρυκρο φϊσ, διότι ςτθν περίπτωςθ αυτι θ αντίκεςθ ανάμεςα ςτο υπόβακρο (Background) και ςτα φωτιςμζνα δάκτυλα κα είναι πολφ μικρι. Αντίκετα ςτθν περίπτωςθ που ο διαςκορπιςτισ δεν απορροφά αρκετό από το υπζρυκρο φϊσ, τότε κα φωτίηονται ακόμθ και αντικείμενα τα οποία είναι κοντά αλλά όχι πάνω ςτθν επιφάνεια. 54

55 Επιπλζον μιασ και θ ςυγκεκριμζνθ τεχνικι βαςίηεται ςτθν διαφορά τθσ αντίκεςθσ ανάμεςα ςτα φωτιηόμενα αντικείμενα, πρζπει να λάβουμε υπόψθ πϊσ το περιβάλλον ςτο οποίο κα τοποκετιςουμε το ςφςτθμα, μπορεί να το επθρεάηει. Το άμεςο φϊσ του ιλιου μπορεί να μειϊςει δραςτικά τθν απόδοςθ του ςυςτιματοσ. Για το λόγο αυτό απαιτείται θ καταςκευι ενόσ κλειςτοφ ςυςτιματοσ προςταγμζνο από τισ περιφερειακζσ πθγζσ φωτόσ. Ραράλλθλα θ τοποκζτθςθ των φωτιςτικϊν του φωτόσ ςτο ςφςτθμα πρζπει να γίνει με μεγάλθ προςοχι, μιασ και δεν πρζπει να υπάρχουν υπερφορτιςμζνεσ ι ςκοτεινζσ περιοχζσ ςτθν επιφάνεια. Στθν περίπτωςθ αυτι κα υπάρχει αναγνϊριςθ τθσ αφισ ςε οριςμζνα ςθμεία ενϊ ςε άλλα όχι. Επιπλζον τα φωτιςτικά πρζπει κατά τθν καταςκευι να μθν τοποκετθκοφν τελείωσ κάκετα ςτθν επιφάνεια ϊςτε να μθν δθμιουργθκοφν αντανακλάςεισ, αλλά οφτε ςε μεγάλθ γωνία επθρεάηοντασ τθν κάμερα. Εικόνα 3.5: Διαγραμματικι απεικόνιςθ μίασ επιφάνειασ πολλαπλισ αφισ με τθ χριςθ τθσ τεχνικι του οπίςκιου φωτιςμοφ. Τζλοσ με τθν τεχνικι αυτι, ςτο επίπεδο του λογιςμικοφ, απαιτοφνται περιςςότερα ςτάδια για τθν επεξεργαςία κάκε καρζ. Αυτό οφείλεται διότι δεν είναι εφικτό να απομονωκοφν με ευκολία το υπόβακρο χωρίσ να επθρεάςει τα ςθμεία αφισ. Συγκρίνοντασ το με ζνα ςφςτθμα FTIR το RI μασ επιτρζπει τθν γριγορθ και γερι καταςκευι μιασ ςυςκευισ ειςόδου πολλαπλισ αφισ. Η τεχνικι αυτι προςφζρει παράλλθλα και οριςμζνα πλεονεκτιματα ςε ςχζςθ με τθν FTIR πζρα από τθν ανίχνευςθ τθσ αφισ, με τθν τεχνικι RI. Με τθν τεχνικι αυτι μποροφν να ανιχνευτοφν και αντικείμενα που αντανακλοφν το φωσ, για παράδειγμα κινθτά τθλζφωνα, κοφπεσ, ι ακόμθ και κάρτεσ. Άλλο ζνα χαρακτθριςτικό τθσ τεχνικισ είναι θ δυνατότθτα να ανιχνεφςει κακοδθγθτικοφσ δείκτεσ (fiducial markers). Ανάλογα με τθν ανάλυςθ τθσ κάμερασ και από το μζγεκοσ των δεικτϊν μπορεί να ανιχνευτεί θ κίνθςι τουσ αλλά και ο προςανατολιςμόσ τουσ. Αυτό επιτρζπει, νζουσ 55

56 τρόπουσ αλλθλεπίδραςθσ όπου φυςικά αντικείμενα, μποροφν να ανιχνευτοφν και να ενεργοποιιςουν οριςμζνα ςενάρια χριςθσ Frond side illumination Μία παραλλαγι τθσ παραπάνω τεχνικισ αποτελεί θ Front - side Illumination, και βαςίηεται ςτο διαςκορπιςμό του φωτόσ ςτθν επιφάνεια. Η τεχνικι αυτι εξαρτάται άμεςα από το περιφερειακό φϊσ του περιβάλλοντοσ και δεν απαιτεί τθν επιπλζον χριςθ φωτιςμοφ από το ςφςτθμα. Με τθν τεχνικι του FI, ο διαςκορπιςτισ τοποκετείται ςτθν εμπρόςκια πλευρά τθσ επιφάνειασ. Το περιφερειακό φϊσ, φωτίηει το διαςκορπιςτι ο οποίοσ από τθν πλευρά τθσ κάμερασ, εμφανίηεται ςαν ζνα ομοιόμορφα φωτιςμζνο ορκογϊνιο. Ακουμπϊντασ τθν επιφάνεια ο χριςτθσ, εμφανίηεται μία ςκιά, ςτο ςθμείο τθσ επαφισ. Εικόνα 3.6: Διάταξθ ενόσ ςυςτιματοσ πολλαπλισ αφισ με τθ χριςθ τθσ Front - side Illumination τεχνικισ. Ο τρόποσ επεξεργαςίασ δεν εμφανίηει ςθμαντικζσ αλλαγζσ, ςε ςχζςθ με τθν DI. Εξαιτίασ του ότι θ βιβλιοκικθ αφισ απαιτεί, τα ςθμεία επαφισ να εμφανίηονται λευκά, μια απλι εναλλαγι χρϊματοσ εφαρμόηεται ςε κάκε καρζ. Η τεχνικι αυτι μπορεί να χαρακτθριςτεί και ωσ ο οικονομικότεροσ και ευκολότεροσ τρόποσ καταςκευισ πολλαπλισ αφισ ςυςκευισ, μιασ και δεν απαιτεί τθ χριςθ πολλϊν περιφερειακϊν. Εντοφτοισ λόγω τθσ εξάρτθςισ του από μία ομοιόμορφα φωτιςμζνθ επιφάνεια από περιφερειακό φωτιςμό δεν μπορεί να χαρακτθριςτεί το ίδιο αξιόπιςτθ και ακριβισ όπωσ θ FTIR ι θ RI υμπζραςμα - Επιλογι Σεχνικισ. Συνοψίηοντασ όλα τα παραπάνω μποροφμε να καταλιξουμε ςτθν τεχνικι τθν οποία κα χρθςιμοποιιςουμε ςτθν ανάπτυξθ του προτφπου μασ. Οι διαφορζσ ανάμεςά τουσ δεν είναι ςθμαντικζσ ςυνεπϊσ θ επιλογι τθσ τεχνικισ δεν επθρεάηει ςθμαντικά τθν ζκβαςθ τθσ εργαςίασ, ςε 56

57 ςθμαντικό βακμό. Στον παρακάτω πίνακα 3.1 μποροφμε να παρατθριςουμε ςυγκεντρωτικά τα ςθμεία που μασ ενδιαφζρουν ϊςτε να μπορζςουμε να επιλζξουμε ανάμεςα ςτισ τεχνικζσ. Επιςκόπθςθ Σφγκριςθσ Τεχνικι FTIR RI FI Κόςτοσ Μεγάλο Μζτριο Μικρό Δυςκολία ςτθν καταςκευι Μεγάλθ Μζτρια Μικρι Ανάγκθ κουτιοφ Πχι Ναι Πχι Αντίκεςθ ςθμείο επαφισ Δυνατι Μζτρια Μζτρια Ρολυπλοκότθτα λογιςμικοφ ανίχνευςθσ Μικρι Μζτρια Μζτρια Αξιοπιςτία ανίχνευςθσ δακτφλων Μεγάλθ Μεγάλθ Μικρι Επιτρζπετε θ ανίχνευςθ αντικείμενο (ακίδα) Ναι Πχι Πχι Επιτρζπετε θ ανίχνευςθ αντικειμζνου(κακοδθγθτικοφσ δείκτεσ) Πχι Ναι Πχι Επθρεαςμόσ από περιβαλλοντικό φωτιςμό Μικρόσ Μεγάλοσ Μεγάλοσ Πίνακασ 3.1 : φγκριςθ των τριϊν τεχνικϊν βαςιςμζνων ςτθν οπτικι αναγνϊριςθ FTIR (Frustrated Total Internal Reflection), RI (Rear - side Illumination), FI (Front - side Illumination). Με βάςθ τον πίνακα 3.1, καταλιξαμε ςτθν καταςκευι μιασ επιφάνειασ πολλαπλισ αφισ θ οποία κα βαςίηεται ςτθν τεχνικι FTIR. Ζνα ςφςτθμα FTIR προςφζρει καλφτερθ αξιοπιςτία ανίχνευςθσ ανεξάρτθτα από το περιβάλλον ςτο οποίο είναι τοποκετθμζνο. Η μόνθ διαφορά που κα ακολουκιςουμε κατά τθν καταςκευι του πρωτοτφπου και κα διαφζρει από το τυπικό ςφςτθμα FTIR είναι ότι το ςφςτθμα μασ κα ςτεγάηεται ςε ζνα κουτί το οποίο κα περιλαμβάνει όλα τα περιφερειακά τθσ καταςκευισ, ϊςτε να είναι ευκολότερθ θ μεταφορά του και το ςτιςιμο του. Αφοφ επιλζξαμε τθν καταλλθλότερθ τεχνικι που κα εφαρμόςουμε ςτο ςφςτθμά μασ μποροφμε να αναλφςουμε τα περιφερειακά που τθν απαρτίηουν. Συνεπϊσ κα αναφερκοφμε ςτθν επιφάνεια τθσ αλλθλεπίδραςθσ, τον φωτιςμό, τθν κάμερα και τον βιντεοπροβολζα. Πςον άφορα ςτο λογιςμικό που κα χρθςιμοποιιςουμε αυτό αναλφεται καλφτερα ςτο κεφάλαιο που ακολουκεί, μιασ και μασ δίνεται πάλι θ δυνατότθτα τθσ επιλογισ ανάμεςα ςε περιςςότερεσ από μία επιλογζσ Επιλογι επιφάνειασ. Κατά τθν επιλογι τθσ καταλλθλότερθσ επιφανείασ πολλοί παράγοντεσ πρζπει να λθφκοφν υπ όψιν. Ραράλλθλα αποτελεί και το ςθμαντικότερο μζροσ του ςυςτιματοσ, διότι ςτθν επιφάνεια 57

58 είναι το ςθμείο τθσ αλλθλεπίδραςθσ του ανκρϊπου με το ςφςτθμα. Η επιλογι των διαςτάςεων τθσ επιφανείασ δεν επθρεάηει το ςφςτθμα. Η πλειονότθτα των ςυςτθμάτων που ζχουν αναπτυχκεί επιλζγει το λόγο διαςτάςεων 16:9 μιασ και αυτόσ είναι ο λόγοσ ςτον οποίο προβάλουν οι περιςςότεροι βιντεοπροβολείσ. Ραράλλθλα οι περιςςότερεσ επιφάνειεσ είναι τζτοιων διαςτάςεων, ϊςτε να είναι εφικτι θ αλλθλεπίδραςθ περιςςότερων του ενόσ χριςτεσ. Το υλικό τθσ επιφάνειασ ζπρεπε να υπόκειται κάτω από οριςμζνα κριτιρια, τα οποία προςδιορίηονται από τθν τεχνικι ανίχνευςθσ που επιλζξαμε. Η τεχνικι FTIR, ςτθν οποία κα βαςίςουμε τθν καταςκευι του πρωτοτφπου μασ, απαιτεί τθ χριςθ μιασ ομοιογενισ επιφάνειασ. Τζλοσ πρζπει να αναφερκεί πωσ ςτα ςυςτιματα FTIR θ επιφάνεια αλλθλεπίδραςθσ, λειτουργεί και ωσ μζςο απεικόνιςθσ για το λόγο αυτό πρζπει να είναι διάφανθ. Συνεπϊσ με βάςθ τα παραπάνω θ επιφάνεια θ οποία κρίνεται καταλλθλότερθ και επιλζγεται είναι μια επιφάνεια από ακρυλικοφ. Το ακρυλικό ςε αντίκεςθ με το γυαλί ζχει καλφτερθ οπτικι μετάδοςθ και για το λόγο αυτό και επιλζγεται για το ςφςτθμα. Αντίκετα μπορεί να χρθςιμοποιθκεί ζνα επεξεργαςμζνο είδοσ γυαλιοφ, με αμμοβολι, (Frosted Glass), το οποίο όμωσ κρίνεται ακατάλλθλο λόγο κόςτουσ, είναι όμωσ ανκεκτικότερο ςε γδαρςίματα. Στο ςφςτθμα που κα καταςκευάςουμε, επιλζξαμε να χρθςιμοποιιςουμε μία επιφάνεια από ακρυλικό. Οι διαςτάςεισ τθσ επιφάνειασ, επιλζχτθκαν με βάςθ τον λόγο προβολισ του βιντεοπροβολζα 16:9. Συνεπϊσ επιλζχτθκε μια επιφάνεια ακρυλικοφ διαςτάςεων 0.95m επί 0.75m. Τζλοσ κα πρζπει να αναφερκεί πωσ λόγω των διαςτάςεων τθσ επιφάνειασ επζτρεπε να είναι πάχουσ 1cm, ϊςτε να προςφζρει τθν απαραίτθτθ ςτακερότθτα, κατά τθ διάρκεια τθσ αλλθλεπίδραςθσ μιασ και υπόκειται ςε διαρκι πίεςθ. Επιπλζον πρζπει να τονιςτεί πωσ οι πλευρζσ τθσ επιφάνειασ ζχουν υποςτεί ειδικι επεξεργαςία ϊςτε να επιτφχουμε καλφτερθ διοχζτευςθ υπζρυκρου φωτόσ ςτο εςωτερικό τθσ. Η επεξεργαςία απαιτοφςε λείανςθ των πλευρϊν και γυάλιςμα με τθ χριςθ ειδικϊν προϊόντων [Κεφάλαιο 4 ο ] Φωτιςμόσ επιφανείασ. Ππωσ αναφζρκθκε και ςτθν περιγραφι, θ τεχνικι που επιλζχκθκε ςτθν καταςκευι του πρωτοτφπου μασ, απαιτεί τον φωτιςμό τθσ επιφάνειασ εςωτερικά, ϊςτε να είναι δυνατι θ ανίχνευςθ τθσ αφισ. Για να το επιτφχουμε αυτό πρζπει να διοχετεφςουμε φϊσ ςτθν επιφάνεια από τισ πλευρζσ τθσ. Η επιλογι του τφπου του φωτόσ όμωσ επθρεάηει άμεςα το ςφςτθμα, και όπωσ ςτθν επιλογι τθσ επιφανείασ, ζτςι και ςτο ςθμείο αυτό οριςμζνεσ παράμετροι πρζπει να λθφκοφν υπόψθ. Στα περιςςότερα ςυςτιματα που ζχουν αναπτυχκεί, θ επιφάνεια, πζρα από μζςο αλλθλεπίδραςθσ, αποτελεί και μζςο ανάδραςθσ μιασ και ςε αυτι προβάλλεται θ απεικόνιςθ των αποτελεςμάτων. Συνεπϊσ ςτθν επιφάνεια διοχετεφεται επιπλζον το φϊσ από τον προβολζα. Εξαιτίασ αυτοφ είναι δφςκολο για τθν κάμερα να προςδιορίςει, τα ςθμεία αφισ, δθλαδι τθν αλλθλεπίδραςθ αν χρθςιμοποιείται φυςικό φϊσ. Για το λόγο αυτό και επιλζγεται θ χριςθ υπζρυκρου φωτόσ. Η επιφάνεια περιβάλλεται από ζνα πλαίςιο πάνω ςτο οποίο είναι προςαρμοςμζνα υπζρυκρα LED s, (δίοδοι εκπομπισ φωτόσ). Το υπζρυκρό φϊσ δεν βρίςκεται ςτο ορατό εφροσ του ανκρϊπινου ματιοφ. Το ορατό εφροσ του ανκρϊπινου ματιοφ βρίςκεται από το υπεριϊδεσ με μικοσ κφματοσ m ζωσ το υπζρυκρο με μικοσ κφματοσ m [Griffiths]. Το υπζρυκρο εκτίνεται με μικοσ κφματοσ από m ζωσ m [Young & Freedman 2004]. 58

59 Η επιλογι του αρικμοφ των υπζρυκρων διόδων, δεν είναι προκακοριςμζνθ μιασ και διαφζρει ανάλογα με το μζγεκοσ τθσ επιφανείασ. Ο βαςικόσ ςτόχοσ είναι ο φωτιςμόσ τθσ επιφανείασ με τα λιγότερα δυνατά LED s, ϊςτε να επιτφχουμε οικονομία, τα οποία κα είναι αρκετά όμωσ ϊςτε να φωτίςουν ομοιόμορφά τθν επιφάνεια. Ραράλλθλα πρζπει να γίνει προςεκτικι τοποκζτθςθ των LED ϊςτε να φωτίηουν τθν επιφάνεια ομοιόμορφα και να μθ είναι αυτά ςυγκεντρωμζνα ςε μία περιοχι. Ραράλλθλα πρζπει να γίνει προςεκτικι τοποκζτθςθ των LED ϊςτε να εφάπτονται αυτά ςτθν επιφάνεια και να επιτυγχάνεται ζτςι καλφτερθ αξιοποίθςθ του φωτόσ που παράγουν. Τζλοσ πρζπει να γίνει προςεκτικι επιλογι του μικουσ κφματοσ των διόδων, μιασ και αυτό κα επθρεάςει άμεςα τθν κάμερα που κα χρθςιμοποιθκεί. Τα LED s που επιλζχτθκαν για το ςφςτθμα μασ, είναι τα SFH 485 τθσ Osram τα οποία λειτουργοφν ςε 880nm μικοσ κφματοσ. Ραράλλθλα απαιτοφν για τθ λειτουργία τουσ 1.5 Volt, και 100mA. Συνολικά το ςφςτθμα μασ διακζτει περιφερειακά 60 LED s τα οποία είναι ομοιόμορφα διαμοιραςμζνα ςτθν περίμετρο τθσ επιφανείασ. Η τοποκζτθςθ τόςων πολλϊν διόδων με αυτά τα χαρακτθριςτικά, αποτζλεςε μια πρόκλθςθ για τθν καταςκευι. ο τρόποσ ςυνδεςμολογίασ τουσ ςε ςειρά, μασ ζφερε αντιμζτωπουσ με ζνα άλλο πρόβλθμα μιασ και για τθ λειτουργία τουσ απαιτοφνται 1.5 Volt και 6A. Στο εμπόριο δεν είναι εφκολθ θ εφρεςθ ενόσ τζτοιου τροφοδοτικοφ *κεφάλαιο 4 ο ] Επιλογι διαςκορπιςτι. Ο διαςκορπιςτισ είναι ζνα βαςικό ςτοιχείο του ςυςτιματοσ *Εικόνα Η χριςθ του διαςκορπιςτι κρίνεται αναγκαία και αυτό διότι εξυπθρετεί δφο ςκοποφσ. Ο πρϊτοσ είναι για να βοθκιςουμε τθν κάμερα να μθν καταγράφει αντικείμενα που βρίςκονται πίςω από τθν οκόνθ (background) ϊςτε να ζχουμε ζνα πιο κακαρό ςιμα. Ο δεφτεροσ λόγοσ ζχει να κάνει με τθν απεικόνιςθ των αποτελεςμάτων. Ο διαςκορπιςτισ λειτοφργει παράλλθλα ςτθ διάταξθ αυτι και ςαν οκόνθ πάνω ςτθν οποία προβάλει ο βιντεοπροβολζασ. Πμωσ λόγω του γεγονότοσ ότι θ επιφάνεια, με τθν επαφι, κα εκπζμπει το υπζρυκρο φϊσ προσ τθν ςυγκεκριμζνθ πλευρά κρίνεται καλό να υπάρχει μια μικρι απόςταςθ ανάμεςα ςτθν επιφάνεια και το διαςκορπιςτι. Η επιλογι του κατάλλθλου διαςκορπιςτι δεν είναι εφκολθ διαδικαςία. Και αυτό διότι υπάρχουν πολλά εναλλακτικά υλικά τα οποία μποροφν να χρθςιμοποιθκοφν *Ραράτθμα Β +. Ζνα υλικό που ζχει χρθςιμοποιθκεί ςε πολλζσ ζρευνεσ, είναι το προϊόν Rosco Gray # Το υλικό αυτό ζχει πολφ καλζσ ιδιότθτεσ που βοθκοφν ςτθν απεικόνιςθ των αποτελεςμάτων από τον βιντεοπροβολζα. Ο διαςκορπιςτισ ςτθν περίπτωςθ που δεν χρθςιμοποιείτε καταλυτικι επιφάνεια τότε τοποκετείται κάτω από τθν επιφάνεια αλλθλεπίδραςθσ. Στθν αντίκετθ περίπτωςθ τοποκετείται πάνω από τθν καταλυτικι επιφάνεια. Πταν τοποκετθκεί πάνω από τθν καταλυτικι επιφάνεια λειτουργεί και ςαν προςτατευτικό ϊςτε να μθν καταςτρζφεται αυτι, ενϊ παράλλθλα δίνει μια πιο καλι αίςκθςθ ςτο χριςτθ κατά τθν αλλθλεπίδραςθ. Η επιλογι του καλφτερου διαςκορπιςτι για το ςφςτθμά μασ, ζγινε με βάςθ τθ ςφγκριςθ που παρουςιάηεται ςτο παράρτθμα Β. Από τθ ςφγκριςθ αυτι προκφπτει πωσ μια οικονομικι και πολφ καλι ποιοτικά λφςθ αποτελεί το ριηόχαρτο. Συνεπϊσ για το ςφςτθμα μασ κα επιλζξουμε να χρθςιμοποιιςουμε το υλικό αυτό Επιλογι κάμερασ. Η βαςικι απαίτθςθ κατά τθ χριςθ τθσ FTIR τεχνικισ, είναι να μπορεί ο αιςκθτιρασ τθσ κάμερασ να αντιλαμβάνεται το υπζρυκρο φϊσ. Η ευαιςκθςία του CMOS/CCD αιςκθτιρα τθσ 59

60 κάμερασ ςτο υπζρυκρο φϊσ ποικίλει. Οι επιμζρουσ τεχνικζσ ιδιότθτεσ τθσ κάμερασ δεν επθρεάηουν ςθμαντικά το ςφςτθμα. Μόλισ θ φωτογραφικι κάμερα, ςυλλάβει το υπζρυκρο φϊσ, θ απεικόνιςθ του ςυχνά παρουςιάηεται ωσ φωτεινό άςπρο ςθμείο, με μία ςκοφρα μπλε απόχρωςθ. Είναι καλό κατά τθν επιλογι τθσ κάμερασ, να βροφμε τον τφπο του αιςκθτιρα, και να ανακτιςουμε τα χαρακτθριςτικά του. Μαηί με τα υπόλοιπα χαρακτθριςτικά, ςυχνά παρουςιάηονται και τα φαςματικά χαρακτθριςτικά ευαιςκθςίασ. Συχνά εμπεριζχεται και ζνα γράφθμα ςτο οποίο παρουςιάηεται θ ευαιςκθςία του αιςκθτιρα ςε οριςμζνα μικθ κφματοσ. Διάγραμμα 3.2: Σα χαρακτθριςτικά φαςματικισ ευαιςκθςίασ τθσ κάμερασ χωρίσ να λαμβάνονται υπόψθ τα χαρακτθριςτικά του φακοφ και τα χαρακτθριςτικά τθσ φωτεινισ πθγισ. Ζνα ακόμθ ςθμαντικό ςθμείο ςτο οποίο πρζπει να εςτιάςουμε όςον αφορά ςτθν κάμερα είναι και ο ρυκμόσ ανανζωςθσ των καρζ. Ενϊ οι περιςςότερεσ USB κάμερεσ, είναι ικανζσ και μεταδίδουν εικόνεσ ςε ανάλυςθ VGA (640x480 pixels) με μία λογικι ανανζωςθ καρζ, ςυχνά παρουςιάηουν μία κακυςτζρθςθ. Εξαιτίασ αυτοφ, υπάρχει μια κακυςτζρθςθ ςτθν ανταπόκριςθ μιασ πολλαπλισ αφισ ςυςκευισ. Συνεπϊσ μια κάμερα με γρθγορότερο ρυκμό ανανζωςθσ των καρζ μπορεί να προςφζρει και μια καλφτερθ ανταπόκριςθ του ςυςτιματοσ. Για το λόγο αυτό και προτείνεται θ χριςθ μιασ FireWire κάμερασ. Χαρακτθριςτικό παράδειγμα, αποτελεί θ Fire-i τθσ Unibrain [Unibrain], που είναι ςχεδιαςμζνθ για τζτοια ςυςτιματα και επιπλζον παρουςιάηει μεγάλο ρυκμό ανανζωςθσ των καρζ. Ανάλογα με το μζγεκοσ τθσ επιφάνειασ, προτείνεται θ χριςθ μιασ κάμερασ που να λειτοφργει ςε VGA ανάλυςθ, για χάρθ τθσ ακρίβειασ. Το ποςοςτό των καρζ (Frame Rate) πρζπει να είναι τουλάχιςτον 30 καρζ ανά δευτερόλεπτο, επιτρζποντασ μια ομαλι αλλθλεπίδραςθ. Επειδι θ κάμερα είναι εξειδικευμζνθ και προορίηεται για αποκλειςτικά τζτοιου είδουσ χριςθ αποτελεί μια πολφ ακριβι επιλογι. Με βάςθ τα παραπάνω θ κάμερα που επιλζξαμε να χρθςιμοποιεί το πρωτότυπο μασ είναι μια USB (Logitech QuickCam Messenger Webcam) που χρθςιμοποιεί ζνα CCD αιςκθτιρα. Τα χαρακτθριςτικά φαςματικισ ευαιςκθςίασ παρουςιάηονται ςτθν Διάγραμμα 3.2. Οι περιςςότερεσ από τισ κάμερεσ που υπάρχουν ςυχνά χρθςιμοποιοφν κάποιο φίλτρο που εμποδίηει τθν υπζρυκρθ ακτινοβολία αποτρζποντασ τθν εικόνα από διαςτρζβλωςθ λόγω του περιβαλλοντικοφ φωτιςμοφ. Ππωσ είναι γνωςτό το υπζρυκρο φϊσ ςυνυπάρχει ςτον περιβαλλοντικό φωτιςμό. Συνεπϊσ μιασ και το φίλτρο αποτρζπει το υπζρυκρο φϊσ από το να φτάςει ςτον αιςκθτιρα τθσ κάμερασ, πρζπει να τον 60

61 αφαιρζςουμε. Σε οριςμζνεσ περιπτϊςεισ είναι ζνα αποςπϊμενο φίλτρο και βρίςκεται κάτω από το φακό, ενϊ ςε άλλεσ εφαρμόηεται ςαν βαφι πάνω ςτον αιςκθτιρα τθσ κάμερασ. Η κάμερα που χρθςιμοποιιςαμε, ανικει ςτθ δεφτερθ κατθγορία και ζχει ζνα αποςπϊμενο φίλτρο που βριςκόταν κολλθμζνο κάτω από το φακό το οποίο και αφαιρζςαμε. Μόλισ αφαιρζςουμε το φίλτρο θ προβαλλόμενθ εικόνα δεν είναι πλζον ορατι. Για να μεγιςτοποιιςουμε τθν απόδοςθ του ςυςτιματοσ ςτθ ςφλλθψθ του υπζρυκρου φωτόσ, προτείνεται θ χριςθ ενόσ (ακριβοφ) φίλτρου εφρουσ, το οποίο να ςυμπίπτει με το μικοσ κφματοσ των υπζρυκρων διόδων. Στο πρωτότυπο μασ χρθςιμοποιοφμε υπζρυκρεσ διόδουσ που ζχουν μικοσ κφματοσ 880 nm. Μια οικονομικότερθ λφςθ, είναι θ εφαρμογι πάνω από τον αιςκθτιρα τθσ κάμερασ, ενόσ τμιμα ενόσ υπερεκτεκειμζνου εμφανιςμζνου αρνθτικοφ που δρα με τον ίδιο περίπου τρόπο. Στο πρωτότυπο μασ εφαρμόςαμε δφο τμιματα για να ταιριάξουμε τα 880 nm των διόδων Επιλογι ςυςκευισ προβολισ. (Projector). Άλλο ζνα ςθμαντικό περιφερειακό του ςυςτιματοσ αποτελεί και ο βιντεοπροβολζασ (Projector), μιασ και αποτελεί τθν ςυςκευι απεικόνιςθσ των αποτελεςμάτων τθσ αλλθλεπίδραςθσ. Και αυτό διότι κατά τθ επιλογι τθσ τεχνικισ ζχει αποφαςιςτεί θ προβολι των αποτελεςμάτων να γίνεται ςτθν επιφάνεια ςτθν οποία κα αλλθλεπιδρά ο χριςτθσ. Με τον τρόπο αυτό επιτρζπεται ζνασ φυςικότεροσ τρόποσ αλλθλεπίδραςθσ. Κατά τθν επιλογι ενόσ ψθφιακοφ Projector, κρίνεται αναγκαία θ επιλογι τθν ανάλυςθ τθσ οποίασ αυτόσ κα ζχει. Ανάλογα με τον μζγεκοσ τθσ επιφάνειασ που κα γίνει θ απεικόνιςθ, προτείνεται θ χριςθ τουλάχιςτον ενόσ βιντεοπροβολζα με ανάλυςθ 1024x768 pixels (XVGA). Επιπλζον κατά τθν επιλογι του τφπου του projector, ψθφιακισ επεξεργαςίασ φωτόσ (DLP), ι οκόνθσ υγρϊν κρυςτάλλων (LCD), είναι ςθμαντικό να ελζγξουμε τθν αναλογία αντίκεςθσ, κακϊσ επίςθσ και το ποςοςτό τθσ φωτεινότθτασ (Brightness). Εξετάηοντασ οριςμζνουσ projector s μικρισ απόςταςθσ προβολισ, που υπάρχουν ςτθν αγορά, καταλιξαμε ςε ζνα πίνακα με ενδεικτικζσ τιμζσ. Από τουσ προτεινόμενουσ, ο 3M DMS 700, παρουςιάηεται ωσ θ καλφτερθ επιλογι από αυτζσ για το ςφςτθμα μασ. Ο ςυγκεκριμζνοσ projector είναι ικανόσ να προβάλει εικόνεσ με διαγϊνιο 102cm ςε απόςταςθ μικρότερθ από 50cm. Στο ςφςτθμα κα χρθςιμοποιθκεί ζνασ projector που μου παραχωρικθκε από το Τμιμα Μθχανικϊν Σχεδίαςθσ Ρροϊόντων και Συςτθμάτων. βιντεοπροβολζασ ανάλυςθ κόςτοσ 3M DMS x768 $ 2765 JVC DLA-SX21SU 1400x1050 $ NEC WT x768 $ 3999 Sanyo PLC-XL x768 $ 2900 Toshiba TDP-ET20U 854x768 $ 999 Toshiba TDP-EW x800 $ 1899 Πίνακασ 3.2: Ενδεικτικζσ τιμζσ μικρισ απόςταςθσ απεικόνιςθσ projector s και θ ανάλυςθ που προςφζρουν. 61

62 Η επιλογι του κατάλλθλου projector για τθν επιφάνεια πολλαπλισ αφισ δεν είναι εφκολθ υπόκεςθ. Στισ περιςςότερεσ περιπτϊςεισ, οι οικονομικοί projectors δεν είναι κατάλλθλοι διότι ζχουν μεγάλθ απόςταςθ απεικόνιςθσ. Βζβαια δίνεται θ δυνατότθτα τθσ χριςθσ ενόσ τζτοιο projector με τθν παράλλθλθ χριςθ κάποιου κακρζφτθ, ϊςτε να μειωκεί θ απόςταςθ προβολισ, αλλά με τον τρόπο αυτό μειϊνεται και θ απόδοςθ και θ φωτεινότθτα τθσ προβαλλόμενθσ εικόνασ. Ραράλλθλα υπάρχει και μία περιπλοκότθτα ςτο ςχεδιαςμό και τθν καταςκευι του ςυςτιματοσ [Robert]. Στθν περίπτωςθ τθσ χριςθσ κακρεπτϊν ςυνιςτάται θ χριςθ κακρεφτϊν μπροςτινισ επιφάνειασ, ϊςτε να αποτραπεί θ παραμόρφωςθ και διπλι εικόνα τθσ προβολισ. Κατά τθν ανάπτυξθ τθσ εργαςίασ μια ςθμαντικι αλλαγι παρουςιάςτθκε ςτον τρόπο απεικόνιςθσ των αποτελεςμάτων. Μια εναλλακτικι που παρουςιάςτθκε ερευνθτικά, χρθςιμοποιεί αντί για τθ δοκιμαςμζνθ μζκοδο του projector μια οκόνθ υγρϊν κρυςτάλλων (LCD), [Nuigroup]. Με τθν τεχνικι αυτι περιορίηεται πολφ θ δυςκολία τθσ τοποκζτθςθσ και τθσ ρφκμιςθσ του projector με τουσ κακρζπτεσ. Επιπλζον ςε ςυνδυαςμό με τθν τεχνικι του FTIR, μπορεί να καταςκευαςτεί μια πολφ λεπτι επιφάνεια. Ραράλλθλα οι οκόνεσ που υπάρχουν ςτο εμπόριο προςφζρουν αναλφςεισ εφάμιλλεσ των καλφτερων projector s με πολφ μικρότερο κόςτοσ. Το μειονζκτθμα που παρουςιάηεται κατά τθν εφαρμογι των LCD οκονϊν, ςε ςχζςθ με τουσ projector s είναι πϊσ δεν παρουςιάηουν τθν ίδια φωτεινότθτα. Αυτό μπορεί να διορκωκεί με πολλοφσ τρόπουσ, και χωρίσ ιδιαίτερο κόςτοσ, με τθ χριςθ μιασ οπίςκιασ φωτεινισ πθγισ (LED s). Βζβαια το μειονζκτθμα αυτό είναι πολφ μικρό ςε ςχζςθ με τα πλεονεκτιματα που προςφζρει θ μζκοδοσ αυτι. Για το λόγο αυτό και ζνα μεγάλο μζροσ των ερευνθτϊν μεταφζρουν το πεδίο τθσ ζρευνασ τουσ ςε ςυςτιματα με οκόνεσ LCD Τπζρυκρο Διάφραγμα. (Baffle). Ολοκλθρϊνοντασ με τα ςθμαντικά μζρθ του ςυςτιματοσ, κα αναφερκοφμε ςτο υπζρυκρο διάφραγμα που αναφζρκθκε παραπάνω, μιασ και αποτελεί ζνα ςθμαντικό μζροσ τθσ καταςκευισ. Το διάφραγμα που χρθςιμοποιείται ςτο ςφςτθμά, δεν είναι τίποτε άλλο από μια μαφρθ μονωτικι ταινία θ οποία, εφαρμόηεται ςτισ πλαϊνζσ πλευρζσ τθσ επιφανείασ. Η λειτουργία του είναι ουςιαςτικά θ απορρόφθςθ τθσ υπζρυκρθσ ακτινοβολίασ που κα διζφευγε ζξω από τθν επιφάνεια, ςτθν περίπτωςθ που θ γωνία πρόςπτωςθσ του ιταν μικρότερθ από τθν κρίςιμθ γωνία, όπωσ φαίνεται και ςτθν εικόνα 3.3. Το φάρδοσ του διαφράγματοσ, ςυνεπϊσ τθσ ταινίασ, είναι ςθμαντικό και επθρεάηει άμεςα το πόςο καλά κα λειτουργιςει το ςφςτθμα. Στθν εικόνα 3.3, όπου παρουςιάηεται θ ματαιωμζνθ ςυνολικι εςωτερικι αντανάκλαςθ, αν χρθςιμοποιιςουμε μεγαλφτερο διάφραγμα, τότε τόςο περιςςότερθ από τθν ακτινοβολία κα απορροφθκεί από αυτό και κα χακεί από το ςφςτθμα, που τθν χρειάηεται. Η χαμζνθ ακτινοβολία όμωσ κα βοθκοφςε το ςφςτθμα, μιασ και κατά τθν αφι ζνα μζροσ τθσ ακτινοβολίασ διαςκορπίηεται. Αντίκετα με τθ χριςθ μικρότερου διαφράγματοσ, οι ακτίνεσ με μικρι γωνία πρόπτωςθσ, δεν κα απορροφθκοφν και κα εξζλκουν τθσ επιφανείασ. Στθν περίπτωςθ αυτι κα ζχουμε ωσ αποτζλεςμα το φωτιςμό των χεριϊν του χριςτθ, πριν αυτόσ ακουμπιςει τθν επιφάνεια, ι τον υπερφωτιςμό τθσ κάμερασ. Για να μπορζςουμε να υπολογίςουμε το ακριβζσ πλάτοσ του διαφράγματοσ, απλά επιλφςαμε το νόμο του Snell s. Ακόμθ και αν ο δείκτθσ διάκλαςθσ αλλάηει ανάλογα με τθν κερμοκραςία, τθν πίεςθ και το μικοσ κφματοσ, οι παράγοντεσ αυτοί κεωροφνται μικροί και δεν λαμβάνονται υπόψθ. Οι διακλαςτικοί δείκτεσ, του αζρα και του ακριλικοφ είναι αντίςτοιχα, 1 για τον αζρα και 1.49 για το ακρυλικό, ςφμφωνα με το [MatWeb]. 62

63 Με βάςθ τισ τιμζσ αυτζσ, θ κρίςιμθ γωνία με τθν οποία το υπζρυκρο φϊσ διοχετεφεται από το ακριλικό ςτον αζρα, μπορεί να υπολογιςτεί αντικακιςτϊντασ ςτον τφπο. θ crit Air = arcsin Acrylicglass Με βάςθ τουσ υπολογιςμοφσ προκφπτει ότι θ κρίςιμθ γωνία για το ςφςτθμα που κα o καταςκευάςουμε είναι, θ = Γνωρίηοντασ ότι το πάχοσ τθσ επιφανείασ είναι 1cm, το πάχοσ του διαφράγματοσ κα υπολογιςτεί με βάςθ τθν εφαπτομζνθ. Με βάςθ τθν παρακάτω εξίςωςθ υπολογίςτθκε ότι το πάχοσ του διαφράγματοσ είναι περίπου 3.7mm. ςτθν περίπτωςθ αυτι επιλζχτθκε μια ταινία 5mm θ οποία και πλθςιάηει ςτισ απαιτοφμενεσ διαςτάςεισ και να είμαςτε ςίγουροι πωσ κα τθν καλφψουμε. Bafflewidth = tan(θ crit ) Screenthickness Ανάλυςθ ςυςτιματοσ, Σελικι φνκεςθ. Συνοψίηοντασ από όλεσ τισ κατθγορίεσ που αναλφκθκαν προκφπτει θ ςφνκεςθ του ςυςτιματοσ μασ. Επιλζγοντασ από τισ υπάρχουςεσ τεχνικζσ καταλιξαμε ςτθν επιλογι και τθν καταςκευι ενόσ FTIR ςυςτιματοσ. Με βάςθ τθν επιλογι αυτι, προχωριςαμε ςτθν επιλογι μιασ επιφάνειασ από ακρυλικό που κα χρθςίμευε ςαν βαςικι επιφάνεια αλλθλεπίδραςθσ. Η επιφάνεια αυτι είναι ζνα κομμάτι ακρυλικοφ διαςτάςεων 0.95m επί 0.75m. επόμενο βιμα είναι θ επιλογι του τρόπου με τον οποίο κα γίνει ο φωτιςμόσ τθσ επιφανείασ. Για να επιτφχουμε μια ομαλι αλλθλεπίδραςθ πρζπει να φωτίςουμε ςωςτά τθν επιφάνεια. Για το λόγο αυτό, επιλζξαμε τθ χριςθ 60 Led s, ομοιόμορφα τοποκετθμζνα ςτθν περίμετρο τθσ επιφανείασ. Συνεπϊσ τα Led s τοποκετικθκαν, 10 ςε κακεμία από τισ κάκετεσ πλευρζσ, και 20 ςτισ οριηόντιεσ. Επίςθσ για να επιτφχουμε τθ μζγιςτθ μεταβίβαςθ του φωτόσ ςτο εςωτερικό τθσ επιφανείασ, πρζπει τα LED s να εφάπτονται με τθν επιφάνεια *Κεφαλαίο 4 ο ]. Η κάμερα που επιλζχτθκε να χρθςιμοποιθκεί για το ςφςτθμα μασ είναι μια κοινι USB κάμερα, με ανάλυςθ 640 x 480 Pixel ςτα 30 Fps. Η κάμερα ζχει υποςτεί τισ αναγκαίεσ αλλαγζσ ϊςτε να μπορεί να αντιλαμβάνεται το υπζρυκρο φϊσ. Σαν μζςο απεικόνιςθσ κρίνεται αναγκαία θ χριςθ ενόσ βιντεοπροβολζα, τον οποίο δανειςτικαμε από το εργαςτιριο. Η ανάλυςθ του βιντεοπροβολζα είναι 1024x768 pixel s. Άλλο ζνα ςθμαντικό μζροσ του ςυςτιματοσ μασ είναι ο διαςκορπιςτισ που αποτελεί παράλλθλα και τθν επιφάνεια απεικόνιςθσ, και όπωσ ζχει προαναφερκεί επιλζχτθκε θ χριςθ ριηόχαρτου. Ο υπολογιςτισ που χρθςιμοποιικθκε ςτο ςφςτθμα είναι ζνασ φορθτόσ υπολογιςτισ, ο οποίοσ δεν είναι μόνιμα ςυνδεδεμζνοσ με αυτό. Αυτό αναφζρεται για να δθλϊςει τθν ευκολία τθσ παραμετροποίθςθσ οποιουδιποτε μζρουσ του ςυςτιματοσ, ακόμθ και του πιο βαςικοφ. Οι απαιτιςεισ του ςυςτιματοσ ςε επεξεργαςτικι ιςχφ δεν είναι μεγάλεσ ςυνεπϊσ το ςφςτθμα δεν παρουςιάηει ςθμαντικζσ κακυςτεριςεισ. Ο υπολογιςτισ αποτελείται από ζνα επεξεργαςτι Intel Core 2 Duo 7200, που λειτουργεί ςτα 2 GHz. Επίςθσ ςυμπεριλαμβάνει και 1 GB μνιμθσ, και 160 GB χωρθτικότθτασ ςκλθρό δίςκο. Το λειτουργικό ςφςτθμα του είναι Windows XP GR. Η επιλογι ενόσ διαφορετικοφ ςυςτιματοσ μπορεί να 63

64 γίνει μιασ και το λογιςμικό που χρθςιμοποιικθκε για τθν ανίχνευςθ τθσ αφισ μπορεί να λειτουργιςει και κάτω από αλλά λειτουργικά ςυςτιματα. Επίςθσ το υπολογιςτικό ςφςτθμα είναι τυπικό μιασ και μπορεί να χρθςιμοποιθκεί κάποιο άλλο αντίςτοιχο ι και καλφτερο αυτοφ. Στθν εικόνα 3.8 παρουςιάηεται μια ςυνολικι απεικόνιςθ του ςυςτιματοσ, ςτθν οποία εμφανίηονται όλα τα περιφερικά του. Μποροφμε να παρατθριςουμε τθν USB κάμερα, τον βιντεοπροβολζα και τον κακρζπτθ. Οι διαςτάςεισ του κουτιοφ που εμπεριζχουν όλα τα περιφερικά είναι 100cm x 90cm x 85cm. Οι πραγματικζσ διαςτάςεισ τθσ επιφάνειασ αλλθλεπίδραςθσ και παράλλθλα τθσ επιφάνεια απεικόνιςθσ είναι 95cm x 75cm. Ραράλλθλα ςτθν εικόνα 3.7 μποροφμε να παρατθριςουμε το ςφνολό των LED όπωσ αυτά είναι τοποκετθμζνα και ςυνδεδεμζνα ςτισ πλευρζσ τθσ επιφάνειασ. Εικόνα 3.7: Σο βαςικά εξαρτιματα τθσ επιφάνειασ πολλαπλισ αφισ. 64

65 Εικόνα 3.8: Σελικι μορφι του ςυςτιματοσ και των περιφερειακϊν του Ανάλυςθ κόςτουσ ςυςτιματοσ. Η καταςκευι ενόσ ςυςτιματοσ που υποςτθρίηει πολλαπλι αφι, δεν είναι ιδιαίτερα ακριβι ςε ςχζςθ με αυτά που μπορεί να προςφζρει. Αφοφ αναλφςαμε κάκε τμιμα του ςυςτιματοσ ξεχωριςτά και καταλιξαμε ςτθν καλφτερθ επιλογι για κακζνα από αυτά μποροφμε να αναφζρουμε ζνα τυπικό κόςτοσ για το ςφςτθμα. Συνεπϊσ αν ςυνοψίςουμε τα παραπάνω μποροφμε να ςυγκεντρϊςουμε ςε ζνα πίνακα το γενικότερο κόςτοσ τθσ καταςκευισ, και κατά ςυνζπεια το κόςτοσ καταςκευισ του πρωτοτφπου. Οι τιμζσ που αναφζρονται ςε οριςμζνα από τα τμιματα τθσ καταςκευισ είναι τυπικζσ τθσ περιόδου που ζγινε θ καταςκευι του πρωτοτφπου. Τμιμα Τιμι Ακριλικό Φφλο ( cm) 80 Φίλο ριηόχαρτο (Diffuser) 15 Καταςκευι πλαιςίου 100 Καταςκευι Ξφλινου κουτιοφ 250 Βιντεοπροβολζασ (Projector) - USB Κάμερα 25 Υπζρυκροι δίοδοι (IR LED s) 80 Υπολογιςτισ 1100 Συνολικό κόςτοσ 1650 Πίνακασ 3.3: Κόςτοσ περιφερειακϊν ςε Euro s 65

66 Κεφάλαιο 4 ο Καταςκευι Ρρωτοτφπου. Στο κεφάλαιο αυτό γίνεται μία λεπτομερισ καταγραφι του τρόπου με τον οποίο καταςκευάςτθκε το πρωτότυπο. Ραράλλθλα παρακζτονται όλεσ οι τεχνικζσ πλθροφορίεσ που παρουςιάςτθκαν ςτθν εργαςία για το κάκε υλικό ξεχωριςτά. Ρρζπει να τονιςτεί πϊσ ςτο κεφάλαιο αυτό παρουςιάηεται ζνασ τρόποσ καταςκευισ μιασ επιφάνειασ πολλαπλισ αφισ και όχι ο μοναδικόσ τρόποσ. Υπάρχουν πολλοί εναλλακτικοί τρόποι που μπορεί να ακολουκιςει κάποιοσ ϊςτε να επιτφχει το επικυμθτό αποτζλεςμα 66

67 4.1. Απαιτοφμενα υλικά. Τα υλικά τα που χρειάηονται για τθν καταςκευι του ςυςτιματοσ τα προμθκευτικαμε από ςυνοικιακά καταςτιματα και δεν αποτελοφν προϊόντα υψθλισ τεχνολογίασ. Επίςθσ πρζπει να αναφερκεί πωσ τα απαιτοφμενα εργαλεία για τθν καταςκευι δεν είναι δυςεφρετα. Το δυςκολότερο μζροσ τθσ καταςκευισ αποτζλεςε το κουτί μζςα ςτο οποίο ςτεγάςτθκαν όλα τα επιμζρθ ςτοιχεία του ςυςτιματοσ. Η καταςκευι του κουτιοφ όμωσ δεν κρίνεται αναγκαία για ζνα ςφςτθμα που βαςίηεται ςτθν τεχνικι FTIR. Η καταςκευι του κουτιοφ ζγινε μόνο για λόγουσ αιςκθτικοφσ και για τθν ευκολότερθ μεταφορά του. Εργαλεία που κα χρειαςτοφμε. Ζνα κατςαβίδι με ίςιο κεφάλι Ζνα κατςαβίδι με ςταυρό. Ζνα κοπίδι ακριβείασ. Ζνα πιςτόλι κερμόκολλασ. Υλικά που κα χρθςιμοποιιςουμε. Ζνα φφλο ακρυλικό γνωςτό και ωσ Plexiglas. Διόδουσ υπζρυκρου φωτόσ, γνωςτά και ωσ IR LED s. Μία Webcam. Φωτογραφικά αρνθτικά εμφανιςμζνα. Μερικά μζτρα καλϊδιο. Ζνα κακρζπτθ. Θερμόκολλα. Συνδετικό καλωδίων (κλζμα). Μία επιφάνεια προβολισ, ριηόχαρτο Ανάλυςθ Εργαςιϊν - Χρονοδιάγραμμα. Αφοφ ςυγκεντρϊςουμε τα παραπάνω υλικά μποροφμε να ξεκινιςουμε τθν καταςκευι του ςυςτιματοσ θ οποία χωρίηεται ςε ζξι βαςικοφσ τομείσ. Τθν τροποποίθςθ τθσ κάμερασ. Μία κανονικι webcam δεν ζχει τθ δυνατότθτα να ςυλλαμβάνει το υπζρυκρο φϊσ, μιασ και ζχει ενςωματωμζνο ζνα υπζρυκρο φίλτρο. Τθν επεξεργαςία του ακρυλικοφ. Το ακρυλικό πρζπει να υποςτεί μια επεξεργαςία ϊςτε να γυαλιςτοφν οι πλευρζσ του ϊςτε να γίνεται ανεμπόδιςτα θ διοχζτευςθ του υπζρυκρου φωτόσ ςτο εςωτερικό τθσ επιφανείασ. Τθν καταςκευι του πλαιςίου. Ζνα πλαίςιο πρζπει να καταςκευαςτεί που κα περικλείει το ακρυλικό και ςτο εςωτερικό του κα τοποκετθκοφν τα LED s που απαιτοφνται. Τθν καταςκευι του κουτιοφ. Για να λειτουργιςει το ςφςτθμα, πρζπει να ςυνδεκοφν και οριςμζνα περιφερειακά. Αυτά μποροφν να είναι αυτόνομα, αλλά κρίνεται καλφτερθ θ καταςκευι ενόσ κουτιοφ για τθν τοποκζτθςθ τουσ που κα διευκολφνει 67

68 τθ μεταφορά και τθ ρφκμιςθ τουσ ϊςτε να μθν επθρεάηονται από εξωτερικοφσ παράγοντεσ. Η τεχνικι δεν απαιτεί τθν καταςκευι του, για τθν λειτουργία τθσ. Τθ ςφνδεςθ των θλεκτρονικϊν. Στον τομζα αυτό παρακζτουμε τθν ςυνδεςμολογία των LED s, κακϊσ επίςθσ και τθν ςφνδεςθ τουσ με τθν παροχι του ρεφματοσ. Τθν τοποκζτθςθ του Projector. Εδϊ κα δοκοφν πλθροφορίεσ, για τα υλικά που μποροφν να χρθςιμοποιθκοφν ςαν επιφάνειεσ προβολισ, αλλά και παράλλθλα κα παρουςιαςτεί ζνασ ςφντομοσ τρόποσ για το πϊσ μπορεί να καταςκευαςτεί μια καταλυτικι επιφάνεια από ςιλικόνθ Σροποποίθςθ τθσ κάμερασ. Η τροποποίθςθ τθσ κάμερασ γίνεται με ςκοπό να μπορεί αυτι να αντιλαμβάνεται τα υπζρυκρα ςθμεία που κα δθμιουργοφνται ςτα ςθμεία αφισ. Το υπζρυκρο φϊσ δεν είναι ορατό ςτο υπζρυκρο φϊσ αλλά βρίςκεται διάχυτο παντοφ. Οριςμζνεσ κάμερεσ, μποροφν να ανιχνεφςουν ζνα ποςοςτό τθσ υπζρυκρθσ ακτινοβολίασ, αλλά δεν είναι αρκετι για τθν πραγματοποίθςθ τθσ ανίχνευςθσ που επικυμοφμε. Ουςιαςτικά όλεσ οι κάμερεσ ζχουν τθ δυνατότθτα να ανιχνεφςουν υπζρυκρθ ακτινοβολία, αλλά αυτι θ δυνατότθτα ζχει αναςταλεί με τθ χριςθ ενόσ φίλτρου που τθν μπλοκάρει. Συνεπϊσ πρζπει να αφαιρζςουμε το φίλτρο από τθν κάμερα. Το φίλτρο μπορεί να βρίςκεται είτε κάτω από τον φακό τθσ κάμερασ είτε προςκολλθμζνοσ ςε αυτόν. Η αφαίρεςθ του φίλτρου μπορεί να γίνει με δφο τρόπου. Είτε να αφαιρζςουμε το φίλτρο από τον φακό τθσ κάμερασ είτε να αντικαταςτιςουμε τον φακό με ζνα νζο που δεν περιζχει φίλτρο. Σε περίπτωςθ που κελιςουμε να αφαιρζςουμε το φίλτρο που είναι προςκολλθμζνο ςτθν κάμερα πρζπει να είμαςτε πολφ προςεκτικοί ϊςτε να μθν χαράξουμε τον φακό. Σε οριςμζνεσ περιπτϊςεισ θ αφαίρεςθ του φίλτρου είναι αδφνατθ μιασ και αυτό είναι κολλθμζνο ςτο φακό. Στθν περίπτωςθ αυτι κρίνεται καλφτερο να αφαιρζςουμε το φακό και να τον αντικαταςτιςουμε με ζνα νζο που δεν ζχει φίλτρο προςκολλθμζνο πάνω του. Στισ περιςςότερεσ περιπτϊςεισ το φίλτρο είναι ξεχωριςτό και θ διαδικαςία τθσ αφαίρεςθσ εφκολθ. Εικόνα 4.1: Νζοσ φακόσ που δεν ενςωματϊνει υπζρυκρο φίλτρο. Στο ςφςτθμα που καταςκευάηουμε χρθςιμοποιοφμε μια κάμερα QuickCam τθσ Logitech το φίλτρο τθσ οποίασ ιταν πολφ εφκολο να αφαιρεκεί, μιασ και βριςκόταν εγκατεςτθμζνο κάτω από το φακό. Με τθν τροποποίθςθ αυτι, θ κάμερα είναι τϊρα ςε κζςθ να αντιλαμβάνεται τόςο το φυςικό φϊσ όςο και το υπζρυκρο. Στο ςφςτθμα μασ όμωσ δεν επικυμοφμε θ κάμερα να αντιλαμβάνεται το φυςικό φϊσ μιασ και δεν μασ χρθςιμεφει αλλά μόνο το υπζρυκρο. 68

69 Για το λόγο αυτό πρζπει να τοποκετιςουμε ζνα φίλτρο το οποίο να μπλοκάρει το φυςικό φϊσ, και να επιτρζπει τθ διζλευςθ μόνο του υπζρυκρου. Για τθ χριςθ αυτι υπάρχουν πολλά υλικά που μποροφμε να χρθςιμοποιιςουμε. Μάλιςτα υπάρχουν και πολλά όμοια φίλτρα ςτο εμπόριο που μποροφν να χρθςιμοποιθκοφν. Υπάρχουν όμωσ και άλλεσ πιο οικονομικζσ και εξίςου αποδοτικζσ λφςεισ. Μποροφμε να χρθςιμοποιιςουμε το πλαςτικό φίλτρο μπροςτά που βρίςκεται μπροςτά από το τθλεκοντρόλ. Ραράλλθλα μποροφμε να χρθςιμοποιιςουμε και ζνα ςτρϊμα από φωτογραφικά αρνθτικά. Εικόνα 4.1: Ειδικό φίλτρο που επιτρζπει μόνο ςε οριςμζνο εφροσ ςυχνότθτασ υπζρυκρου φωτόσ τθ διζλευςθ. Ζνα εξειδικευμζνο φίλτρο υπζρυκρου φωτόσ, που μποροφμε να βροφμε ςτα περιςςότερα φωτογραφικά καταςτιματα, είναι ζνα φίλτρο το οποίο επιτρζπει μια ςυγκεκριμζνθ ςυχνότθτα (760nm, ζωσ 1000nm), από ακτινοβολία να περάςει. Συνεπϊσ αποκόπτει όλο το φϊσ εκτόσ από το επικυμθτό εφροσ και αποτελεί τθν καλφτερθ επιλογι. Με τθν επιλογι αυτι μποροφμε να ζχουμε εξειδικευμζνθ λφςθ μιασ και μποροφμε να περιορίςουμε ςθμαντικά το ανιχνεφςιμο φϊσ. Στθν περίπτωςθ του πρωτοτφπου που χρθςιμοποιοφμε διόδουσ με εφροσ τα 880nm μποροφμε να χρθςιμοποιιςουμε και ζνα αντίςτοιχο φίλτρο. Εικόνα 4.2: Όψθ του υπζρυκροφ LED που χρθςιμοποιείται ςτα τθλεχειριςτιρια. Μια άλλθ εναλλακτικι αποτελεί το φίλτρο που βρίςκεται ςε κάκε τθλεχειριςτιριο. Είναι ζνα ςκοφρο θμιδιάφανο πλαςτικό που βρίςκεται ςτθν κορυφι του χειριςτθρίου. Το φίλτρο αυτό λειτουργεί με τον ίδιο τρόπο απλά είναι πολφ δφςκολο να το επεξεργαςτοφμε. Λόγο τθσ κζςθσ του και τθσ λειτουργίασ του ςυνικωσ ζχει ζνα περίπλοκο ςχιμα και δεν είναι εφκολο να εφαρμοςτεί ςτο φακό τθσ κάμερασ. 69

70 Εικόνα 4.3: Φωτογραφικά αρνθτικά. Συνεπϊσ λόγο του μικροφ προχπολογιςμοφ κα ςτραφοφμε ςε μία οικονομικι λφςθ που προςφζρει ικανοποιθτικά αποτελζςματα. Θα χρθςιμοποιιςουμε μερικζσ ςτρϊςεισ από εμφανιςμζνο φωτογραφικό αρνθτικό. Το τμιμα αυτό του αρνθτικοφ βρίςκεται ανάμεςα ςτισ εμφανιςμζνεσ ςτάςεισ και ςυνικωσ ςτθν αρχι και το τζλοσ του φιλμ. Το τμιμα αυτό του φιλμ είναι πολφ ςκοφρο. Η επιλογι τουσ ςαν φίλτρο αποτελεί μια πολφ καλι λφςθ. Στθν περίπτωςθ που επιλζξουμε αυτι τθ λφςθ, πρζπει να γνωρίηουμε πωσ όςο περιςςότερεσ ςτρϊςεισ χρθςιμοποιιςουμε τόςο λιγότερο φαίνονται τα ςθμεία επαφισ. Τα κομμάτια του φιλμ τοποκετοφνται είτε μπροςτά είτε πίςω από το φακό τθσ κάμερασ. Συνεπϊσ αφοφ αφαιρζςουμε το φίλτρο των υπερφκρων και τοποκετιςουμε το φίλτρο που επιτρζπει μόνο υπζρυκρεσ τότε μποροφνε να κάνουμε ζνα πείραμα ϊςτε να βεβαιωκοφμε πωσ θ διαδικαςία ολοκλθρϊκθκε με επιτυχία. Αν ελζγξουμε ζνα χαρτονόμιςμα με τθν τροποποιθμζνθ κάμερα, κα πρζπει να ζχει τθν όψθ που φαίνεται ςτθν εικόνα 5. Εικόνα 4.4: Ζνα χαρτονόμιςμα των 50 euro, όπωσ φαίνεται με τθν τροποποιθμζνθ κάμερα. Ραράλλθλα αν κοιτάξουμε με τθν κάμερα ζνα μπουκάλι με ζνα ςυγκεκριμζνο αναψυκτικό (coca cola) παρατθροφμε πωσ θ Coca cola δεν ζχει το ςφνθκεσ καφζ χρωματιςμό, αλλά είναι διάφανθ. 70

71 Εικόνα 4.5: Ζνα μπουκάλι Coca cola όπωσ φαίνεται με τθν κάμερα του πρωτοτφπου Επεξεργαςία του ακρυλικοφ. Ππωσ προείπαμε θ επιφάνεια τθσ αλλθλεπίδραςθσ είναι ζνα ακρυλικό υλικό διαςτάςεων 95x75 cm, και πάχουσ 1 cm. Το ακρυλικό είναι θ επιφάνεια μζςα ςτθν οποία κα αντανακλάται θ υπζρυκρθ ακτινοβολία. Το υλικό που επιλζκτικε είναι ιςχυρό και λειτουργεί πολφ καλά ςαν οπτικόσ κυματοδθγόσ. Μποροφμε να χρθςιμοποιιςουμε και άλλα υλικά για τθν επιφάνεια, αλλά το ακρυλικό αποτελεί τθν καλφτερθ λφςθ για ζνα ςφςτθμα FTIR. Μία επιλογι αποτελεί και το πολυκαρβονικό υλικό αλλά οι ιδιότθτεσ του ωσ οπτικόσ κυματοδθγόσ είναι αρκετά χειρότερεσ. Το ακρυλικό μποροφμε να το προμθκευτοφμε από όλα τα καταςτιματα με τηάμια. Οριςμζνα καταςτιματα, μποροφν να επεξεργαςτοφν το ακρυλικό, όπωσ κα εξθγιςουμε πιο κάτω. Ουςιαςτικά θ επεξεργαςία ςτθν οποία κα το υποβάλουμε ζχει να κάνει με τθν λείανςθ των πλευρϊν ϊςτε να επιτρζπετε ανεμπόδιςτα θ διοχζτευςθ όςο το δυνατόν περιςςότερθσ υπζρυκρθσ ακτινοβολίασ ςτο εςωτερικό τθσ επιφανείασ. Ρριν φτάςουμε ςτο ςτάδιο αυτό πρζπει να αποφαςίςουμε για τισ διαςτάςεισ τθσ επιφανείασ. Αν ενδιαφερόμαςτε να καταςκευάςουμε μια ευρεία οκόνθ (16:9), ι μια κανονικι (4:3) πρζπει να υπολογίςουμε τισ κατάλλθλεσ διαςτάςεισ. Στθν περίπτωςθ μασ επιλζγουμε μια ευρεία οκόνθ 16:9. Συνεπϊσ οι διαςτάςεισ που κα προκφψουν κα είναι 95x75. Το πάχοσ του ακρυλικοφ πρζπει να είναι τζτοιο ϊςτε όταν πιζηουμε ςτθν μζςθ τθσ επιφανείασ να μθν λυγίηει. Επιπλζων το πάχοσ πρζπει να είναι τουλάχιςτον 8mm, μιασ και το πάχοσ των LED που κα χρθςιμοποιθκοφν είναι 5mm. Γι το λόγο αυτό και ςτο ςφςτθμά μασ επιλζξαμε θ επιφάνεια να ζχει πάχοσ 1cm. Το ακριλικό κατά τθν αγορά του ζχει μια προςτατευτικι επζνδυςθ ςτισ επιφάνειεσ του, και προτείνεται αυτζσ οι επενδφςεισ να βγουν μόνο κατά τθν τελικι τοποκζτθςθ του ςτο ςφςτθμα όπωσ φαίνεται ςτθν εικόνα 4.7. Αυτό προτείνεται διότι το ακρυλικό μπορεί πολφ εφκολα να γρατηουνιςτεί. Η επεξεργαςία μπορεί να γίνει είτε με το χζρι είτε με τθ χριςθ κάποιου εργαλείου. Ο ςκοπόσ είναι να κάνουμε τισ πλευρζσ του ακρυλικοφ όςο το δυνατόν πιο διαφανείσ. Αυτό κα το επιτφχουμε με τθ διαδοχικι λείανςθ με γυαλόχαρτα. Ο τρόποσ γυαλίςματοσ ζχει ωσ εξισ ξεκινάμε με το πιο τραχφ γυαλόχαρτο και ςυνεχίςουμε με το πιο λείο. Για να μθν αλλοιϊςουμε τθν κάκετθ γωνία τθσ επιφάνειασ και δθμιουργιςουμε καμπυλότθτα ςτισ ακμζσ, πρζπει να τοποκετοφμε το γυαλόχαρτο ςε μία επίπεδθ επιφάνεια και να το χειριηόμαςτε με αυτι. Μποροφμε να το τυλίξουμε ςε ζνα τμιμα από ξφλο ϊςτε να μποροφμε να το χειριηόμαςτε και καλφτερα. 71

72 Εικόνα 4.6: Σο ακρυλικό ζτοιμο για τθν επεξεργαςία. Κατά τθ διάρκεια τθσ λείανςθσ μποροφμε να χρθςιμοποιιςουμε λάδι ςαν λιπαντικό ϊςτε να ζχουμε ακόμθ καλφτερα αποτελζςματα. Μόλισ τελειϊςουμε τθν επεξεργαςία μποροφμε να περάςουμε ζνα τελευταίο χζρι με κάποιο γυαλιςτικό επιφανειϊν, και ζνα πανί. Εικόνα 4.7: Επεξεργαςία ακρυλικοφ. Η επεξεργαςία πρζπει να γίνει και ςτισ τζςςερεισ πλευρζσ ομοιόμορφα μίασ και κα τοποκετιςουμε LED s και ςτισ τζςςερεισ. 72

73 Εικόνα 4.8: Η επιφάνεια του ακρυλικοφ πριν και μετά τθν επεξεργαςία Καταςκευι του πλαιςίου. Αφοφ ολοκλθρϊςαμε με τθν επεξεργαςία τθσ επιφανείασ πρζπει να καταςκευάςουμε το πλαίςιο το οποίο κα ςτεγάςει τα LED s τα οποία κα τθν φωτίςουν. Το πλαίςιο μπορεί να καταςκευαςτεί από μια ποικιλία υλικϊν. Στθν περίπτωςθ μασ επιλζξαμε τθν καταςκευι του πλαιςίου από ξφλο λόγο τθσ αιςκθτικισ του αξίασ αλλά και τθσ ευκολίασ ςτθν κατεργαςία. Το πλαίςιο ςχεδιάςτθκε με τζτοιο τρόπο ϊςτε να μπορεί να ςυγκρατεί ςτακερά το ακρυλικό και παράλλθλα να υπάρχει αρκετόσ χϊροσ ϊςτε να τοποκετθκοφν τα LED s. Μια τομι τθσ επιφανείασ εμφανίηεται ςτθν παρακάτω εικόνα Εικόνα 4.9: Σομι του πλαιςίου τθσ επιφανείασ. 73

74 Ππωσ βλζπουμε ςτθν παραπάνω εικόνα υπάρχει αρκετόσ χϊροσ ανάμεςα ςτο πλαίςιο και το ακρυλικό που επιτρζπουν τθν τοποκζτθςθ των LED κακϊσ και των καλωδίων. Το πθχάκι τοποκετείται τελευταίο και είναι αυτό που ςυγκρατεί το ακρυλικό ςτακερό ςτθ κζςθ του Καταςκευι του κουτιοφ. Ππωσ προείπαμε θ τεχνικι του FTIR δεν επθρεάηεται άμεςα από εξωτερικοφσ παράγοντεσ, όπωσ το φϊσ και ςυνεπϊσ θ καταςκευι ενόσ κουτιοφ που κα τθν προςτατεφει δεν κρίνεται αναγκαία. Πμωσ με τον τρόπο αυτό πρζπει να επανατοποκετοφμε τα περιφερειακά που είναι απαραίτθτα για τθ λειτουργία τθσ επιφανείασ, όπωσ θ κάμερα και ο projector, κάκε φορά που μετακινοφμε το ςφςτθμα. Το ςθμαντικότερο πρόβλθμα που πθγάηει από τθν παραπάνω παρατιρθςθ είναι ότι πρζπει να ρυκμίηουμε κάκε φορά τισ παραμζτρουσ ϊςτε να ζχουμε ζνα πλιρωσ λειτουργικό ςφςτθμα. Για το λόγο αυτό και επιλζξαμε να καταςκευάςουμε ζνα κουτί ςτο οποίο κα ςτεγάηονται όλα τα περιφερειακά, και παράλλθλα να προςτατεφονται.το κουτί αποφαςίςαμε να το καταςκευάςουμε από το ίδιο υλικό που είναι καταςκευαςμζνο και το πλαίςιο, ϊςτε να ζχουν μία ομοιομορφία. Η επιλογι ξφλου για τθν καταςκευι του κουτιοφ προςφζρει και ζνα πιο καλό αιςκθτικό αποτζλεςμα. Οι διαςτάςεισ του κουτιοφ υπολογίςτθκαν με βάςθ τισ εργαςιακζσ απαιτιςεισ του ςυςτιματοσ. Το πρωτότυπο πρζπει να μποροφν να το χειρίηονται περιςςότερο από ζνα άτομα εφκολα. Ραράλλθλα, λάβαμε ςαν μζτρο τθ διάςταςθ τθσ ακρυλικισ επιφάνειασ, και τθσ ξφλινθσ κορνίηασ, που περιζχει τα LED. Συνεπϊσ οι τελικζσ διαςτάςεισ του κουτιοφ είναι 115 εκατοςτά μικοσ και 85 εκατοςτά φάρδοσ. Το φψοσ του κουτοφ υπολογίςτθκε και αυτό με βάςθ τθν χριςθ που κα είχε το πρωτότυπο. Επειδι το πρωτότυπο κα λειτουργιςει και ςαν ςυςκευι παρουςίαςθσ, το φψοσ του πρζπει να είναι τζτοιο ϊςτε να είναι εφκολθ θ αλλθλεπίδραςθ με αυτό όταν ο χριςτθσ κα είναι όρκιοσ. Συνεπϊσ τα 90 εκατοςτά φψουσ, κρίνονται ικανοποιθτικά, για το ςκοπό αυτό φνδεςθ των θλεκτρονικϊν. Η ςφνδεςθ των LED s, δεν παρουςίαςε ςθμαντικά προβλιματα. Το τελικό ςφςτθμα αποτελείται ςυνολικά από 60 LED s. Αρχικά και κατά τα πρϊτα πειράματα χρθςιμοποιιςαμε 20 LED s, αλλά τα αποτελζςματα δεν ιταν ικανοποιθτικά. Αυτό εν μζρει οφείλεται ςτθ λανκαςμζνθ επιλογι τροφοδοςίασ. Η διάταξθ των LED, ζγινε με τζτοιο τρόπο ϊςτε να φωτίςουμε ομοιόμορφα όλεσ τισ περιοχζσ του ακρυλικοφ, ϊςτε να προςφζρουμε μια όςον το δυνατόν καλφτερθ ανίχνευςθ και από όλεσ τισ πλευρζσ. Για το λόγο αυτό και επιλζξαμε να προςκζςουμε και τα επιπλζων LED s. Με τον τρόπο αυτό ζχουμε πολφ πιο κακαρά ςθμεία επαφισ, και μειϊνεται και θ ανάγκθ για τθ χριςθ καταλυτικισ επιφάνειασ. Για να επιτφχουμε των ομοιόμορφο φωτιςμό τθσ επιφανείασ, αποφαςίςαμε να τοποκετιςουμε από 20 LED s ςτισ δφο οριηόντιεσ πλευρζσ και από 10 ςτισ δφο κάκετεσ. Τα LED ςυνδζκθκαν παράλλθλα, ϊςτε αν κάποιο από αυτά καεί να μθν επθρεάηει τα υπόλοιπα. Ραράλλθλα οι δίοδοι χωρίςτθκαν ςε τζςςερα ξεχωριςτά τμιματα και δεν ςυνδζκθκαν όλα μαηί ϊςτε να είναι πιο εφκολθ θ τοποκζτθςθ τουσ ςτο πλαίςιο όπωσ φαίνεται ςτθν εικόνα 3.7. Τα LED κολλικθκαν όλα με καλάι πάνω ςτο καλϊδιο ςχθματίηοντασ μία μονοκόμματθ ςειρά, το κάκε τμιμα ξεχωριςτά. Το καλάι είναι ζνα πολφ εφκαμπτο "ςφρμα" του οποίου θ ςφςταςθ αποτελείται 74

75 από ψευδάργυρο και μόλυβδο. Πταν ζρκει ςε επαφι με τθν κερμότθτα λιϊνει και ζτςι μποροφμε να πραγματοποιιςουμε τθν κόλλθςθ μεταξφ αυτοφ και ενόσ μετάλλου. Εδϊ ςυναντάμε διαφορετικζσ ποιότθτεσ ανάλογα με το ποςοςτό των δυο ςυςτατικϊν του. Η κόλλθςθ με καλάι είναι μια ςχετικι εφκολθ διαδικαςία. Το καλϊδιο που επιλζχτθκε είναι πλακζ, ϊςτε να μασ διευκολφνει τθν καταςκευι. Στο ςθμείο που κζλαμε να τοποκετιςουμε το LED, απλά αφαιροφςαμε τθ μόνωςθ από τα δφο τμιματα του καλωδίου και κολλοφςαμε τα LED με καλάι. Το δυςκολότερο τμιμα τθσ καταςκευισ αποτζλεςε θ ςυνδεςμολογία των θλεκτρονικϊν, και ειδικότερα θ τροφοδότθςθ τουσ με ρεφμα. Αυτό διότι το ςφςτθμα απαιτοφςε τθν παροχι λίγων Volt με αντίςτοιχα πολλά Amber. Υπάρχουν πολλοί τρόποι για να τροφοδοτιςουμε τα LED s, όπωσ με τθ χριςθ μπαταρίασ, μζςο τθσ κφρασ USB, θ ακόμθ και μζςω εξωτερικοφ μεταςχθματιςτι. Ραράλλθλα μποροφμε να ςυνδζςουμε τα LED s άμεςα ςτθ κφρα ATX τθσ μθτρικισ του υπολογιςτι μασ. Στο ςφςτθμα μασ χρθςιμοποιοφμε LED των 100μΑ, και για το λόγο αυτό χρειαηόμαςτε μια καλι πθγι τροφοδοςίασ. Τα LED που χρθςιμοποιιςαμε, είναι τα SFH 485 τθσ Osram. Χαρακτθριςτικά να αναφζρουμε πωσ το πάχοσ τουσ είναι 5mm με μικοσ κφματοσ 880nm,και για τθν τροφοδοςία τουσ χρειάηονται 100μΑ, ςτα 1,8V και είναι ιδιαίτερα αποδοτικά. Συνεπϊσ οι ενεργειακζσ απαιτιςεισ του ςυςτιματοσ μιασ και τα LED είναι ςυνδεδεμζνα παράλλθλα, είναι 6A ςτα 1.8V. Κατά τθ ςυνδεςμολογία των LED πρζπει να αναφζρουμε πωσ το κοντό ςτζλεχοσ αποτελεί τον αρνθτικό ενϊ το μακρφ αποτελεί τον κετικό πόλο. Εικόνα 4.10: Τπζρυκρο LED, SFH 485 τθσ Osram. Με τισ παραπάνω ενεργειακζσ απαιτιςεισ, και δεδομζνου ότι το ςφςτθμα κα λειτουργεί για αρκετό χρόνο, απορρίπτουμε τθ χριςθ των μπαταριϊν ςαν μζςω τροφοδοςίασ. Επιπλζον θ τροφοδοςία μζςω τθσ USB κφρασ, κρίνεται επαρκισ αν χρθςιμοποιθκοφν LED s των 20-30μΑ. Επιπλζων μιασ και ο κφριοσ υπολογιςτισ είναι φορθτόσ κα ιταν επικίνδυνο να τον φορτϊςουμε με επιπλζων ενεργειακό φορτίο. Στθν περίπτωςθ αυτι αποκλείεται και θ άμεςθ ςφνδεςθ με το τροφοδοτικό του υπολογιςτι. Στθν περίπτωςθ που το ςφςτθμα χρθςιμοποιοφςε ζνα ςτακερό υπολογιςτι τότε αυτι κρίνεται θ καλφτερθ λφςθ. 75

76 Στθν περίπτωςι μασ κα καταφφγουμε ςτθν εξωτερικι τροφοδοςία των διόδων με τθν τοποκζτθςθ ενόσ μεταςχθματιςτι. Οι περιςςότεροι μεταςχθματιςτζσ που υπάρχουν ςτο εμπόριο, δεν παρζχουν αρκετά Amber, ϊςτε να τροφοδοτιςουν με επάρκεια το ςφςτθμα. Τα περιςςότερα από αυτά, προςφζρουν πολλζσ επιλογζσ για τα Volt αλλά ςυνικωσ προςφζρουν 1-2 Amber. Η μθ ςωςτι επιλογι τροφοδοτικοφ, μπορεί να επθρεάςει τθν καλι λειτουργία του ςυςτιματοσ. Για το λόγο αυτό και καταφφγαμε ςτθν καταςκευι ενόσ ειδικοφ τροφοδοτικοφ που κα παρζχει ακριβϊσ τισ απαιτοφμενεσ ανάγκεσ του ςυςτιματοσ Σοποκζτθςθ του Projector. Η επιλογι του κατάλλθλου projector είναι μία απόφαςθ που ζχει να κάνει με τον οικονομικό προχπολογιςμό. Οι καταλλθλότεροι projector s για το ςφςτθμα είναι αυτοί που ζχουν μικρι απόςταςθ προβολισ. Η επιλογι ενόσ τζτοιου ςυςτιματοσ όμωσ κρίνεται αποτρεπτικι λόγο του μεγάλου κόςτουσ του. Επιπλζων πρζπει να αναφζρουμε πωσ θ ανάλυςθ του projector παίηει και αυτι μεγάλο ρόλο μιασ και όςο μεγαλφτερθ είναι τόςο καλφτερθ απεικόνιςθ κα ζχουμε. Ραράλλθλα πρζπει να αναφερκεί πωσ κατά τθ διάρκεια τθσ ςυγγραφισ ζχει καταγραφεί μία μεταςτροφι από τθν χριςθ των projector ςτθ χριςθ TFT οκονϊν. Η μετατροπι μίασ οκόνθσ TFT ϊςτε να μπορεί να χρθςιμοποιθκεί ςε ζνα ςφςτθμα πολλαπλισ αφισ δεν είναι δφςκολθ. Στθ περίπτωςθ μασ κα χρθςιμοποιιςουμε ζνα projector γραφείου. Για να καταφζρουμε να μειϊςουμε τθν απόςταςθ προβολισ και να εκμεταλλευτοφμε πλιρωσ τθν επιφάνεια πρζπει να προβάλουμε τθν εικόνα μζςω ενόσ κακρζπτθ. Ζτςι ο projector προβάλει τθν εικόνα ςτον κακρζπτθ που με τθν ςειρά του τθ μεταβιβάηει ςτθν επιφάνεια αλλθλεπίδραςθσ. Ο κακρζπτθσ τοποκετείται και αυτόσ μζςα ςτο κουτί ςε μία ςτακερι κζςθ Καταςκευι βελτιωτικισ επιφανείασ. Το πρόβλθμα που παρουςιάηεται ςτισ περιςςότερεσ επιφάνειεσ πολλαπλισ αφισ είναι θ ελλιπισ ανίχνευςθ των ςθμείων αφισ. Αυτό οφείλεται ςυνικωσ ςτον κακό φωτιςμό τθσ επιφανείασ, θ ακόμθ και ςτο γεγονόσ πωσ ςε οριςμζνεσ διεργαςίεσ δεν αςκείται θ απαιτοφμενθ πίεςθ (κίνθςθ του δακτφλου ςτθν επιφάνεια) ϊςτε να εμφανιςτοφν κακαρά ςθμεία. Το πρόβλθμα αυτό μπορεί να μειωκεί δραςτικά με τθ χριςθ μίασ καταλυτικισ επιφανείασ. Στο ςφςτθμα που καταςκευάςαμε δεν χρειάςτθκε θ εφαρμογι τθσ μίασ και θ ανίχνευςθ των ςθμείων επαφισ, κρίνεται ικανοποιθτικι. Η επιφάνεια αυτι τοποκετείται ανάμεςα ςτο ακρυλικό και το υλικό προβολισ. Δθλαδι με τθν εφαρμογι τοποκετοφμε το υλικό προβολισ πάνω από το ακρυλικό και ςυνεπϊσ πάνω από τθν καταλυτικι επιφάνεια. Αυτό ζχει ςαν αποτζλεςμα τθν τροποποίθςθ του ςυςτιματοσ χωρίσ αυτό όμωσ να επιφζρει αλλαγζσ ςτθ λειτουργία του. Με τον τρόπο αυτό είναι πολφ ευκολότερο όμωσ να λερϊςουμε τθν επιφάνεια προβολισ ςε ςχζςθ με το κλαςικό ςφςτθμα που ςαν επιφάνεια αλλθλεπίδραςθσ ζχει το ακρυλικό. Με τθν παραλλαγι αυτι ο χριςτθσ ςυνεπϊσ πιζηει τθν καταλυτικι επιφάνεια που με τθ ςειρά τθσ μεταβιβάηει τθν πίεςθ ςτο ακρυλικό. Με τον τρόπο αυτό δεν απαιτείται μεγάλθ πίεςθ και θ αλλθλεπίδραςθ με τθν επιφάνεια γίνεται πιο ομαλι. Ππωσ και με τα παραπάνω ζτςι και ςτθν βελτιωτικι επιφάνεια δεν υπάρχει κάποια απόλυτθ επιλογι. Υπάρχουν πολλά εναλλακτικά υλικά 76

77 που μποροφν να χρθςιμοποιθκοφν και να προςφζρουν ικανοποιθτικά αποτελζςματα. Η πιο διαδεδομζνθ επιλογι είναι θ χριςθ ενόσ ςιλικονοφχου ελαςτομεροφσ. Το προϊόν αυτό μετά από μεγάλθ ζρευνα μπορεί κάποιοσ να το προμθκευτεί και ςε ζτοιμα φφλλα, αλλά θ πιο διαδεδομζνθ εκδοχι του είναι ςε παχφρευςτο υγρό. Το προϊόν αποτελείται από δφο ξεχωριςτά υγρά τα οποία αναμιγνφονται τθν ϊρα τθσ επεξεργαςίασ *Wacker]. Δυςτυχϊσ θ εταιρία πουλάει μόνο μεγάλεσ ποςότθτεσ από υλικό το ςυγκεκριμζνο. Το εμπορικό όνομα του ελαςτομεροφσ είναι ELASTOSIL M4641 [Kahmann]. Ρροτοφ αρχίςουμε τθν επικάλυψθ του ακρυλικοφ με τθν βελτιωτικι επιφάνεια πρζπει να ςτακεροποιιςουμε το ακρυλικό. Επιπλζων να αναφερκεί πωσ πρζπει να είμαςτε πολφ προςεχτικοί μιασ και το ακρυλικό αποτελεί το βαςικό τμιμα τθσ επιφανείασ και οποιοδιποτε λάκοσ κα αποβεί μοιραίο. Μόλισ ςτακεροποιιςουμε το ακρυλικό, πρζπει να τοποκετιςουμε κατά μικοσ των δφο πλευρϊν του οδθγοφσ φψουσ 1mm. Το φψοσ των οδθγϊν είναι αυτό που κακορίηει και το φψοσ τθσ επιφανείασ. Πςο πιο μικρό είναι το φψοσ τόςο πιο φωτεινά και καλφτερα ςθμεία επαφισ κα προκφψουν. Εικόνα 4.11: Επικάλυψθ του ακρυλικοφ με το ελαςτομερζσ. Στο ςθμείο αυτό πρζπει να αναμίξουμε τα δφο ςυςτατικά από τα οποία αποτελείται το ελαςτομερζσ και να τα ανακατζψουμε καλά. Κατά τθν ανάμειξθ πρζπει να είμαςτε προςεκτικοί ϊςτε να μθν δθμιουργοφνται φυςαλίδεσ αζρα. Αφοφ να αναδζψουμε καλά τα δφο ςυςτατικά, τότε μποροφμε να τα εφαρμόςουμε ςτθν επιφάνεια όπωσ φαίνεται ςτθν εικόνα

78 Εικόνα 4.12: Σο ελαςτομερζσ απλωμζνο ομοιόμορφα ςε όλθ τθν επιφάνεια. Η επάλειψθ ςτθν επιφάνεια δεν πρζπει να γίνει με μεταλλικό αντικείμενο αλλά με κάποιο πλαςτικό. Το μεταλλικό αντικείμενο μπορεί να ςθμαδζψει τθν επιφάνεια. Μόλισ το απλϊςουμε ομοιόμορφα ςε όλθ τθν επιφάνεια το υλικό πρζπει να ομαλοποιιςουμε τθν επιφάνεια. Αυτό το επιτυγχάνουμε, με ζνα πλαςτικό χάρακα τον οποίο ςφρουμε πάνω ςτουσ δφο οδθγοφσ που ζχουμε τοποκετιςει. Μετά από αυτό μποροφμε να αφιςουμε ςτο πολυμερζσ να ςτεγνϊςει, ςε ζνα μζροσ που δεν ζχει πολφ ςκόνθ. Εικόνα 4.13: Ομαλοποίθςθ τθσ επιφάνειασ με ζνα πλαςτικό χάρακα. Μόλισ θ επιφάνεια ςτεγνϊςει είναι ζτοιμθ για χριςθ. Μποροφμε τϊρα να τοποκετιςουμε το υλικό που κα χρθςιμοποιιςουμε ςαν επιφάνεια προβολισ. Στθν περίπτωςθ που χρθςιμοποιιςουμε κάποιο εξειδικευμζνο υλικό όπωσ το Rosco grey, πρζπει να προςζξουμε τον τρόπο 78

79 που κα το τοποκετιςουμε. Τα περιςςότερα από τα υλικά αυτά ζχουν δφο πλευρζσ, οι οποίεσ ζχουν διαφορετικζσ ιδιότθτεσ μεταξφ τουσ. Επιπλζων πρζπει να είμαςτε ςίγουροι πωσ θ καταλυτικι επιφάνεια ζχει ςτεγνϊςει πλιρωσ, διότι ςτθν αντίκετθ περίπτωςθ μπορεί να κολλιςει θ επιφάνεια προβολισ και κατά ςυνζπεια κα ζχουμε τθν εμφάνιςθ εςφαλμζνων ςθμείων αφισ. Για να λειτουργιςει ςωςτά το ςφςτθμα πρζπει να υπάρχει ζνα νοθτό κενό ανάμεςα ςτθν επιφάνεια προβολισ και ςτθν καταλυτικι επιφάνεια. 79

80 Κεφάλαιο 5 ο Τρόποσ Ανίχνευςθ τθσ Ρολλαπλισ Αφισ. Στο τζταρτο κεφάλαιο παρουςιάηεται ο τρόποσ με τον οποίο γίνεται θ ανίχνευςθ τθσ κίνθςθσ. Ραρουςιάηεται αναλυτικά ο τρόποσ με τον οποίο γίνεται θ λιψθ τθσ εικόνασ και οι διεργαςίεσ που ακολουκοφνται ϊςτε να μπορζςουμε να ανιχνεφςουμε τθν κίνθςθ. Τζλοσ παρουςιάηονται και ο τρόποσ αλλθλεπίδραςθσ με τισ επιφάνειεσ πολλαπλισ αφισ. 80

81 Ζχοντασ επιλζξει τον τφπο του ςυςτιματοσ που κα χρθςιμοποιιςουμε και παράλλθλα ζχοντασ επιλζξει τθ δομι του ςυςτιματοσ, πρζπει να επιλζξουμε και το καταλλθλότερο λογιςμικό. Κατά τθ διάρκεια ςυγγραφισ τθσ διπλωματικισ εργαςίασ, ζχουν αναπτυχκεί πολλά λογιςμικά (Frameworks) για να επιτυγχάνουμε τθν ανίχνευςθ πολλαπλισ αφισ Επιλογι καταλλθλότερου λογιςμικοφ. Η επιλογι πλατφόρμασ για τθν ανάπτυξθ του πρωτοτφπου μασ, δεν είναι εφκολθ μιασ και τθ δεδομζνθ ςτιγμι τθσ ςυγγραφισ τθσ διπλωματικισ, υπάρχουν πολλζσ διακζςιμεσ. Οι γνωςτότερεσ από αυτζσ είναι θ TBeta, θ reactivision System, θ Touchlib. Πλεσ οι παραπάνω πλατφόρμεσ, βαςίηονται ςτον ίδιο τρόπο λειτουργίασ, μιασ και θ τεχνικι αναγνϊριςθσ τθσ αφισ δεν αλλάηει. Συνεπϊσ θ επιλογι οποιαςδιποτε από τισ πλατφόρμεσ αυτζσ δεν κα επθρεάςει ςθμαντικά τθν τελικι ςφνκεςθ. Η βαςικι λειτουργία τθσ πλατφόρμασ είναι μεταβατικι. Η πλατφόρμα είναι αυτι που ςυλλαμβάνει τα ςθμεία αφισ, και αφοφ τα επεξεργαςτεί κατάλλθλα τα ςτζλνει ςαν δεδομζνα ςτα αντίςτοιχα προγράμματα. Συνεπϊσ ζνα ςφςτθμα πολλαπλισ αφισ, με οριςμζνεσ τροποποιιςεισ ανάλογα με τθν επιλογι, κα λειτουργιςει εξίςου άμεςα. Στο ςθμείο αυτό πρζπει να αναφζρουμε τθν ευκολία παραμετροποίθςθσ που παρουςιάηει το ςφςτθμα, μιασ και μπορεί να λειτουργιςει κάτω από διαφορετικζσ πλατφόρμεσ. Ρροτοφ αναφερκοφμε όμωσ ςτον τρόπο με τον οποίο γίνεται θ ανίχνευςθ, μποροφμε, να αναφερκοφμε περιςςότερο ςε κακεμία από αυτζσ τισ τεχνικζσ ϊςτε να επιλζξουμε τθν καταλλθλότερθ για το ςφςτθμά μασ Επιλογι καταλλθλότερου λογιςμικοφ ReacTIVision. Ρρόκειται για μια πλατφόρμα αναγνϊριςθσ αφισ που αναπτφχκθκε από τον Martin Kaltenbrunner για τθν ερευνθτικι εργαςία ReacTable [Kaltenbrunner 2007]. Το ReacTable είναι ζνα θλεκτροακουςτικό μουςικό όργανο με μία επιφάνεια που υποςτθρίηει πολλαπλι αφι, και αναπτφχκθκε ςτθν Βαρκελϊνθ το 2003 *κεφάλαιο 1 ο +. Η πλατφόρμα μπορεί να αναγνωρίςει τθν αφι, όμωσ το πλεονζκτθμα τθσ ςε ςχζςθ με τισ υπόλοιπεσ πλατφόρμεσ είναι πωσ επιτρζπει τθν αναγνϊριςθ κακοδθγθτικϊν δεικτϊν (Fiducial markers). Συνεπϊσ τα επιμζρουσ χαρακτθριςτικά τθσ επικεντρϊνονται περιςςότερο προσ τθν κατεφκυνςθ τθσ ανίχνευςθσ ςχθμάτων και λιγότερο ςτθν ανίχνευςθ επιμζρουσ ςθμείων. Στο ςφςτθμα που κζλουμε να αναπτφξουμε και λόγο τθσ τεχνικισ που χρθςιμοποιοφμε, δεν κρίνεται εφικτι θ χριςθ των κακοδθγθτικϊν δεικτϊν. Ππωσ ζχει αναφερκεί και ςτο κεφάλαιο 3, το ςυςτιματα FTIR δεν επιτρζπουν τθν ανίχνευςθ κακοδθγθτικϊν δεικτϊν, για το λόγο αυτό και θ πλατφόρμα δεν προτιμάται Touchlib. Ρρόκειται για τθν πιο διαδεδομζνθ και πιο ςτακερι πλατφόρμα ανίχνευςθσ πολλαπλισ αφισ [Thornlund 2007]. Η Touchlib διαχειρίηεται τα ςθμεία όπου ανιχνεφεται θ αφι και τα προωκεί με τθ ςειρά τθσ ςτα προγράμματα ωσ δεδομζνα. Επιπλζων επιτρζπει και τθ μερικι αναγνϊριςθ κακοδθγθτικϊν δεικτϊν. Η ανάπτυξθ τθσ ζγινε το 2006 με ςκοπό τθν εφαρμογι τθσ ςε ςυςτιματα πολλαπλισ αφισ. Από τότε αποτελεί τθν ςθμαντικότερθ πλατφόρμα, και προτιμάται ςτα 81

82 περιςςότερα ςυςτιματα [Touchlib]. Επιπλζον είναι μια πλατφόρμα πολλαπλισ αφισ με ελεφκερθ άδεια χριςθσ, που παρζχει επεξεργαςία βίντεο και ανίχνευςθ ςθμείου αφισ (blod) TBeta. Η πλατφόρμα TBeta αποτελεί τθ νεότερθ από τισ πλατφόρμεσ που ερευνικθκαν, και προτάκθκαν για να χρθςιμοποιθκοφν ςτο ςφςτθμα μασ. Αναπτφχκθκε το 2008 από μία διαδικτυακι κοινότθτα αποκλειςτικά για ςυςτιματα πολλαπλισ αφι. Ρρόκειται για μία διαςυλλογικι πλατφόρμα μιασ και ανάμεςα ςτα άτομα που τθν ανζπτυξαν βρίςκεται και θ ερευνθτικι ομάδα τθσ ReacTIVision, αλλά και τθσ Touchlib, με αποτζλεςμα θ πλατφόρμα να παρουςιάηει πολλά πλεονεκτιματα. Ζνα βαςικό πλεονζκτθμα τθσ ςε ςχζςθ με τισ υπόλοιπεσ πλατφόρμεσ αποτελεί το γεγονόσ ότι ο χειριςμόσ τθσ γίνεται μζςο ενόσ πολφ εφχρθςτου περιβάλλοντοσ [TBeta 2008]. Η πλατφόρμα αυτι αποτελεί τθν ιδανικι επιλογι για το ςφςτθμα μασ, όμωσ λόγο τθσ πρόςφατθσ ανάπτυξθσ τθσ παρουςιάηει οριςμζνεσ ατζλειεσ. Συχνά ςυνδζεται με κατάρρευςθ του ςυςτιματοσ, μιασ και δεν ζχει ακόμθ χρθςιμοποιθκεί ςε αρκετά ερευνθτικά ϊςτε να ξεπεραςτοφν τα οριςμζνα ελαττϊματα υμπζραςμα - Επιλογι Λογιςμικοφ. Η επιλογι του καταλλθλότερου λογιςμικοφ, για τθν εφαρμογι ςτο ςφςτθμά μασ, δεν αποτελεί δφςκολθ απόφαςθ. Αυτό οφείλεται ςτο ότι τα λογιςμικά που μποροφν να χρθςιμοποιοφν βαςίηονται ςτθν ίδια αρχι και ςυνεπϊσ εκτελοφν τισ ίδιεσ εργαςίεσ με παρόμοιο τρόπο. Ραράλλθλα πρζπει να αναφερκεί πϊσ μιασ και θ τεχνολογία ςτθν οποία αναφερόμαςτε είναι πολφ νζα, υπάρχει μια ςυλλογικι ανάπτυξθ των προγραμμάτων. Επιπλζον το ςφνολο των λογιςμικϊν που χρειάηονται για να λειτουργιςει το πρωτότυπο, βαςίηονται ςτθν αρχι των λογιςμικϊν ανοικτισ αδείασ, προςφζροντασ ςτουσ χριςτεσ τθ δυνατότθτα να παραμετροποιιςουν το λογιςμικό ςφμφωνα με τισ ανάγκεσ τουσ. Στο πρωτότυπό μασ επιλζξαμε να χρθςιμοποιιςουμε το λογιςμικό Touchlib [Wallin 2006]. Η πλατφόρμα είναι ανεπτυγμζνθ για τθν ανίχνευςθ ςε ςυςτιματα FTIR και DI. Η επεξεργαςία του βίντεο ςτο Touchlib γίνεται μζςω τθσ βιβλιοκικθσ γραφικϊν τθσ Intel OpenCV [Intel]. Η πλατφόρμα Touchlib μπορεί να λειτουργιςει ςε όλα τα λειτουργικά, Ms Windows, Linux και Mac OS X. Ραράλλθλα διακζτει τισ πιο πρόςφατεσ αναβακμίςεισ και αποτελεί τθν πιο ςτακερι πλατφόρμα από τισ προτεινόμενεσ Πλαίςιο Χριςθσ Touchlib. Στο ςθμείο αυτό κα περιγράψουμε, το χρθςιμοποιθμζνο πλαίςιο πολλαπλισ αφισ, πϊσ δθλαδι το λογιςμικό πολλαπλισ αφισ, ςυνδζει τισ εφαρμογζσ πολλαπλισ αφισ με τισ διαφορετικοφ τφπου χειρονομίεσ Επεξεργαςία τθσ εικόνασ του βίντεο. Η επεξεργαςία τθσ εικόνασ που λαμβάνεται από τθν κάμερα διαφζρει ανάλογα με τθν τεχνικι, πάνω ςτθν οποία κα βαςίςουμε το ςφςτθμά μασ. Για το λόγο αυτό κα αναφερκοφμε για κακεμία από τισ τεχνικζσ ξεχωριςτά. Ρρζπει να αναφερκεί όμωσ, πωσ ο τρόποσ επεξεργαςίασ που 82

83 πραγματοποιοφνται δεν παρουςιάηει διαφορζσ, απλά οριςμζνεσ από τισ ενζργειεσ που γίνονται είτε παραλείπονται είτε πραγματοποιοφνται ςε διαφορετικι χρονικι ςτιγμι Ματαιωμζνθ ςυνολικι εςωτερικι αντανάκλαςθ (FTIR). Στθν περίπτωςθ τθσ τεχνικισ του FTIR, θ διαδικαςία τθσ επεξεργαςίασ του βίντεο μπορεί να είναι πολφ ςφντομθ. Ανάλογα με τθν ποςότθτα των παρεμβολϊν που περιβάλλοντοσ, μόνο τρία από τα υποςτθριηόμενα φίλτρα κα χρειαςτοφν. Ραράλλθλα, ανάλογα με τθν κάμερα που κα χρθςιμοποιθκεί, το Touchlib, παρζχει αρκετζσ επιλογζσ για το κάκε καρζ που απεικονίηεται. Αν το ςφςτθμα τρζχει Ms Windows, προτείνεται θ χριςθ τθσ βιβλιοκικθσ DSVideoLib, που υποςτθρίηει και USB και FireWire. Τα δφο τελευταία φίλτρα που παρζχονται με τθν πλατφόρμα, παρζχουν προθγμζνεσ επιλογζσ ϊςτε να επιτρζπεται θ ρφκμιςθ περαιτζρω ιδιοτιτων τθσ κάμερα. Ανάλογα με τισ ιδιότθτεσ που υποςτθρίηονται, προτείνεται θ ρφκμιςθ τθσ κάμερασ ςε 8bit mono, τθν τυποποίθςθ που χρθςιμοποιοφν τα φίλτρα τθσ Touchlib. Μία επιςκόπθςθ των φίλτρων που υπάρχουν ςτο Touchlib, είναι διακζςιμθ ςτο παράρτθμα. Μόλισ θ πλατφόρμα Touchlib, χρθςιμοποιθκεί για πρϊτθ φορά, αποκθκεφει το πρϊτο καρζ ςτθ μνιμθ τθσ. Το καρζ αυτό χρθςιμοποιείται ςαν αναφορά για τα επόμενα, ϊςτε να εκτελεςτεί θ αφαίρεςθ του υπόβακρου (Background). Το τελευταίο φίλτρο ονομάηεται διορκωτικό φίλτρο (Rectify), και χρθςιμοποιείται για τον κακαριςμό των παρεμβολϊν και μειϊνει το γρι των καρζ ςε μια αςπρόμαυρθ εικόνα που παρουςιάηει μόνο τα πραγματικά ςθμεία επαφισ. Αυτό φαίνεται καλφτερα ςτο ςχιμα που ακολουκεί. Εικόνα 5.1: Παράδειγμα των φίλτρων που χρθςιμοποιοφνται ςε ζνα FTIR ςφςτθμα, με τθ ςειρά που αυτά εφαρμόηονται Διαςκορπιςμζνοσ Φωτιςμόσ (DI). Με τθν επιλογι τθσ τεχνικισ του διαςκορπιςμζνου φωτιςμοφ, όπωσ ζχει αναφερκεί, περιςςότερθ επεξεργαςία απαιτείται πριν εφαρμοςτεί θ ανίχνευςθ τθσ αφισ. Στθν αρχι όμοιοσ με τθν προθγοφμενθ τεχνικι, ζνα καρζ επιλζγεται. Εδϊ πρζπει να αναφερκεί πωσ αν το ςφςτθμα βαςίηεται ςτθν τεχνικι τθσ Front - side Illumination, κρίνεται αναγκαία θ χριςθ ενόσ φίλτρου αναςτροφισ διότι θ πλατφόρμα αναγνωρίηει μόνο άςπρεσ κουκίδεσ ςτα ςθμεία αφισ. Το επόμενο φίλτρο του εφαρμόηεται είναι για τθν αποκοπι του υπόβακρου. Μόλισ αφαιρζςουμε το ςτατικό υπόβακρο, ζνα φίλτρο μεγάλθσ ευαιςκθςίασ High Pass Filter εφαρμόηεται. Το φίλτρο αυτό, ςυγκρίνει τθν αντίκεςθ ςτθν εικόνα και επιτρζπει μόνο ςε υψθλζσ τιμζσ να περάςουν, ανάλογα με τθν προκακοριςμζνθ τιμι. Σαν αποτζλεςμα μόνο τα ςθμεία αφισ γίνονται φανερά. 83

84 Εικόνα 5.2: Παράδειγμα των φίλτρων που χρθςιμοποιοφνται ςε ζνα DI IR, ςφςτθμα, με τθ ςειρά που αυτά εφαρμόηονται Η φωτεινότθτα των ςθμείων όμωσ μπορεί να επθρεαςτεί ςθμαντικά από τον διαςκορπιςτι που χρθςιμοποιείται θ ακόμθ και από τον αρικμό των LED. Για το λόγο αυτό πρζπει να επιλζγεται ο κατάλλθλοσ διαςκορπιςτισ και παράλλθλα κα πρζπει να υπολογίηεται ο ςωςτόσ αρικμόσ των LED s που κα χρθςιμοποιοφνται. Στθν περίπτωςθ που παρουςιαςτεί το παραπάνω πρόβλθμα, υπάρχει ζνα επιπλζων φίλτρο που μπορεί να χρθςιμοποιθκεί ϊςτε να τονωκεί θ φωτεινότθτα των ςθμείων αφισ. Μόλισ επιτφχει το ςφςτθμα τθν επικυμθτι φωτεινότθτα, εφαρμόηεται το διορκωτικό φίλτρο, παρζχοντάσ πιο κακαρά ςθμεία τα οποία είναι ζτοιμα για ανίχνευςθ. Η ρφκμιςθ του κάκε φίλτρου ξεχωριςτά μπορεί να επιφζρει ςθμαντικι μεταβολι ςτα εμφανιηόμενα ςθμεία προσ ανίχνευςθ. Για το λόγο αυτό και το ςφςτθμα παρακζτει τθν ρφκμιςθ του κάκε φίλτρου από ζνα κεντρικό περιβάλλον, ϊςτε να επιτρζπεται θ ςυνολικι εποπτεία τουσ. Αναλυτικότερα τα φίλτρα εμφανίηονται ςτθν εικόνα που ακολουκεί, όπωσ εμφανίηονται από το πρόγραμμα. 84

85 Εικόνα 5.3: Σα φίλτρα που μποροφμε να τροποποιιςουμε ϊςτε να επιτφχουμε ζνα καλφτερο αποτζλεςμα Διόρκωςθ φακοφ. Λόγο των διαςτάςεων που ζχουν οριςμζνεσ επιφάνειεσ, κρίνεται απαραίτθτθ θ χριςθ κάποιου φακοφ, ευρείασ γωνίασ ϊςτε να μπορεί θ κάμερα να αντιλαμβάνεται όλο το εφροσ τθσ επιφάνειασ. Επειδι το Touchlib προςπακεί να διορκϊςει μια μθ γραμμικι ακτινωτι διαςτρζβλωςθ, που οφείλεται ςτο φακό, με μια μζκοδο βαςιςμζνθ ςτα ςθμεία πλζγματοσ, κα αποτφχει κοντά ςτα γωνίεσ τθσ οκόνθσ. Αυτό είναι το αποτζλεςμα τθσ αυξανόμενθσ διαςτρζβλωςθσ, όταν ζνα ςθμείο είναι πιο μακριά από το κζντρο εικόνασ. Ευτυχϊσ οι πολλαπλάςιοι αλγόρικμοι είναι διακζςιμοι για να διορκϊςουν μια ακτινωτι διαςτρζβλωςθ που προκαλείται από το φακό. Αντίκετα αν το ςφςτθμα μασ βαςίηεται ςε ζναν κοινό projector, ςυνεπϊσ και κακρζπτεσ για τθν μείωςθ τθσ προβαλλόμενθσ απόςταςθσ, το παραπάνω πρόβλθμα μπορεί να αποφευχκεί. Στθν περίπτωςθ αυτι μποροφμε να κατευκφνουμε τθν κάμερα προσ τον κακρζπτθ, ϊςτε να ζχουμε μία ευρφτερθ εικόνα. Ραράλλθλα δεν είναι αναγκαία θ εφαρμογι κάποιου φίλτρου Παράμετροι κάμερασ. Ρροτοφ όμωσ το ςφςτθμα προβεί ςτθν διόρκωςθ του καρζ, είναι αναγκαίο να λάβουμε οριςμζνεσ επιπλζων πλθροφορίεσ για τισ παραμζτρουσ τθσ κάμερασ. Οι παράμετροι περιγράφουν τθν ικανότθτα λιψθσ τθσ κάμερασ και χωρίηονται ςε δφο κατθγορίεσ, τουσ εγγενείσ και τουσ εξωςτρεφείσ παραμζτρουσ. 85

86 Οι εγγενείσ παράμετροι, περιγράφουν τισ ιδιότθτεσ τθσ κάμερασ, που περιλαμβάνουν τθν απόςταςθ εςτίαςθσ, το κζντρο εςτίαςθσ (ςθμείο αρχισ, το αποτελεςματικό μζγεκοσ του pixel εικονοκυττάρου, και τον ακτινωτό ςυντελεςτι διαςτρζβλωςθσ του φακοφ). Αντίκετα, οι εξωγενείσ παράμετροι, περιγράφουν τθ ςχζςθ ανάμεςα ςτθ φωτογραφικι μθχανι και ςτο περιβάλλον, και περιλαμβάνουν το μεταςχθματιςμό των ςυντεταγμζνων και τθν μιτρα περιςτροφισ. Τα ςυςτιματα που χρθςιμοποιοφν τθν κάμερα ωσ μζςω καταγραφισ τθσ αφισ, βαςίηονται ςε ζνα μεταςχθματιςμό που επιτρζπει τθν ςυςχζτιςθ ανάμεςα ςτο πραγματικό κόςμο και τθν εικονικι προβολι του. Η ςχζςθ ανάμεςα ςτο τριςδιάςτατο ςθμείο M και ςτθν εικονικι του προβολι m, δίνεται από τον εξισ τφπο: Ππου το A ςυμβολίηει τθν εγγενι μιτρα: m = A[Rt]M f 0 c x Α = 0 f c y x y Αντίςτοιχα τα δεδομζνα c, c είναι οι ςυντεταγμζνεσ του ςθμείου αρχισ και x y f x, f y είναι τα εςτιακά μικθ ςτον άξονα x και y. Οι παράμετροι R και t είναι εξωγενείσ παράμετροι. Το R είναι θ μιτρα περιςτροφισ (Rotation matrix), και το t είναι το διάνυςμα μεταφράςεων (translation vector). Ανάλογα με τθν ποιότθτα και το μζγεκοσ του χρθςιμοποιθμζνου φακοφ τθσ κάμερασ, δφο επιπλζον παράγοντεσ πρζπει να λθφκοφν υπόψθ. Και αυτό διότι οι φακοί περιζχουν ςυχνά μια διαςτρζβλωςθ που μπορεί να χαρακτθριςτεί από τζςςερισ ςυντελεςτζσ (ςυντελεςτζσ διαςτρεβλϊςεων): k 1, k2 p1 και p 2. Οι πρϊτοι δφο ςυντελεςτζσ περιγράφουν τθν ακτινικι διαςτρζβλωςθ και οι δφο τελευταίοι περιγράφουν τθν εφαπτόμενθ διαςτρζβλωςθ χζδιο. Ρροκειμζνου να υπολογιςτοφν οι επιμζρουσ παράμετροι τθσ κάμερασ, πρζπει αυτι να βακμολογθκεί. Αυτό μπορεί να επιτευχκεί με τθν ζκκεςθ τθσ ςε ζνα γνωςτό ςχιμα ι ςχζδιο υπό διαφορετικζσ γωνίεσ και κζςεισ. Στθν περίπτωςι τθσ Touchlib χρθςιμοποιικθκε ζνα ςχζδιο ςκακιζρασ που περιλαμβάνεται ςτα παραδείγματα τθσ OpenCV. Το ςχζδιο ιταν τυπωμζνο ςε Α4 κόλα αναφοράσ, και κολλθμζνο επάνω ςε μια ςτακερι επιφάνεια. 86

87 Εικόνα 5.4: Παρουςίαςθ του ςχεδίου τθσ ςκακιζρασ με τθ διατομι που ανιχνεφεται από τθν OpenCV βιβλιοκικθ. Με τθν παρουςίαςθ του ςχεδίου (εικόνα 4.4) ςτθ κάμερα, και κατά ςυνζπεια ςτο εργαλείο ρφκμιςθσ τθσ OpenCV, το ςχζδιο κα αναγνωρίςει και κα οριςτοφν οι ςυντεταγμζνεσ ςτισ διατομζσ του ςχεδίου τθσ ςκακιζρασ. Με τθν πολλαπλι κζαςθ του ςχεδίου και από διαφορετικζσ γωνίεσ, το εργαλείο ρφκμιςθσ προςπακεί να χαρτογραφιςει όλεσ τισ ςυντεταγμζνεσ ςε ζνα τριςδιάςτατο διάςτθμα. Από τθ χαρτογράφθςθ των ςθμείων αυτϊν, το εργαλείο είναι ςε κζςθ να υπολογίςει τισ εγγενείσ παραμζτρουσ και τουσ ςυντελεςτζσ διαςτρεβλϊςεων Διορκϊνοντασ τθ διαςτρζβλωςθ των φακϊν. Αφοφ το ςφςτθμα ςυγκζντρωςε τισ απαραίτθτεσ παραμζτρουσ μπορεί τϊρα με ευκολία να εφαρμόςει τθ διόρκωςθ τθσ εικόνασ. Σφμφωνα με τθν βιβλιοκικθ τθσ OpenCV ορίηονται οι παρακάτω ςχζςεισ: όπου: r 2 = x 2 +y 2, x και y είναι οι πραγματικζσ (διαςτρεβλωμζνοσ) ςυντεταγμζνεσ, ςτθν εικόνα τθσ κάμερασ, x και y είναι οι ιδανικζσ (μθ διαςτρεβλωμζνεσ) ςυντεταγμζνεσ ςτθν εικόνα τθσ κάμερασ, κ 1 και κ 2 είναι θ ακτινικι διαςτρζβλωςθ, p 1 και p 2 είναι ο ςυντελεςτισ εφαπτομενικισ διαςτρζβλωςθσ. Σε αυτι τθν εξίςωςθ τα δεφτερα μζρθ προςκζτουν τθν ακτινωτι διαςτρζβλωςθ και το τρίτο μζροσ προςκζτει τθν εφαπτόμενθ διαςτρζβλωςθ. Εντοφτοισ, θ εξίςωςθ αυτι δεν είναι πλιρθσ. Το κζντρο τθσ ακτινωτισ διαςτρζβλωςθσ είναι ίςο με το ςθμείο αρχισ. Επομζνωσ πρζπει να ρυκμιςτεί θ εξίςωςθ ωσ εξισ. 87

88 όπου: u ' και 'είναι οι πραγματικζσ παρατθρθμζνεσ (διαςτρεβλωμζνεσ) ςυντεταγμζνεσ τθσ εικόνασ ςε μία ιδανικι προβολι, u και είναι οι αλθκινζσ ςυντεταγμζνεσ του εικονοκυττάρου (pixel), ςε μια ιδανικι προβολι cx και cy είναι οι ςυντεταγμζνεσ του πρωταρχικοφ ςθμείου, k1 και k2 οι ςυντελεςτζσ τθσ ακτινωτισ διαςτρζβλωςθσ, p1 και p2 οι ςυντελεςτζσ τθσ εφαπτομενικισ διαςτρζβλωςθσ. Με βάςθ τθσ παραπάνω εξιςϊςεισ το ςφςτθμα, επαναφζρει τθν εικόνα, που λιφκθκε από τθν κάμερα, ςτθν πραγματικι τθσ μορφι, χωρίσ τθν παραμόρφωςθ. Εικόνα 5.5: Παράδειγμα διόρκωςθσ τθσ διαςτρζβλωςθσ του φακοφ. τθν αριςτερι εικόνα βλζπουμε το πραγματικό καρζ που λαμβάνει θ κάμερα, και ςτα δεξιά παρουςιάηεται το διορκωμζνο καρζ. αν αποτζλεςμα τθσ διόρκωςθσ όμωσ ζνα μζροσ από τα δεδομζνα τθσ αρχικισ εικόνασ χάνονται. Στθ βιβλιοκικθ Touchlib θ διόρκωςθ από τθν παραμόρφωςθ απεικόνιςθσ τφπου βαρελιοφ αυτι που φαίνεται ςτθν εικόνα 4.5, και εμφανίηεται και ςτο παράρτθμα μασ ονομάηεται cvinitundistortmap. Η λειτουργία αυτι, κα δθμιουργιςει μια χαρτογράφθςθ που χρθςιμοποιείται για να μετατρζψει τισ ςυντεταγμζνεσ από τθ διαςτρεβλωμζνθ εικόνα ςε ςυντεταγμζνεσ τθσ διορκωμζνθσ εικόνασ. Αυτζσ οι τιμζσ μετατροπισ δθμιουργοφνται και αποκθκεφονται μόνο ςτθν ζναρξθ τθσ πλατφόρμασ. Κάκε ςυλλθφκζν πλαίςιο διορκϊνεται με τθν εφαρμογι τθσ λειτουργίασ cvremap με βάςθ τθν προθγοφμενθ παραγμζνθ χαρτογράφθςθ μετατροπισ. Το φίλτρο αυτό τοποκετείται πριν από το τελευταίο φίλτρο που εφαρμόηεται ςτθν εικόνα. Συνεπϊσ θ ςειρά των εργαςιϊν που ακολουκείται για τθν επεξεργαςία τθσ εικόνασ είναι θ ακόλουκθ: 88

89 1. Σφλλθψθ εικόνασ, 2. Εφαρμογι του φίλτρου αφαίρεςθσ του υποβάκρου, 3. Εφαρμογι του HighPass φίλτρου, 4. Εφαρμογι του φίλτρου κλίμακασ, 5. Εφαρμογι τθσ διόρκωςθσ τθσ απεικόνιςθσ τφπου βαρελιοφ, 6. Και τζλοσ εφαρμογι του διορκωτικοφ φίλτρου Rectify Αφοφ εφαρμοςτοφν όλα τα παραπάνω φίλτρα τότε μποροφμε να ςυνεχίςουμε με τθν ανίχνευςθ των ςθμείων αφισ, και τον τρόπο αναγνϊριςθσ των χειρονομιϊν Ανίχνευςθ και παρακολοφκθςθ ςθμείων αφισ. Η πλατφόρμα Touchlib διαχειρίηεται πζρα από τθν ανίχνευςθ των ςθμείων φωτεινϊν ακίδων (blod), και τθν ανίχνευςθ τθσ κίνθςθσ τουσ. Η ανίχνευςθ των blod s γίνεται, όπωσ γνωρίηουμε, για να ανιχνεφςουμε αφι ςτθν επιφάνεια. Ρροκειμζνου να ακολουκθκεί θ μετακίνθςθ τθσ αφισ, ο ιχνθλάτθσ blod s ςυγκρίνει τισ ανιχνευμζνεσ κζςεισ αφισ ςε ζνα καρζ με τισ κζςεισ του προθγοφμενου καρζ Ανίχνευςθ θμείων Αφισ. Σε κάκε μια χρονικι ςτιγμι, θ Touchlib, λαμβάνει ζνα καρζ από τθν κάμερα. Αφότου ζχει υποβλθκεί ςε επεξεργαςία, το καρζ, θ προκφπτουςα εικόνα χρθςιμοποιείται για να εκτελεςτεί θ ανίχνευςθ των blod s. Με τθ χριςθ τθσ λειτουργίασ cvfindcontours τθσ OpenCV, λαμβάνεται ζνασ κατάλογοσ περιγραμμάτων, των blod s, που βρίςκονται ςτο τρζχον καρζ. Πλα τα περιγράμματα που κα ανιχνευτοφν, και οι ιδιότθτεσ τουσ, αποκθκεφονται ςε ζνα κατάλογο περιγραμμάτων. Στο ςθμείο αυτό γίνεται ζνασ διαχωριςμόσ και ελζγχεται αν το περίγραμμα που ανιχνεφτθκε, είναι ζνασ κακοδθγθτικόσ δείκτθσ ι μια αφι. Για να το επιτφχει αυτό το ςφςτθμα, προςπακεί να προςαρμόςει, ςε κάκε περίγραμμα, ζνα πολφγωνο το οποίο να ταιριάηει με το ςχιμα του περιγράμματοσ. Εάν το επιλεγμζνο πολφγωνο αποτελείται από τζςςερα ςθμεία τότε είναι πικανά να είναι κάποιοσ κακοδθγθτικόσ δείκτθσ. Στθ ςυνζχεια κα εξετάςει εάν θ γωνία και ςτισ τζςςερεισ ακμζσ είναι περίπου 90 μοίρεσ. Εάν θ επαλικευςθ είναι ςωςτι τότε, το περίγραμμα κεωρείται κακοδθγθτικόσ δείκτθσ, και υπολογίηεται το κζντρο του. Επίςθσ κα ορίςει μια μοναδικι ετικζτα, βάςθ του ςχεδίου που κα προςδιορίςει ςτο εςωτερικό του τετραγϊνου. Στθν περίπτωςθ που το πολφγωνο είναι πιο πολφπλοκο από τζςςερα ςθμεία, τότε το ςφςτθμα το αναγνωρίηει ςαν αφι. Η πλατφόρμα τότε κα επιλζξει μία ζλλειψθ ςαν περίγραμμα. Οι ιδιότθτεσ τθσ ζλλειψθσ χρθςιμοποιοφνται για να προςδιορίςουμε τθν κζςθ, τον προςανατολιςμό και το μζγεκοσ του blod. Αν το μζγεκοσ του blod, ταιριάηει ςτισ ελάχιςτεσ και μζγιςτεσ απαιτιςεισ μικουσ και πλάτουσ, τότε το blod αυτό προςτίκεται ςτθ λίςτα ςθμείων που ζχει δθμιουργθκεί Καταδίωξθ ςθμείων. Ρροκειμζνου να ακολουκθκοφν τα blod s, πρζπει να υπάρξουν τουλάχιςτον δφο ςφνολα ςτοιχείων που περιζχουν blod s, ςε διαφορετικζσ καταςτάςεισ. Για το παράδειγμά μασ κακορίηουμε αρχικά τα δφο ςφνολα ςτοιχείων. 89

90 Το πρϊτο ςφνολο ςτοιχείων περιζχει τον κατάλογο των blod s, από ζνα προθγοφμενο καρζ και κακορίηεται ωσ εξισ: p 1, p 2, p 3,,p n Ππου το n είναι το ςφνολο των ενεργϊν blod s ςτο προθγοφμενο καρζ. Το δεφτερο ςφνολο ςτοιχείων περιζχει τον κατάλογο των blod s, από το ενεργό καρζ και κακορίηεται ωσ εξισ: c 1, c 2, c 3,,c m όπου το m, είναι το ςφνολο των ενεργϊν blod s ςτο ενεργό καρζ. Με τθν λιψθ κάκε καρζ, τα δεδομζνα από το ςφνολο των p, κα αντικαταςτακοφν από αυτά του ςυνόλου c. Τα δεδομζνα του ςυνόλου c, κα ςυμπλθρωκοφν από νζα λίςτα blod s Παράδειγμα: Στο ςθμείο αυτό κα κακορίςουμε ζνα παράδειγμα με δφο καταςτάςεισ, που παρουςιάηονται ςτθν εικόνα 4.5. Το ςφνολο ςτοιχείων του προθγοφμενου καρζ είναι τα εξισ: και τα δεδομζνα από το ενεργό καρζ: p 1 : (1,4), p 2 : (3.1) n = 2 c 1 : (3,4), c 2 : (2,3), c 3 : (1,1) m = 3 χιμα 5.1: Ζνα χαρακτθριςτικό παράδειγμα από δφο καρζ που περιζχουν διαφορικά Blod s ςε διαφορετικζσ καταςτάςεισ. Ρροκειμζνου να ςυνδυαςτοφν τα ςθμεία ςτθν προθγοφμενθ και ςτθν τρζχουςα κατάςταςθ πρζπει να δθμιουργθκεί ζνασ πίνακασ που να περιζχει τθν πικανι κατάςταςθ τθσ μετατροπισ. Ο αρικμόσ πικανϊν καταςτάςεων μπορεί να υπολογιςτεί χρθςιμοποιϊντασ τθν ακόλουκθ εξίςωςθ: 90

91 (n + x)! N= (n + x - m)!x!, Ππου x = m n. Στο παράδειγμα που παρακζτουμε εμείσ, x = m n = 1. Συνεπϊσ ςφμφωνα με τθν παραπάνω εξίςωςθ οι πικανζσ καταςτάςεισ είναι: (2 + 1)! N = = 3! = 6 ( )!1!. Για κακεμία από τισ καταςτάςεισ, μια ειςαγωγι προςτίκεται ςτον πίνακα μετάβαςθσ. Κατάςταςθ c 1 c 2 c 3 s 1 νζο p 1 p 2 s 2 νζο p 2 p 1 s 3 p 1 p 2 νζο s 4 p 1 νζο p 2 s 5 p 2 p 1 νζο s 6 p 2 νζο p 1 Πίνακασ 5.1: Πίνακασ μετάβαςθσ όπου εμφανίηονται όλεσ οι δυνατζσ καταςτάςεισ μετάβαςθσ. Ο ανιχνευτισ τθσ πλατφόρμασ Touchlib, προςπακεί να βρει τθσ κατάςταςθ που περιζχει τθ μικρότερθ τιμι απόςταςθσ. Η τιμι αυτι υπολογίηεται απλά ςυγκρίνοντασ, τθν απόςταςθ μεταξφ του ςυνόλου των ςθμείων p, και του ςυνόλου των c. Στο παράδειγμα που παρακζτουμε το ςφνολο των ςθμείων c περιζχουν περιςςότερα ςθμεία, από αυτά του p, που ςθμάνει ότι το παρόν καρζ περιζχει ζνα νζο ςθμείο αφισ. Μόλισ υπολογιςτεί θ τιμι τθσ απόςταςθσ, το νζο ςθμείο κα πάρει τθν τιμι μθδζν. Βαςιηόμενοι ςτον πίνακα των μεταβολϊν μποροφμε να υπολογίςουμε τισ ακόλουκεσ τιμζσ των αποςτάςεων: s 1 = 0 + (2-1) + (3 + 4) + (1-3) + (1-1) = , s 2 = 0 + (2-3) + (3 + 1) + (1-1) + (1-4) = , s 3 = (3-1) + (4 + 4) + (2-3) + (3-1) + 0 = , s 4 = (3-1) + (4 + 4) (1-3) + (1-1) = , s 5 = (3-3) + (4 + 1) + (2-1) + (3-4) + 0 = , 91

92 s 6 = (3-3) + (4 + 1) (1-1) + (1-4) = Από τα παραπάνω αποτελζςματα θ πλατφόρμα Touchlib, κα επιλζξει τθν ςειρά με τισ μικρότερεσ τιμζσ απόςταςθσ. Στο παράδειγμά μασ αυτζσ είναι θ τιμι s 1, που αντιςτοιχεί ςτο ςχιμα 4.2. Στθν περίπτωςθ που υπάρχουν περιςςότερεσ από μία ςειρζσ με τθν ίδια απόςταςθ το Touchlib διαλζγει τθν πρϊτθ, ςτθν περίπτωςθ βζβαια που αυτζσ είναι οι μικρότερεσ. χιμα 5.2: Σελικι κατάςταςθ του ανιχνευτι ςθμείων Διόρκωςθ ςυντεταγμζνων. Πταν χρθςιμοποιοφμε μια κάμερα με ευρυγϊνιο φακό, θ εικόνα που λαμβάνεται πάςχει από τθν ακτινωτι διαςτρζβλωςθ. Το ποςοςτό τθσ διαςτρζβλωςθσ εξαρτάται από το μζγεκοσ και τθν εςτιακι απόςταςθ του φακοφ. Για το λόγο αυτό και θ πλατφόρμα προςφζρει ζνα ςφςτθμα εξομάλυνςθσ, που είναι ικανό να διορκϊνει μικρζσ ακτινωτζσ διαςτρεβλϊςεισ. Για να το επιτφχει αυτό θ πλατφόρμα χρθςιμοποιεί ζνα ςφςτθμα βαροκεντρικϊν ςυντεταγμζνων [Weisstein 2008]. Θεωροφμε το παράδειγμα ςτο ςχιμα 4.3. Στο ςχιμα αυτό το ςθμείο P, αναπαριςτά ζνα ςθμείο αφισ ςτο τρίγωνο ABC. Οι βαροκεντρικζσ ςυντεταγμζνεσ, ςυμβολίηονται με α,γ και β. Αυτζσ οι τιμζσ ομαλοποιοφνται ϊςτε να γίνουν περιοχζσ των υποτριγϊνων, που ςυνδζουν το P, (PAB,PBC και PCA). Η ςχζςθ ανάμεςα ςτισ ςυντεταγμζνεσ, μπορεί να περιγραφεί ωσ εξισ: α +γ + β = 1, Η παραπάνω ςχζςθ χρθςιμοποιείται για να διορκϊςουμε τισ διαςτρεβλωμζνεσ ςυντεταγμζνεσ, του ςθμείου P ςτο ςχιμα 4.3α ςτισ διορκωμζνεσ ςυντεταγμζνεσ του ςχιματοσ 4.3β. 92

93 χιμα 5.3: Διορκωμζνεσ ςυντεταγμζνεσ, του ςθμείου P. Η Touchlib, προςπακεί να χαρτογραφιςει με ζνα πλζγμα τριγϊνων τθν εικόνα τθσ κάμερασ. Ζνα παράδειγμα αυτοφ αποτελεί θ εικόνα του ςχιματοσ 4.4. Κατά τθν εκκίνθςθ του ςυςτιματοσ ο χριςτθσ πρζπει να αγγίξει, τα προβαλλόμενα ςτθν επιφάνεια αλλθλεπίδραςθσ, ςθμεία του πλζγματοσ ϊςτε να διαμορφϊςει τθ κζςθ. Επειδι θ διαςτρζβλωςθ είναι ακτινωτι, τα ςθμεία του πλζγματοσ δεν κα ευκυγραμμιςτοφν ομοιόμορφα. Αντίκετα κα ακολουκεί μια ακτινωτι καμπφλθ που είναι ορατι ςτθν εικόνα του ςχιματοσ Δθμιουργϊντασ γεγονότα. Στο τελευταίο ςτάδιο τθσ ανίχνευςθσ των ςθμείων, θ Touchlib, προετοιμάηει τθν ϊκθςθ των γεγονότων. χιμα 5.4: ζνα παράδειγμα του πλζγματοσ ρφκμιςθσ, και ζνα καρζ τθσ κάμερασ που υπόκειται ςε βαροκεντρικι διαςτρζβλωςθ. 93

94 χιμα 5.5: Σο πλζγμα ρφκμιςθσ ςυνδυαςμζνο με το καρζ τθσ κάμερασ. Καταρχάσ θ πλατφόρμα, ανακτά τθ λίςτα με τα ενεργά ςθμεία αφισ. Αν κάποιο blod είναι νζο ςτο παρόν καρζ, δεν ταιριάηει δθλαδι με ζνα blod από αυτά του προθγοφμενου καρζ, κα περιλαμβάνει μια ετικζτα με τθν τιμι -1. Στθν περίπτωςθ αυτι μια νζα ετικζτα, κα δθμιουργθκεί και κα προςδιοριςτεί. Μετά από τον προςδιοριςμό ζνα γεγονόσ αφισ για το ςθμείο κα αποςταλεί. Αντίκετα αν ζνα ςθμείο, ςτο παρόν καρζ ταιριάηει με κάποιο από το προθγοφμενο καρζ, τότε κα χρθςιμοποιθκεί το ίδιο προςδιοριςτικό, που είχε και ςτο προθγοφμενο καρζ. Ανάλογα με το ποςοςτό τθσ κίνθςθσ ζνα ενθμερωμζνο ςυμβάν κα προςδιοριςτεί. Εάν θ μετακίνθςθ είναι υψθλότερθ από τθν κακοριςμζνθ αξία του κατϊτατου ορίου απόςταςθσ, ςθμαίνει ότι το ςθμείο μετακινικθκε, ςε μία λανκαςμζνα μεγαλφτερθ απόςταςθ. Στθν περίπτωςθ αυτι, αντί για ζνα ενθμερωτικό ςυμβάν, ζνα νζο ςυμβάν αφισ κα προςδιοριςτεί ςτο ςθμείο. Επίςθσ αν θ μετακίνθςθ, ανάμεςα ςτο παρϊν και προθγοφμενο καρζ, είναι μικρότερθ από τθν κακοριςμζνθ κατϊτατθ αξία μετακίνθςθσ καμία αλλαγι δεν κα προκφψει. Μόλισ θ πλατφόρμα επεξεργαςτεί τθ λίςτα με τα επίκαιρα ενεργά ςθμεία blod s, ςυγκρίνει τθ λίςτα με αυτι από το προθγοφμενο καρζ. Αν κάποιο από τα ςθμεία που ιταν ενεργό ςτο προθγοφμενο καρζ, αλλά δεν βρίςκεται ςτο παρόν νζο καρζ, το blod, μαρκάρεται ωσ προσ διαγραφι και ζνα γεγονόσ κα προςδιοριςτεί Προγραμματίηοντασ τθν αλλθλεπίδραςθ ανάμεςα ςτισ γλϊςςεσ. Ρροκειμζνου να χρθςιμοποιθκεί θ πλατφόρμα Touchlib με άλλεσ γλϊςςεσ όπωσ είναι θ C++, διάφορα πακζτα είναι διακζςιμα που επιτρζπουν ςτισ εφαρμογζσ να δζχονται ςτοιχεία από τθν Touchlib TUIO/OSC πρωτόκολλο. Εξ οριςμοφ Touchlib ζρχεται με ζνα πακζτο, που ςτζλνει τα γεγονότα TUIO μζςα από το ςυνικωσ χρθςιμοποιθμζνο πρωτόκολλο ελζγχου OpenSound (OSC) *OpenSound+. Για τισ πιο εκςυγχρονιςμζνεσ γλϊςςεσ προγραμματιςμοφ όπωσ είναι θ C#, Adobe Flash (Action script 3), Java, Max/DSP, Processing, Pure Data, Python και θ Visual Basic, οι βιβλιοκικεσ OSC μποροφν να χρθςιμοποιθκοφν. Στθν περίπτωςθ τθσ χριςθσ Flash, είναι αναγκαίο να μετατρζψουμε τα πακζτα UDP ςε TCP. Αυτό μπορεί να γίνει με τθ χριςθ του εργαλείου Flosc, που λειτουργεί ςαν πλθρεξοφςιο (διάγραμμα 4.1). 94

95 Διάγραμμα 5.1: χθματικι απεικόνιςθ τθσ αποςτολισ γεγονότων TUIO μζςω του πρωτόκολλου OSC. Σο Flosc μετατρζπει τα πακζτα UDP ςε πακζτα TCP [Touchlib]. Πταν μια εφαρμογι χρθςιμοποιεί το πρωτόκολλο OSC, κα είναι ςε κζςθ μόνο να λάβει τα γεγονότα που περιζχουν τισ ιδιότθτεσ των ανιχνευμζνων ςθμείων. Δεν είναι δυνατό να ρυκμιςτοφν οι επιλογζσ τθσ Touchlib από τθν εφαρμογι. Δεδομζνου ότι το OSC χρθςιμοποιεί το πρωτόκολλο δικτφων UDP για να μεταφζρει τα ςτοιχεία, το κακιςτά πικανό να δθμιουργιςει μια οργάνωςθ, ςτθν οποία ζνα χαρακτθριςτικό ςφςτθμα παρζχει τθν καταδίωξθ των ςθμείων και μεταφζρει τα ςτοιχεία ςε ζνα άλλο ςφςτθμα που παρζχει τθν απεικόνιςθ C #, Μετατροπζασ. Κατά χρθςιμοποίθςθ μια εφαρμογι πολλαπλισ αφισ βαςιςμζνθ ςε C #, ςυνιςτάτε να χρθςιμοποιθκεί ο ςυςκευαςτισ (Wrapper), TouchlibCOMwrapper. Ο TouchlibCOMwrapper παρζχει ζνα εφκολο ςτθ χριςθ περιβάλλον εργαςίασ, για να χρθςιμοποιθκεί θ Touchlib ςε C #. Δεδομζνου ότι ο TouchlibCOMwrapper επικοινωνεί με τθν Touchlib άμεςα, είναι δυνατό να χρθςιμοποιθκοφν οι περιςςότερεσ λειτουργίεσ τθσ πλατφόρμασ. Μια από αυτζσ είναι θ αναβάκμιςθ τθσ κατάςταςθσ, ι ο επαναπροςδιοριςμόσ του υποβάκρου, ςε περίπτωςθ που οι περιβαλλοντικζσ ςυνκικεσ αλλάξουν. Ο ςυςκευαςτισ χρθςιμοποιεί το Ρρότυπο μοντζλο αντικειμζνου (Component Object Model) API, [API], τθσ Microsoft, για να μπορζςει να επικοινωνιςει με τθν Touchlib πλατφόρμα. Για το λόγο αυτό, χρθςιμοποιείται μόνο ςε ςυςτιματα τα οποία βαςίηονται ςε λειτουργικά ςυςτιματα των Ms Windows Αλλθλεπίδραςθ βαςιςμζνθ ςτισ χειρονομίεσ. Σε αντίκεςθ με τα παραδοςιακά, επιτραπζηια υπολογιςτικά ςυςτιματα, με το ποντίκι και το πλθκτρολόγιο, ζνα ςφςτθμα πολλαπλισ αφισ παρζχει επιπρόςκετεσ μεκόδουσ ειςαγωγισ. Αντί να εργαηόμαςτε με τον γνωςτό τρόπο, δείχνω και επιλζγω, μποροφμε να βελτιϊςουμε τθν αλλθλεπίδραςθ μασ με τισ χειρονομίεσ. 95

96 Διαχωριςμόσ χειρονομιϊν. Με ςκοπό να διακρίνουμε τισ διαφορετικζσ χειρονομίεσ, κα ορίςουμε δφο μεγάλεσ κατθγορίεσ, τισ άμεςεσ χειρονομίεσ, και τισ ςυμβολικζσ χειρονομίεσ. Οι ονομαςίεσ που χρθςιμοποιικθκαν προζρχονται από τον Oka [Oka et al 2002] Άμεςεσ χειρονομίεσ. Στον οριςμό των άμεςων χειρονομιϊν, εννοοφμε τισ πρότυπεσ χειρονομίεσ που επιτρζπουν ςτο χριςτθ τθν άμεςθ διαχείριςθ των αντικειμζνων. Η διαχείριςθ μπορεί να γίνει με πολλαπλοφσ δείκτεσ. Για παράδειγμα, όταν χρθςιμοποιοφμε ζνα ςφςτθμα πολλαπλισ αφισ και κζλουμε να αλλάξουμε το μζγεκοσ μιασ εικόνασ, απλά αλλάηουμε τθν απόςταςθ μεταξφ των δακτφλων μασ. Ανάλογα με τθν απόςταςθ ανάμεςα ςτα δάκτυλα, θ εικόνα μεγαλϊνει θ μικραίνει. Ζνα χαρακτθριςτικό παράδειγμα οριςμζνων άμεςων χειρονομιϊν διαχείριςθσ παρουςιάηονται ςτθν εικόνα 4.6. Εικόνα 5.6: Άμεςεσ χειρονομίεσ για τθ διαχείριςθ αντικειμζνων υμβολικζσ χειρονομίεσ. Οι ςυμβολικζσ χειρονομίεσ είναι πρότυπα που βαςίηονται ςτθν κζςθ και τθν τροχιά. Τα πρότυπα αυτά μποροφν να δθμιουργθκοφν είτε από οποιοδιποτε ςχιμα όπωσ τρίγωνα θ κφκλουσ, θ ακόμθ και χαρακτιρεσ. Οι ςυμβολικζσ εργαςίεσ ςυχνά χρθςιμοποιοφνται από τισ εφαρμογζσ για τθν απλοποίθςθ οριςμζνων εργαςιϊν. Ζνα παράδειγμα αποτελοφν οι μθχανζσ αναηιτθςθσ Ιςτοφ, που επιτρζπουν τθν χαρακτθριςτικι αναγνϊριςθ χειρονομίασ μζςω του ποντικιοφ. Μόλισ πατιςουμε ζνα ςυνδυαςμό πλικτρων, θ αναγνϊριςθ τθσ χειρονομίασ μζςω ποντικιοφ ενεργοποιείται. Ο χριςτθσ μπορεί να ηωγραφίςει μία χειρονομία ςτο παράκυρο του φυλλομετρθτι. Μόλισ απελευκερϊςει τα πλικτρα, θ μθχανι αναγνϊριςθσ των χειρονομιϊν κα προςπακιςει να ςυνδυάςει τθν χειρονομία, και να ολοκλθρϊςει τθν εργαςία, που θ πραγματικι χειρονομία προοριηόταν να κάνει. 96

97 Αμφίχειρθ αλλθλεπίδραςθ. Η αλλθλεπίδραςθ με τθ χριςθ τθσ τεχνικισ των δφο χεριϊν, ζχει πολλά κοινά με τθν πολλαπλισ αφισ αλλθλεπίδραςθ, δεδομζνου ότι και οι δφο προςπακοφν να αυξιςουν τθν ειςαγωγι δεδομζνων με τθν τεχνικι των δφο χεριϊν. Στθν εργαςία των Buxton και Myers [Buxton et al 1986], αποκαλφπτεται ότι θ εργαςία με τθσ αμφίχειρθ αλλθλεπίδραςθ μπορεί να μειϊςει τον χρόνο εργαςίασ, όπωσ ςτθν μετακίνθςθ και γενικότερα ςε όλεσ τισ γραφικζσ εργαςίεσ. Επιπλζον πολλζσ εργαςίεσ ζχουν βελτιϊςει τθν αντίλθψι μασ για τθν αμφίχειρθ αλλθλεπίδραςθ. Ραράλλθλα, πολλζσ διαφορετικζσ τεχνικζσ ζχουν αναπτυχκεί για τισ δικζσ μασ αμφίχειρεσ δυνατότθτεσ. Ανάλογα με τθν εργαςία, θ αμφίχειρθ αλλθλεπίδραςθ μπορεί να προςφζρει πολλά πλεονεκτιματα ςε ςχζςθ με τθν αλλθλεπίδραςθ με ζνα χζρι. Το πιο άμεςο πλεονζκτθμα είναι ο παραλλθλιςμόσ. Στθν περίπτωςθ που ο χριςτθσ μπορεί να χειρίηεται παραμζτρουσ με δφο χζρια ςυγχρόνωσ, μπορεί να εκτελζςει μία εργαςία πολφ πιο γριγορα. Εντοφτοισ, μερικοί ερευνθτζσ ζχουν διαπιςτϊςει ότι τα οφζλθ τθσ αμφίχειρθ αλλθλεπίδραςθσ δεν περιορίηονται ςτθ μθχανικι αποδοτικότθτα, απλά θ χρθςιμοποίθςθ δφο χεριϊν αλλάηει τον τρόπο που οι χριςτεσ ςκζφτονται για μία εργαςία. Σε ζνα πείραμα που πραγματοποιικθκε από τον Leganchuk [Leganchuk et al 1998], παρζχει ζνα καλό παράδειγμα για τθν παραπάνω διαπίςτωςθ. Σε όλουσ τουσ ςυμμετζχοντεσ δόκθκε ζνα ςχιμα το οποίο ζπρεπε να εςωκλείςουν, πράγμα που απαίτθςε το ςθμαντικό οπτικό προγραμματιςμό για να ολοκλθρϊςει με ζνα χζρι όπωσ φαίνεται ςτθν εικόνα 4.7. Το πλεονζκτθμα απόδοςθσ τθσ αμφίχειρθσ αλλθλεπίδραςθσ ςε ςχζςθ με αυτι του ενόσ χεριοφ, αυξικθκε ακόμθ περιςςότερο όςο μεγάλωςε θ δυςκολία που απαιτικθκε για τθν ολοκλιρωςθ τθσ εργαςίασ. Εικόνα 5.7: χεδιαςμόσ ζλλειψθσ b)με τθ χριςθ ενόσ χεριοφ c) με τθ χριςθ δφο χεριϊν. Για να μπορζςει ο χριςτθσ να ςχεδιάςει μια ζλλειψθ ευκυγραμμιςμζνθ ςτουσ άξονεσ, ο χριςτθσ πρζπει να ορίςει τισ αντίκετεσ γωνίεσ ςτα ςθμεία P και Q, του περιγεγραμμζνου ορκογωνίου. Οι χριςτεσ που χρθςιμοποίθςαν τθν τεχνικι του ενόσ χεριοφ, ζπρεπε να ςχεδιάςουν τα ςθμεία αυτά, ζνα κάκε φορά. Εντοφτοισ ο υπολογιςμόσ του πρϊτου ςθμείου απαιτεί πολφ ςκζψθ. Για παράδειγμα, για να εςωκλείςεισ ακριβϊσ το μπλε ορκογϊνιο με τθν ζλλειψθ, ο χριςτθσ πρζπει να οραματιςτεί το περιγεγραμμζνο ορκογϊνιο, και το ςυςχετιςμό με τθν περιγεγραμμζνθ ζλλειψθ, ϊςτε να επιλζξει ζνα ζγκυρο αρχικό ςθμείο. Αντίκετα οι χριςτεσ που χρθςιμοποίθςαν τθν τεχνικι τθσ αμφίχειρθσ αλλθλεπίδραςθσ, δεν χρειάςτθκε να οραματιςτοφν τθν ζλλειψθ, ςυνεπϊσ χρειάηονταν λιγότερο χρόνο. Η τεχνικι τθσ αμφίχειρθσ αλλθλεπίδραςθσ μπορεί να χωριςτεί ςε δφο κφριεσ κατθγορίεσ τισ ςυμμετρικζσ όπωσ θ οδιγθςθ ενόσ ποδθλάτου και ςτισ αςφμμετρεσ όπωσ ο κακαριςμόσ μίασ 97

98 πατάτασ. Ραράλλθλα, ο Guiard ανζπτυξε ζνα πρότυπο που προωκεί τθν ςυνεργατικι αςφμμετρθ αμφίχειρθ αλλθλεπίδραςθ [Guiard 1987], με τθν οποία προςπακεί να εξθγιςει τα προτεριματα ςτθν χειρονακτικι ειδίκευςθ. Σφμφωνα με το μοντζλο αυτό τα χζρια χωρίηονται ςτο ιςχυρό και το βοθκθτικό, με το δεφτερο να λειτουργεί ςαν ςφνδεςθ. Το μοντζλο αυτό προβλζπει πολλζσ από τισ ιδιότθτεσ που εμφανίηονται ςτθν αςφμμετρθ αμφίχειρθ αλλθλεπίδραςθ. Η πρϊτθ είναι ότι το βοθκθτικό χζρι χρθςιμεφει για να κζςει ζνα δυναμικό πλαίςιο αναφοράσ για τθ λειτουργία του κυρίαρχου χεριοφ. Αυτό φαίνεται καλφτερα ςτον πραγματικό κόςμο, όπου αν κελιςουμε να γράψουμε το βοθκθτικό χζρι κα κρατά το ζγγραφο ςτθν περιοχι εργαςίασ του ιςχυροφ. Η δεφτερθ ιδιότθτα είναι ότι το ιςχυρό χζρι λειτουργεί ςε μία βζλτιςτθ κλίμακα, τόςο χωρικά όςο και χρονικά. Η Τρίτθ είναι ότι το βοθκθτικό χζρι ζχει προτεραιότθτα ςτθ δράςθ, κακϊσ θ δράςθ του ιςχυροφ χεριοφ δεν είναι λογικι προτοφ να τεκεί το πλαίςιο αναφοράσ του. Ο Hinckley [Hinckley 1997], επιβεβαιϊνει ότι οι ρόλοι πλαιςίων αναφοράσ παραδίδουν τθ ςυνεργατικι δράςθ. Το μοντζλο αυτό χρθςιμοποιείται ευρζοσ ωσ κατευκυντιριεσ οδθγίεσ, για τον ςχεδιαςμό αμφίχειρθσ αλλθλεπίδραςθσ. Ραράλλθλα εξθγεί γιατί, τα ωφζλει από τθν αμφίχειρθ αλλθλεπίδραςθ δεν επεκτείνονται ςε εργαςίεσ που δεν μποροφν να περιγραφοφν με το μοντζλο του Guiard. Για παράδειγμα θ εργαςία του Dillon [Dillon 1990], βρίςκει μόνο ζνα όφελοσ με τθ χριςθ δφο ποντικιϊν για δφςκολεσ εργαςίεσ. Σε αντίκεςθ με τθν αςφμμετρθ αλλθλεπίδραςθ, όπου τα χζρια παίηουν διαφορετικοφσ αλλά ςυμπλθρωματικοφσ ρόλουσ, ςτθν ςυμμετρικι αλλθλεπίδραςθ, και τα δφο χζρια παίηουν τον ίδιο ρόλο. Ρειράματα που ζχουν διεξιχκθ από τον Balakrishnan [Balakrishnan 2000], δείχνουν πωσ θ ςυμμετρικι αμφίχειρθ αλλθλεπίδραςθ απαιτεί ζναν ενιαίο ςτόχο για να είναι επιτυχθμζνθ. Ζχει αποδειχτεί πωσ θ ςυμμετρικι αλλθλεπίδραςθ είναι πιο αποτελεςματικι από τθν αςφμμετρθ ςε πολλζσ εργαςίεσ. Με τον καιρό οι ερευνθτζσ ζχουν αναπτφξει ζνα μεγάλο αρικμό από τεχνικζσ για τθν αμφίχειρθ αλλθλεπίδραςθ. Ραράλλθλα πρζπει να αναφερκεί πωσ υπάρχει και άλλοσ ζνασ λόγοσ για τον οποίο εςτιάηουμε περιςςότερο ςτθν αμφίχειρθ αλλθλεπίδραςθ. Είναι πικανό ότι οι ςθμαντικότεροι βακμοί ελευκερίασ του χεριοφ μποροφν να αντιπροςωπευκοφν από μόνο τον αντίχειρα και το δάχτυλο. Μια εργαςία που παρουςιάςτθκε από τον Santello [Santello 1998+, αποκαλφπτει ότι περιςςότερο από το 80% τθσ ποικιλίασ των ςτατικϊν χειρονομιϊν, μποροφν να υπολογιςτοφν από δφο βαςικά ςυςτατικά. Και τα δφο ςυςτατικά περιγράφουν το άνοιγμα και το κλείςιμο του ελζγχου μζςω τθσ κάμψθσ των αρκρϊςεων δάχτυλων και τθσ περιςτροφισ του αντίχειρα. Η κίνθςθ των δακτφλων είναι παράλλθλα τόςο μθχανικι όςο και νευρολογικι, ιδιαιτζρα ςυςχετιςμζνων κινιςεων. Κατά ςυνζπεια αναμζνουμε ότι θ χριςθ περιςςότερων από δφο δακτφλων κα παρείχε λίγα μόνο πλεονεκτιματα. Αυτό δεν αποκλείει τθ χριςθ περιςςοτζρων δακτφλων, απλά ςθμάνει πωσ οι ομάδεσ των δακτφλων πρζπει να εξεταςτοφν από κοινοφ. Αυτόσ ο υψθλόσ ςυςχετιςμόσ ςτισ μετακινιςεισ δάχτυλων δίνει ζμφαςθ ςτισ διαφορετικζσ δομζσ ελζγχου του ενόσ χεριοφ και τθσ αμφίχειρθσ ειςαγωγι. Θα αναμζναμε πωσ θ κίνθςθ των δακτφλων από διαφορετικά χζρια κα μποροφςε να αποςυνδεκοφν παρότι δφο δάκτυλα του ίδιου χεριοφ. Επιπλζον κρίνεται ευκολότερο να ςυντονίςουμε τθν κίνθςθ των δακτφλων του ενόσ χεριοφ απ ότι των δφο χεριϊν. Μποροφμε να υποκζςουμε πϊσ θ αλλθλεπίδραςθ του χριςτθ με τθ χριςθ δφο δακτφλων ζνα από κάκε χζρι κρίνεται ικανοποιθτικι για τον χειριςμό δφο ςθμείων, όπωσ θ αλλαγι τθσ κλίμακασ. Αντίκετα θ χριςθ ενόσ δακτφλου και του αντίχειρα, κρίνεται ικανι για τον χειριςμό τθσ κζςθσ και του προςανατολιςμοφ. Οι επιλογι τθσ κάκε μίασ από τισ παραπάνω τεχνικζσ επθρεάηει το πϊσ ο χριςτθσ μπορεί να ορίςει διαφορετικζσ παραμζτρουσ ςτθν αλλθλεπίδραςθ. 98

99 Μοντζλο αναγνϊριςθσ χειρονομιϊν. Με ςκοπό τθν αναγνϊριςθ των χειρονομιϊν, πολλά διαφορετικά μοντζλα είναι διακζςιμα. Στο ςθμείο αυτό κα αναλφςουμε το πιο διαδεδομζνο από αυτά. Και με βάςθ τα πλεονεκτιματα και τα μειονεκτιματα που το κακζνα από αυτά ζχει κα επιλζξουμε το καταλλθλότερο Νευρωνικά Δίκτυα (Neural networks). Τα δίκτυα των νεφρων χρθςιμοποιοφνται ευρφτερα ςτθν ανίχνευςθ ςχθμάτων(pattern) [Collins et al]. Ζνα βαςικό εμπρόςκια τροφοδοτοφμενο δίκτυο νεφρων (FFNW), αποτελείται από τρία επίπεδα. Το επίπεδο τθσ ειςόδου, το κρυφό επίπεδο, και το επίπεδο απεικόνιςθσ. Ρροτοφ χρθςιμοποιιςουμε ζνα τζτοιο δίκτυο, για αναγνϊριςθ χειρονομιϊν, απαιτείται ο κακοριςμόσ του τφπου των δεδομζνων, που κα τροφοδοτθκοφν ςτο δίκτυο. Για ςυμβολικζσ χειρονομίεσ, πλθροφορίεσ τθσ διαδρομισ αποκθκεφονται ςε λίςτεσ των x και y τιμϊν. Ανάλογα με τθν ακρίβεια του ςυςτιματοσ, θ λίςτα των διαδρομϊν μπορεί να μεγαλϊςει πολφ γριγορα. Για να μειωκεί θ περιπλοκότθτα, ο αρικμόσ των ειςαγωγϊν μειϊκθκε ςε μια τυπικι τιμι των 16 ειςαγωγϊν. Οι ειςαγωγι ςτισ λίςτεσ των διαδρομϊν κα εμφανίςουν μια πρόχειρθ εκτίμθςθ τθσ αρχικισ διαδρομισ. Για κάκε ζνα ςθμείο τθν διαδρομισ υπολογίηεται θ γωνία του. Το επίπεδο τθσ ειςαγωγισ, ενόσ ςυςτιματοσ περιλαμβάνει 16 νευρϊνεσ, όςα και τα ςθμεία ςτα οποία μειϊςαμε τθν λίςτα τθσ διαδρομισ. Κάκε τιμι τθσ γωνίασ προωκείται ςε κάκε ζνα νευρϊνα ςτο επίπεδο. Εςωτερικά κάκε νευρϊνασ από το επίπεδο τθσ ειςαγωγισ ςυνδζεται με όλουσ τουσ νευρϊνεσ που βρίςκονται ςτο κρυμμζνο επίπεδο. Ο αρικμόσ των νευρϊνων ςε αυτό το επίπεδο δεν πρζπει να ακριβϊσ 16. Οι νευρϊνεσ ςτο κρυφό επίπεδο περιζχουν μια τιμι (βάροσ). Τζλοσ κακζνασ από τουσ νευρϊνεσ του κρυφοφ επιπζδου ςυνδζεται με ζνα νευρϊνα από το επίπεδο τθσ απεικόνιςθσ. Ο αρικμόσ των νευρϊνων ςτο τελευταίο επίπεδο εξαρτάται από το πλικοσ των χειρονομιϊν που πρζπει να αναγνωριςτοφν. Μόλισ μια χειρονομία πραγματοποιθκεί, μια λίςτα από γωνίεσ προωκείται ςτο FFNW. Η τιμι του επιπζδου ειςαγωγισ πολλαπλαςιάηεται με τθν τιμι του κρυφοφ επιπζδου. Το αποτζλεςμα προωκείται ςτο επίπεδο τθσ απεικόνιςθσ. Αφοφ το αποτζλεςμα κάκε χειρονομίασ ζχει μια ξεχωριςτι τιμι, ςτο ςθμείο απεικόνιςθσ, είναι πικανόν να αναγνωριςτοφν και ςχζδια. Το μειονζκτθμα τθσ χριςθσ FFNW, είναι ότι ςφςτθμα πρζπει να εκπαιδευτεί. Στθν ζναρξθ τα βάρθ ςτο κρυμμζνο ςτρϊμα γεμίηουν με τυχαία επιλεγμζνεσ τιμζσ. Κατά τθν εκπαίδευςθ του FFNW με ςχζδια χειρονομίασ θ τιμι του βάρουσ ςτο κρυμμζνο επίπεδο ρυκμίηεται. Η κατάρτιςθ ολοκλθρϊνεται όταν κάκε ςχζδιο προκαλεί ζναν μόνο νευρϊνα ςτο ςτρϊμα ειςαγωγισ Βαςιςμζνα ςτθν περιοχι. Ζνα διαδεδομζνο πρόγραμμα αναγνϊριςθσ χειρονομιϊν για το X Window System είναι το Xstroke [Worth 2003], που επιτρζπει ςτον χριςτθ να αντικακιςτά εντολζσ με χειρονομίεσ. Η τεχνικι που χρθςιμοποιεί το Xstroke για τθν αναγνϊριςθ των χειρονομιϊν, βαςίηεται ςτθν περιοχι. Εςωτερικά το Xstroke δθμιουργεί ζνα πλζγμα 3x3 το οποίο είναι αρικμθμζνο από το 1 ζωσ το 9. Το πλζγμα κεντράρεται ςτθν χειρονομία και κλιμακϊνεται ςτισ προεκτάςεισ τθσ διαδρομισ τθσ 99

100 χειρονομίασ. Για παράδειγμα, αν ο χριςτθσ ςχθματίςει μία χειρονομία ςχιματοσ N θ γραμμι κα περάςει από τουσ ακόλουκουσ τομείσ: 7, 4, 1, 5, 9, 6, 3. Το Xstroke αποκθκεφει τισ τιμζσ του πλζγματοσ που προςπελάςτθκαν, ςε μία γραμμι. Με τθ ςφγκριςθ του αποτελζςματοσ από τισ κανονικζσ εκφράςεισ, με τισ χειρονομίεσ ςτθ βάςθ δεδομζνων, οι χειρονομίεσ μποροφν να ανιχνευκοφν Βαςιςμζνεσ ςτθν διεφκυνςθ. Η τελευταία τεχνικι αναγνϊριςθσ των χειρονομιϊν που κα αναλυκεί είναι αυτι που βαςίηεται ςτθ διεφκυνςθ [Brun 2007]. Μόλισ εκτελζςουμε μια χειρονομία, θ διαδρομι τθσ μπορεί να περιγραφι ςαν μια διαδοχι από κατευκφνςεισ. Στο παράδειγμά μασ, περιορίςαμε το νοφμερο των πικανϊν διευκφνςεων ςε οκτϊ. Κάκε κατεφκυνςθ αρικμείται από το 1 ζωσ το 7. Η μζτρθςθ γίνεται ςφμφωνα με τθ φορά των δεικτϊν του ρολογιοφ, και με πρϊτθ αυτι που δείχνει δεξιά και αρικμείται με μθδζν. Πταν εκτελοφμε μια χειρονομία ςχιματοσ N θ ιδανικι ακολουκία κα είναι 616 που επεξθγείται με πάνω, κάτω δεξιά, και πάλι πάνω. Ανάλογα με τθν ακρίβεια τθσ ςυςκευισ ειςαγωγισ, αλλά και του χριςτθ, θ καταγεγραμμζνθ ακολουκία μπορεί να ταιριάηει θ όχι. Με ςκοπό να ςυγκρίνουμε τισ δφο ακολουκίεσ, θ τεχνικι του Levenshtein [Levenshtein 1966], χρθςιμοποιείται. Η μζκοδοσ του Levenshtein ςυγκρίνει τθν καταγεγραμμζνθ ακολουκία με μια λίςτα από γνωςτζσ ακολουκίεσ από μία βάςθ δεδομζνων. Για κάκε ειςαγωγι ςτθ βιβλιοκικθ, μια τιμι απόςταςθσ κα υπολογίηεται, που βαςίηεται ςτο πόςο όμοιεσ είναι οι δφο ακολουκίεσ. Η ιςότιμθ με τθ μικρότερθ τιμι Levenshtein κα επιλζγεται ςαν τζλεια ομοιότθτα. Ρροςδιορίηοντασ μια μζγιςτθ τιμι είναι δυνατόν να απορρίψουμε λανκαςμζνεσ ςυγκρίςεισ Gesturelib. Η Gesturelib είναι μια βιβλιοκικθ αναγνϊριςθσ χειρονομιϊν, που χρθςιμοποιεί τθ βαςιςμζνθ ςτθν κατεφκυνςθ τεχνικι αναγνϊριςθσ των χειρονομιϊν. Επιλζξαμε τθ βαςιςμζνθ ςτθν κατεφκυνςθ μζκοδο επειδι είναι ευκολότερο να εφαρμόςει και θ τεχνικι τθσ δεν απαιτεί εκπαίδευςθ. Για να προςκζςει θ Gesturelib, ςε μια βαςιςμζνθ ςτο Touchlib, εφαρμογι πρζπει να προςτεκοφν πρόςκετοι ςφνδεςμοι ITouchListener κλάςθ. Οι ςφνδεςμοι αυτοί μεταφζρουν τα δεδομζνα ςτθν Gesturelib. Ζνα παράδειγμα παρουςιάηεται παρακάτω. 100

101 Στθν ζναρξθ θ Gesturelib ανακαλεί το αρχείο mtgesture.xml. το αρχείο αυτό περιζχει τισ επιλογζσ όπωσ θ διάςταςθ τθσ οκόνθσ, και οι επιλογζσ ανοχισ του Gesturelib. Εξ οριςμοφ απαιτεί ζνα ελάχιςτο μζγεκοσ χειρονομίασ (πορείασ) δζκα ζξι ςθμείων. Το αρχείο περιζχει επίςθσ ζναν κατάλογο γνωςτϊν ςχεδίων χειρονομιϊν. Κάκε είςοδοσ χειρονομίασ, περιζχει ζνα προςδιοριςτικό για τθν αναγνωριςμζνθ χειρονομία και τθ ςειρά βαςιςμζνθ ςτθν κατεφκυνςθ τθσ διαδρομισ. Πταν μια χειρονομία δθμιουργείται, το Gesturelib κα ςυνεχίςει τθν καταγραφι τθσ πορείασ ζωσ ότου επικαλεςτεί το glib.touchup. μόλισ επικαλεςτεί αυτι τθ διεργαςία θ Gesturelib κα αρχίςει τθν επεξεργαςία τθσ διαδρομισ. Να υπάρχουν αρκετά δεδομζνα, κα αρχίςει να υπολογίηει τθ διεφκυνςθ τθσ διαδρομισ και κα ςυγκρίνει τα αποτελζςματα με τθ βάςθ δεδομζνων τθσ. Τα αποτελζςματα επιςτρζφονται ςτθν κεντρικι εφαρμογι, που είναι αυτι που αποφαςίηει πϊσ κα διαχειριςτεί τα αποτελζςματα. Μια περιγραφι τθσ διαδρομισ των δεδομζνων περιγράφεται ςτο διάγραμμα που ακολουκεί (διάγραμμα 4.2). Διάγραμμα 5.2: Οργανόγραμμα τθσ ροισ των δεδομζνων με τθ χριςθ Touchlib και Gesturelib ςε μία εφαρμογι. 101

102 Κεφάλαιο 6 ο Εφαρμογζσ Ρολλαπλισ Αφισ. Το πζμπτο κεφάλαιο χωρίηεται και αυτό ςε δφο τμιματα. Στο πρϊτο τμιμα παρουςιάηεται ο τρόποσ με τον οποίο γίνεται θ ανάπτυξθ μίασ εφαρμογισ βαςιςμζνθ ςτθν βιβλιοκικθ Touchlib. Ραράλλθλα ςτθ ςυνζχεια του κεφαλαίου παρουςιάηονται οριςμζνεσ χαρακτθριςτικζσ εφαρμογζσ, μιασ και ο τομζασ αυτόσ βρίςκεται ςε ςυνεχι ανάπτυξθ. Πλο και περιςςότερεσ εφαρμογζσ παρουςιάηονται με όλο και πιο βελτιωμζνθ διάδραςθ. Οι περιςςότερεσ από τισ εφαρμογζσ προορίηονται για ερευνθτικό ςκοπό και δεν αποτελοφν ολοκλθρωμζνεσ προτάςεισ. Ανάμεςά τουσ βρίςκονται και πολλζσ ςυνεργατικζσ εφαρμογζσ, και βζβαια θ εφαρμογι NASA Word Wind που κα χρθςιμοποιθκεί και για τθν αξιολόγθςθ τθσ αλλθλεπίδραςθσ. 102

103 Η τεχνολογία πολλαπλισ αφισ επιτρζπει ςτουσ χριςτεσ τθν αλλθλεπίδραςθ με ζναν υπολογιςτι, με ζναν τελείωσ νζο τρόπο. Πταν χρθςιμοποιοφμε μια ςυςκευι πολλαπλισ αφισ, ο τφποσ τθσ αλλθλεπίδραςθσ εξαρτάται από τθν εφαρμογι. Τα επίκαιρα λειτουργικά ςυςτιματα δεν υποςτθρίηουν τθν πολλαπλι αφι, φυςικά. Για το λόγο αυτό απαιτείται θ χοριγθςθ των δεδομζνων πολλαπλισ αφισ, ςτον κϊδικα τθσ εφαρμογισ. Στο κεφάλαιο αυτό περιγράφουμε τον τρόπο με τον οποίο μποροφμε να αναπτφξουμε εφαρμογζσ πολλαπλισ αφισ και πϊσ οι υπάρχουςεσ εφαρμογζσ μποροφν να βελτιωκοφν ςε ςυνδυαςμό με τθν πολλαπλι αφι Αρχιτεκτονικι προγράμματοσ. Ανάλογα με τθ γλϊςςα ανάπτυξθσ του κάκε προγράμματοσ, διαφορετικοί τρόποι χρθςιμοποιοφνται για να υλοποιθκοφν εφαρμογζσ ικανζσ για πολλαπλι αφι. Στο διάγραμμα 5.1 παρουςιάηεται θ αρχιτεκτονικι των προγραμμάτων που βαςίηονται ςε C++,C# και Flash. Ρροκειμζνου να χρθςιμοποιθκεί θ πολλαπλι αφι ςε εφαρμογζσ που ζχουν αναπτυχκεί ςε C# χρθςιμοποιείται παράλλθλα και θ εφαρμογι TouchlibCOMwrapperr ϊςτε να παρζχει αλλθλεπίδραςθ και με τθν Touchlib. Αντίκετα όταν χρθςιμοποιοφμε Flash θ αναγνϊριςθ των ςθμείων αφισ μπορεί να γίνει μόνο με τθν εφαρμογι του Flosc. Αυτό ςθμάνει πωσ δεν μποροφμε να ελζγξουμε το Touchlib από μια εφαρμογι Flash παρά μόνο διαμζςου του Flosc. Διάγραμμα 6.1: Ζνα διάγραμμα που παρουςιάηει τθν αρχιτεκτονικι λογιςμικοφ ςε εφαρμογζσ βαςιςμζνεσ ςε C++, C# και Flash [Geiger 2007] Παραδείγματα πολλαπλισ αφισ. Για να παρουςιάςουμε τθν δομι μιασ πολλαπλισ αφισ εφαρμογι, κα ξεκινιςουμε από ζνα βαςικό πλαίςιο εργαςίασ C++, μιασ απλισ αφισ, εφαρμογισ. Το παράδειγμα αυτό παρουςιάηει ζνα βαςικό πλαίςιο εργαςίασ μιασ εφαρμογισ που περιζχει ζνα βρόγχο. Ο βρόγχοσ του προγράμματοσ περιλαμβάνει μια λειτουργία που ηθτά τθν κατάςταςθ των ςυςκευϊν ειςαγωγισ, μια λειτουργία κζτει τθν κζςθ των αντικειμζνων και μια λειτουργία που απεικονίηει τα αντικείμενα ςτθν οκόνθ. 103

104 Δεδομζνου ότι κζλουμε να είμαςτε ςε κζςθ να χειριηόμαςτε τισ κλάςεισ με πολλαπλι αφι, προςκζτουμε τθν υποςτιριξθ πολλαπλισ αφισ, απλά χρθςιμοποιϊντασ το πλαίςιο τθσ Touchlib. Στθν εφαρμογι που παρουςιάηουμε ςαν παράδειγμα προςκζτουμε δφο κλάςεισ το ITouchScreen και το ITouchListener. Η κλάςθ ITouchScreen χειρίηεται τθν επεξεργαςία τθσ εικόνα και τθν ανίχνευςθ των ςθμείων αφισ (Blod). Αντίκετα θ ITouchListener χειρίηεται τα δεδομζνα του ITouchScreen. Η κλάςθ αυτι περιζχει υποχρεωτικά τρείσ λειτουργίεσ (fingerdown, fingerupdate και fingerup), και παρουςιάηεται παρακάτω. Εάν είναι αναγκαίο να υπάρχει πρόςβαςθ ςτισ πλθροφορίεσ αφισ από λειτουργίεσ που δεν είναι ςε αυτιν τθν κλάςθ, χρθςιμοποιοφμε μια μεταβλθτι όπωσ ο κατάλογοσ αφισ(touch_ list) που καταγράφει όλα τα ενεργά ςθμεία αφισ. Ρεριςςότερεσ πλθροφορίεσ για τθ δομι TouchData παρζχονται ςτο παράρτθμα Β. Στθ ςυνζχεια πρζπει να ενεργοποιθκεί ITouchScreen. Αν είναι εφικτό κα διαβάςει τισ ρυκμίςεισ τισ κάμερασ, και τισ πλθροφορίεσ που είναι καταγεγραμμζνεσ ςτο διαμορφωμζνο αρχείο(configuration file). Αν το διαμορφωμζνο αρχείο δεν είναι διακζςιμό τότε κα χρθςιμοποιιςει τισ προεπιλεγμζνεσ ρυκμίςεισ. Ρροκειμζνου να ςυνδεκεί θ κλάςθ ITouchScreen με τθν εφαρμογι, καταχωροφμε τθν κλάςθ ITouchListener ςτθν κλάςθ ITouchScreen. Κάκε φορά που θ εφαρμογι κα απαιτεί μια αναβάκμιςθ, θ ITouchScreen κα καλεί τθν κλάςθ ITouchListener με αναπροςαρμοςμζνα γεγονότα. Αφοφ ολοκλθρϊςουμε τθν ζναρξθ μποροφμε να εκκινιςουμε τθν επεξεργαςία τθσ ροισ δεδομζνων των εικόνων και κατά ςυνζπεια τθν ανίχνευςθ των ςθμείων αφισ. Στο βρόγχο του προγράμματοσ προςκζςαμε και getevents που χρειάηονται αναβάκμιςθ από τθν Touchlib. Ανάλογα με τθν μζκοδο αλλθλεπίδραςθσ που χρειάηεται, θ κζςθ των αντικειμζνων 104

105 μπορεί να αλλάξει ανάλογα με τθ κζςθ τθν ςθμείων (blod), που είναι αποκθκευμζνα ςτθ λίςτα αφισ. Αν θ εφαρμογι είναι ςχεδιαςμζνθ για να μεταχειρίηεται τα αντικείμενα με άμεςο χειριςμό, τότε ελζγχει πόςα ενεργά ςθμεία είναι πάνω ςτο αντικείμενο. Αποκθκεφοντασ τα δεδομζνα και αναγνωρίηοντασ τα, μποροφμε να ςυγκρίνουμε τθν παροφςα κζςθ τουσ, με αυτι που είχαν ςτθ προθγοφμενθ κατάςταςθ. Ανάλογα με τθν αλλαγι τθσ κζςθσ και τθσ απόςταςθσ μποροφμε να χειριςτοφμε ζνα αντικείμενο. Το τελικό αποτζλεςμα εμφανίηεται παρακάτω Εφαρμογζσ πολλαπλισ αφισ. Στο ςθμείο αυτό κα κάνουμε μια παρουςίαςθ από τισ εφαρμογζσ που υπάρχουν και υποςτθρίηουν άμεςα τθν πολλαπλι αφι. Ο τομζασ αυτόσ όμωσ εξελίςςεται ταχφτατα, κακϊσ όλο και περιςςότερεσ εφαρμογζσ αναπτφςςονται. Οι περιςςότερεσ από αυτζσ ζχουν αναπτυχκεί ερευνθτικά αλλά διατίκενται για κάκε χριςθ. Ραράλλθλα κα πρζπει να τονίςουμε πωσ μποροφμε να αναβακμίςουμε και υπάρχουςεσ εφαρμογζσ ϊςτε να λειτουργοφν ςε πλατφόρμεσ πολλαπλισ αφισ Περιοριςμοί Απαιτιςεισ. Για να λειτουργιςουν ςωςτά οι εφαρμογζσ πρζπει να ρυκμίςουμε τισ παραμζτρουσ τθσ Touchlib ϊςτε να μπορεί να αντιλαμβάνεται κακαρά τα ςθμεία (blod s), όπωσ παρουςιάηεται ςτο κεφάλαιο tdesk. Μία χαρακτθριςτικι εφαρμογι πολλαπλισ αφισ είναι θ tdesk, που εμπνεφςτθκε από τθν εφαρμογι Multi-Point X Server που επιτρζπει τθν παράλλθλθ χριςθ περιςςότερων του ενόσ ποντικιϊν και πλθκτρολογίων. Η εφαρμογι αυτι είχε βαςιςτεί ςε λειτουργικό Linux [Hutterer 2007]. Η εφαρμογι αυτι αποτελεί ζνα χαρακτθριςτικό παράδειγμα του τρόπου με τον οποίο μποροφμε να αναβακμίςουμε υπάρχων προγράμματα, ϊςτε να υποςτθρίηουν πολλαπλι αφι. Τα ςφγχρονα λειτουργικά ςυςτιματα τθσ Microsoft δεν υποςτθρίηουν τθν πολλαπλι αφι. Με τθν εφαρμογι αυτι μποροφμε να παρουςιάςουμε πωσ θ πολλαπλι αφι μπορεί να επιτευχκεί 105

106 βαςιςμζνθ ςε ζνα λειτουργικό MS Windows. Για να το επιτφχουμε αυτό, θ εφαρμογι χωρίηεται ςε δφο καταςτάςεισ. Στθν πρϊτθ, επιτρζπει ςτο χριςθ να οργανϊςει και να αναπροςαρμόςει το μζγεκοσ των παρακφρων, με άμεςεσ χειρονομίεσ. Στθν κατάςταςθ αυτι δεν επιτρζπει ςτο χριςτθ να χρθςιμοποιιςει τθν εφαρμογι άμεςα. Για να μπορζςει ο χριςτθσ να χρθςιμοποιιςει τθν κάκε εφαρμογι, πρζπει να ενεργοποιθκεί θ δεφτερθ κατάςταςθ. Στθν κατάςταςθ αυτι γίνεται μια προςομοίωςθ ενόσ ποντικιοφ, οποί κάκε ςθμείο αφισ κεωρείται και ςαν επιλογι (Click). Αυτό επιτρζπει ςτον χριςτθ να χρθςιμοποιεί τθν επιφάνεια πολλαπλισ αφισ ςαν επιφάνεια αφισ. Εικόνα 6.1: Η εφαρμογι tdesk κατά τθ λειτουργία τθσ πρϊτθσ κατάςταςθσ τθσ Real-time Fluid Dynamics Simulation and Manipulation. Άλλο ζνα χαρακτθριςτικό μιασ οκόνθσ πολλαπλισ αφισ είναι ότι επιτρζπει τθν άμεςθ αλλθλεπίδραςθ με τθν εκάςτοτε ςκθνι. Η εφαρμογι αυτι βαςίηεται ςτθν εργαςία του Jos Stam, πάνω ςτθν ροι των ρευςτϊν και αναπτφχτθκε ϊςτε να υποςτθρίηει τθν αλλθλεπίδραςθ πολλαπλισ αφισ [Geiger 2007],[Rusdorf et al 2007]. Κατά τθν εκκίνθςθ τθσ θ εφαρμογι, φορτϊνει ζνα ςχζδιο από ζνα αποκθκευμζνο αρχείο. Το ςχζδιο είναι μια αςπρόμαυρθ εικόνα ςε (PBM) τυποποίθςθ. Πλα τα λευκά ςθμεία τθσ εικόνασ κεωροφνται ςαν ςφνορα. Ραράλλθλα τρείσ πθγζσ ρευςτοφ, τοποκετοφνται ςε προκακοριςμζνεσ κζςεισ. Η εφαρμογι αυτι αποτελείται από δφο καταςτάςεισ αλλθλεπίδραςθσ. Στθν πρϊτθ κατάςταςθ, κατάςταςθ προςομοίωςθσ, θ αφι κεωρείται ςαν μία τυχαία πθγι, και κα ειςάγει τυχαία χρωματιςμζνο υγρό ςτθν προςομοίωςθ. Αν θ ταχφτθτα τθσ τυχαίασ πθγισ είναι αρκετά δυνατι, ανάλογα με τθν πίεςθ που αςκείται τότε μποροφμε να ματαιϊςουμε τισ προκακοριςμζνεσ πθγζσ. Στθ δεφτερθ κατάςταςθ αλλθλεπίδραςθσ, είναι εφκολο να ςχεδιάςουμε ςτθ ςκθνι επιπλζον όρια. Σχεδιάηοντασ όρια κοντά ςτισ ςτατικζσ πθγζσ μποροφμε να δοφμε τθν αλλαγι ςτθν ροι των ρευςτϊν, όπωσ αυτι κα άλλαηε ςτθν πραγματικότθτα. 106

107 Εικόνα 6.2: Προςομοίωςθ ςε πραγματικό χρόνο τθσ δυναμικισ των ρευςτϊν NASA World Wind. Η NASA World Wind είναι μια πολφ γεωγραφικι γνωςτι εφαρμογι που επιτρζπει ςτο χριςτθ τθν περιιγθςθ ςτον κόςμο. Με τθν προςκικθ ενόσ επιπρόςκετοφ μποροφμε να κάνουμε τθν εφαρμογι αυτι να λειτουργιςει ςε ζνα περιβάλλον πολλαπλισ αφισ. Αντίκετα με τθν εφαρμογι Google Earth, το NWW, είναι μια ανοικτοφ κϊδικα εφαρμογι που επιτρζπει να προςκζςουμε αλλθλεπίδραςθ πολλαπλισ αφισ. Κατά τθ χριςθ τθσ εφαρμογισ ςε ζνα απλό ςφςτθμα, ο χειριςμόσ τθσ κζασ εξαρτάται από τθν αλλθλεπίδραςθ του ποντικιοφ. Αντίκετα κατά τθ χριςθ τθσ ςε ζνα ςφςτθμα πολλαπλισ αφισ, αλλάηει τελείωσ ο τρόποσ αλλθλεπίδραςθσ με τθν εφαρμογι. Αντί τθσ προςομοίωςθσ με το ποντίκι, κακορίηουμε τθν αλλθλεπίδραςθ με βάςθ τθν κίνθςθ και τθ χριςθ χειρονομιϊν. Για το λόγο αυτό χρθςιμοποιοφμε το TouchlibCOMwrapper για τθν αλλθλεπίδραςθ με το Touchlib. Για τθν απλοποίθςθ τθσ αλλθλεπίδραςθσ, κακορίςαμε δυο βαςικζσ χειρονομίεσ. Η πρϊτθ χειρονομία, επιτρζπει ςτο χριςτθ να κινεί τθ ςφαίρα, απλά ακουμπϊντασ τθν και κινϊντασ το δάκτυλο του. Η δεφτερθ χειρονομία επιτρζπει ςτο χριςτθ να χειρίηεται τθν εςτίαςθ και τθν περιςτροφι, και επιτυγχάνεται με τθν αφι δφο δακτφλων. Αν το ςυγκρίνουμε με τθν προθγοφμενθ εφαρμογι, βλζπουμε πωσ θ αλλθλεπίδραςθ πολλαπλισ αφισ δεν ςθμαίνει και πολλαπλοί χριςτεσ. Λόγω του ότι θ εφαρμογι επιτρζπει μια 107

108 οπτικι γωνία απευκφνεται αποκλειςτικά ςε ζνα χριςτθ ακόμθ και αν επιτρζπει τθν πολλαπλι αλλθλεπίδραςθ. Εικόνα 6.3: Χειριςμόσ τθσ εφαρμογισ NASA World Wind, με πολλαπλι αφι Multi-touch Media Application. Μια χαρακτθριςτικι εφαρμογι ςτθν οποία είναι εμφανισ θ αλλθλεπίδραςθ βαςιςμζνθ ςτθν χειρονομία, αλλά και οι πολλαπλοί χριςτεσ, είναι θ Multitouch Media Application. Αρχικά θ εφαρμογι αναπτφχκθκε ςαν ελεγκτικι εφαρμογι, αλλά με οριςμζνεσ βελτιϊςεισ επιτρζπει ςτο χριςτθ τθν παράλλθλθ προβολι φωτογραφιϊν και βίντεο. Ραράλλθλα επιτρζπεται θ ενθμζρωςθ με νζεσ φωτογραφίεσ ακόμθ και όταν θ εφαρμογι λειτουργεί, απλά ειςάγοντασ τθν κάρτα μνιμθσ ςτθν υποδοχι. Ραράλλθλα ζνα ακόμθ χαρακτθριςτικό παράδειγμα αποτελεί και θ εμφάνιςθ ενόσ εικονικοφ πλθκτρολογίου. Η εφαρμογι ζχει αναπτυχκεί ςε Adobe Flash (ActionScript 3.0), και λειτουργεί ςε κάκε ςφςτθμα που υποςτθρίηει Adobe Integrated Runtime. Πταν χρθςιμοποιείται θ Flash, είναι αναγκαία και θ χριςθ τθσ κλάςθσ TUIO που παρζχεται με το περιβάλλον εργαςίασ Touchlib. Οι κλάςεισ αυτζσ όπωσ προείπαμε χρθςιμοποιοφνται για να μεταφράςουν τθσ πλθροφορίεσ από τθν TUIO που προζρχονται από το OSC. Ζνα όφελοσ που ζχουμε αν χρθςιμοποιοφμε Flash ςαν πλατφόρμα για τθν ανάπτυξθ εφαρμογϊν πολλαπλισ αφισ, είναι θ ευκολία ςτθ χριςθ. Η πλατφόρμα Flash περιζχει και μία πολφ 108

109 μεγάλθ ποικιλία από κλάςεισ που μποροφν να χειριςτοφν τον ιχο και τθν εικόνα. Μια βαςικι αρχιτεκτονικι μιασ εφαρμογισ αναπτυγμζνθσ ςε Flash παρουςιάηεται ςτθ ςυνζχεια. Στθν πρϊτθ γραμμι ζχουμε τθν ειςαγωγι τθσ κλάςθσ TUIO, ςτθ δεφτερθ, προςτίκενται οι κλάςεισ που χρειάηονται για να απεικονιςτοφν τα αντικείμενα. Μια βαςικι αρχιτεκτονικι μιασ εφαρμογισ δθμιουργείται ςαν μια κλάςθ. Στθν όγδοθ γραμμι δίνουμε τισ αρχικζσ τιμζσ τθσ κλάςθσ TUIO, θ διεφκυνςθ IP τθσ εργαςίασ Flosc, θ κφρα τθσ Flosc, και οι διαςτάςεισ τθσ επιφάνειασ. Ζπειτα προςτίκεται το φόντο. Το φόντο είναι ζνα αντικείμενο βαςιςμζνο ςτθν κλάςθ RotatableScalable. Η κλάςθ αυτι είναι μζροσ τθσ βιβλιοκικθσ τθσ Touchlib, και υλοποιεί τισ χειρονομίεσ όπωσ περιγράφθκε ςτο κεφάλαιο 3. Στθν εφαρμογι αυτι, προςκζςαμε επίςθσ οριςμζνεσ εικόνεσ και ζνα εικονικό πλθκτρολόγιο. Αντίκετα με τα κοινά πλθκτρολόγια το εικονικό πλθκτρολόγιο τθσ εφαρμογισ παρουςιάηει μια μικρι κακυςτζρθςθ. 109

110 Εικόνα 6.4: Παράδειγμα τθσ εφαρμογισ Multitouch Media Application. τθν εικόνα παρουςιάηεται και ζνα βίντεο Video puzzle application. Με ςκοπό τθν παρουςίαςθ του τρόπου με τον οποίο θ πολλαπλι αφι μπορεί να χρθςιμοποιθκεί για τθν επίλυςθ ςυνεργατικϊν προβλθμάτων, παρουςιάηουμε μια χαρακτθριςτικι εφαρμογι ενόσ πάηλ. Ππωσ ςε όλα τα πάηλ ζτςι και ςε αυτό πολλοί χριςτεσ μποροφν να ςυνεργαςτοφν για να το λφςουν. Αυτό που είναι πιο ενδιαφζρον ςτθν παροφςα εφαρμογι είναι πωσ αντί για φωτογραφία χρθςιμοποιείται ζνα βίντεο. Κατά τθ διάρκεια τθσ επίλυςθσ το βίντεο παίηει ςε κάκε ζνα από τα κομμάτια του ξεχωριςτά. Αυτό αυξάνει τθν πολυπλοκότθτα του παιχνιδιοφ, αλλά παράλλθλα το κάνει και πιο διαςκεδαςτικό. Ραράλλθλα πρζπει να αναφερκεί πωσ ζχουν αναπτυχκεί πολλζσ εφαρμογζσ που προωκοφν τθν ςυνεργαςία ανάμεςα ςτουσ χριςτεσ απλά ςτθν ςυγκεκριμζνθ μπορεί να γίνει άμεςα θ ςφγκριςθ με τον πραγματικό κόςμο. 110

111 Εικόνα 6.5: Δφο χριςτεσ προςπακοφν να επιλφςουν το πάηλ. Τζλοσ πρζπει να αναφερκεί πωσ όλεσ οι παραπάνω εφαρμογζσ αποτελοφν ζνα μόνο μζροσ από τισ εφαρμογζσ που ζχουν αναπτυχκεί και λειτουργοφν ςε ζνα ςφςτθμα πολλαπλισ αφισ. Με τθν πάροδο του χρόνου και μιασ και θ τεχνολογία αυτι είναι ακόμθ ςτα ςπάργανα, πολλζσ νζεσ εφαρμογζσ κα αναπτυχκοφν ϊςτε να βελτιϊςουν τθν αλλθλεπίδραςθ ανάμεςα ςτο χριςτθ και ςτον υπολογιςτι. Οι εφαρμογζσ αυτζ επιλζχτθκαν απλά για να αναδείξουν τισ δυνατότθτεσ τθσ αλλθλεπίδραςθσ πολλαπλισ αφισ. 111

112 υμπεράςματα Ο υπολογιςτισ όπωσ τον γνωρίηουμε ςιμερα, με τθν κάκετθ οκόνθ, το πλθκτρολόγιο και το ποντίκι, αποτελεί ζνα εφπλαςτο, πολυχρθςτικό εργαλείο, που μπορεί να χρθςιμοποιθκεί από μια ποικιλία διαφορετικϊν ατόμων για να εκτελζςει μια ευρεία ποικιλία διαφορετικϊν εργαςιϊν. Και όμωσ θ πολυπλοκότθτα, του ίδιου του υπολογιςτι, είναι κατά πολφ μεγαλφτερθ από τθν περιπλοκότθτα τθσ ίδιασ τθσ αλλθλεπίδραςθσ. Βζβαια θ αντικατάςταςθ των υπάρχοντων ςυςτθμάτων με ζνα ςφςτθμα πολλαπλισ αφισ δεν διαφαίνεται ςτο άμεςο μζλλον. Ραρόλο που τα ςυςτιματα πολλαπλισ αφισ είναι ταχφτερα και ευκολότερα ςε οριςμζνεσ εργαςίεσ ςε ςχζςθ με το ποντίκι, δεν δφναται θ άμεςθ αντικατάςταςθ του ποντικιοφ από αυτά. Πταν οι εργαςία απαιτεί ακρίβεια, θ αποτελεςματικότθτα του ποντικιοφ είναι αδιαμφιςβιτθτθ. Βζβαια θ χριςθ τθσ αλλθλεπίδραςθσ πολλαπλισ αφισ είναι πολφ νζα και οι χριςτεσ δεν ζχουν εξοικειωκεί άμεςα με αυτι. Αντίκετα ο νζοσ τρόποσ αλλθλεπίδραςθσ ενκαρρφνει τθν ςυνεργατικότθτα των χρθςτϊν, κάτι το οποίο δεν είναι εφικτό με το ποντίκι. Δεν περιοριηόμαςτε ςτθν τεχνικι δείχνω και επιλζγω αλλά μποροφμε να εκτελοφμε περιςςότερεσ από μία εργαςίεσ ταυτόχρονα. Ραράλλθλα δεν χρειάηεται να οργανϊνουμε τθν εργαςία μασ ςε ςταδιακά βιματα κακϊσ με τθν νζα τεχνικι μποροφμε να εκτελοφμε περιςςότερα από ζνα βιματα ταυτόχρονα. Με τθν καταςκευι του πρωτοτφπου πολλαπλισ αφισ βαςιςμζνο ςτθν οπτικι αναγνϊριςθ (FTIR), αποδεικνφουμε πωσ θ τεχνολογία τθσ πολλαπλισ αφισ είναι εφικτι. Βζβαια θ ακρίβεια, θ αξιοπιςτία και θ ανταπόκριςθ - απόκριςθ, ενόσ ςυςτιματοσ πολλαπλισ αφισ, βαςίηεται ςτο χρθςιμοποιθμζνο υλικό. Με τον τρόπο αυτό προςφζρεται ζνασ νζοσ και πρωτόγνωροσ τρόποσ αλλθλεπίδραςθσ, πιο φυςικόσ και πιο εφάμιλλοσ με τον τρόπο που ζχουμε ςυνθκίςει να αλλθλεπιδροφμε ςτθν κακθμερινότθτά μασ. Οι εμπειρίεσ που ςυλλζχτθκαν κατά τθν λειτουργία του πρωτοτφπου, είναι μοναδικζσ. Ο τρόποσ αλλθλεπίδραςθσ κρίνεται μοναδικόσ δίνοντασ ςτο χριςτθ μια αίςκθςθ μοναδικι. Κατά τθ διάρκεια τθσ αλλθλεπίδραςθσ με το πρωτότυπο, οι περιςςότερεσ από τισ εργαςίεσ γίνονταν με πολφ μεγαλφτερθ ευκολία απ ότι με το ποντίκι (αλλαγι κλίμακασ, αλλαγι προςανατολιςμοφ). Ο χριςτθσ δεν είναι πλζον δζςμιοσ του ποντικιοφ και μπορεί πλζον να αλλθλεπιδράςει με τα ψθφιακά αντικείμενα με ζνα πιο φυςικό και γνϊριμο για αυτόν τρόπο. Η παρουςίαςθ των Demo εφαρμογϊν, ζγινε μεσ ςκοπό να επιδείξουμε τισ δυνατότθτεσ που μπορεί να προςφζρει μια πολλαπλισ αφισ ςυςκευι. Σε ςφγκριςθ με τισ κλαςικζσ εφαρμογζσ των ςτακερϊν υπολογιςτϊν ο χριςτθσ ζχει τθ δυνατότθτα να αλλθλεπιδράςει με ζνα πιο φυςικό τρόπο, μζςω τθσ αφισ. Ρολλζσ από τισ εφαρμογζσ που ζχουν αναπτυχκεί όπωσ θ Real - Time Fluid Dynamics Simulations, προβάλουν τα επιςτθμονικά οφζλθ των πολλαπλισ αφισ ςυςτθμάτων. Επιπλζων οι εφαρμογζσ tdesk,και NASA World Wind παρουςιάηουν με επιτυχία το πϊσ οι υπάρχουςεσ εφαρμογζσ μποροφν να βελτιωκοφν με τθ βοικεια τθσ αλλθλεπίδραςθσ βαςιςμζνθσ ςτθν κίνθςθ. Ο αναδυόμενοσ τομζασ τθσ απτισ ζρευνασ διεπαφϊν, προτείνει νζα είδθ διεπαφϊν που φζρνουν τισ ψθφιακζσ αλλθλεπιδράςεισ ςτα φυςικά αντικείμενα, ςε επιφάνειεσ και ςε φυςικοφσ χϊρουσ. Με τον τρόπο αυτό οι εργαςίεσ μποροφν να γίνουν πιο ςυνεργατικζσ και πιο κοινωνικζσ με τζτοιο τρόπο όπωσ ιταν πάντα οι μθ-ψθφιακζσ αλλθλεπιδράςεισ μασ. 112

113 Εικόνα 14: Ο τρόποσ αλλθλεπίδραςθσ ςτισ μζρεσ μασ αποκλείει τθ ςυνεργατικότθτα κάτι το οποίο προωκεί θ αλλθλεπίδραςθ με βάςθ τθν πολλαπλι αφι. Το ςθμαντικότερο ςυμπζραςμα που προκφπτει από τθ διπλωματικι και ακόμθ περιςςότερο από τθν αλλθλεπίδραςθ με το πρωτότυπο, είναι θ απλότθτα τθσ χριςθσ. Πλεσ οι εντολζσ για το χειριςμό των αντικειμζνων προκφπτουν αυκόρμθτα, χωρίσ να χρειάηεται να μασ τισ επιδείξουν. Αυτό οφείλεται ςτο γεγονόσ ότι όλεσ οι χειρονομίεσ αυτζσ είναι όμοιεσ με αυτζσ που χρθςιμοποιοφμε ςτθν κακθμερινότθτα μασ. Βζβαια για να μπορζςουμε να αλλθλεπιδράςουμε αποτελεςματικά με το πρωτότυπο, πρζπει να εξοικειωκοφμε με αυτό, και να εξαςκθκοφμε. Από τισ εφαρμογζσ που ζτρεξαν ςτο πρωτότυπο, οι ςθμαντικότερεσ και αυτζσ ςτισ οποίεσ φαίνονται τα οφζλθ τθσ πολλαπλισ αφισ είναι θ Multitouch Media Application, και το Puzzle. Στθν πρϊτθ εφαρμογι, ο χριςτθσ μπορεί να αντιλθφτεί με ευκολία τισ εντολζσ και να αλλθλεπιδράςει με τα αρχεία πολυμζςων εφκολα και διαςκεδαςτικά. Αντίκετα με τθν εφαρμογι του Puzzle αναδεικνφεται περιςςότερο θ βαςικι ιδζα του Multi touch, που είναι θ ςυνεργατικότθτα. Στθν εφαρμογι αυτι επιτρζπεται να ςυμμετάςχουν πολλοί χριςτεσ παράλλθλα με ςκοπό τθν επίλυςθ του Puzzle. Το μζλλον τθσ πολλαπλισ αφισ μοιάηει ευοίωνο, και πολλά υποςχόμενο. Πλο και περιςςότερα νζα υπολογιςτικά ςυςτιματα ενςωματϊνουν πλζον τεχνολογίεσ πολλαπλισ αφισ, ςε πολφ προςιτζσ τιμζσ. Επιπλζον θ πολλαπλι αφι λόγο τθσ ευελιξίασ τθσ, εμφανίηεται ςε όλο και περιςςότερα νζα αυτόνομα ςυςτιματα που δεν αποτελοφν εξειδικευμζνεσ λφςεισ και απευκφνονται ςε περιςςότερουσ χριςτεσ. Βζβαια τα περιςςότερα από τα ςυςτιματα αυτά ξεφεφγουν από τθ κλαςικι μορφι του υπολογιςτι θ τθσ οριηόντιασ επιφάνειασ και προςανατολίηονται ςε κάκετεσ επιφάνειεσ με τθ μορφι πίνακα παρουςιάςεων, που κρίνονται πιο βολικζσ. 113

114 υμβολι τθσ εργαςίασ Στθν υποςτιριξθ τθσ διλωςθσ και των αξιϊςεων διατριβισ, θ διατριβι ζχει καταςτιςει διάφορεσ και ςυγκεκριμζνεσ ςυνειςφορζσ. Ο ςχεδιαςμόσ και θ καταςκευι μιασ επιφάνειασ πολλαπλισ αφισ βαςιςμζνθ ςτθν τεχνικι τθσ οπτικισ ανίχνευςθσ. Καταφζραμε να καταςκευάςουμε μια επιφάνεια πολλαπλισ αφισ, πλιρωσ λειτουργικι, ϊςτε να παρουςιάςουμε τθ νζα τεχνολογία. Το πρωτότυπο αποτελεί τθν πρϊτθ επίςθμθ και ολοκλθρωμζνθ παρουςίαςθ ςτθν Ελλάδα. Η εφαρμογι μιασ βιβλιοκικθσ βαςιςμζνθ ςτισ χειρονομίεσ ςτθν επιφάνεια αλλθλεπίδραςθσ. Για να μπορζςει να λειτουργιςει το ςφςτθμα, πρζπει να εγκαταςτακεί μία βιβλιοκικθ. Η βιβλιοκικθ αυτι κα ανακτά τισ πλθροφορίεσ από το πρόγραμμα ανίχνευςθσ που χρθςιμοποιείται, και κα τισ μετατρζπει ςε ςτοιχειϊδθσ χειρονομίεσ. Η καταλλθλότερθ βιβλιοκικθ κρίκθκε θ TouchLib, θ οποία εγκαταςτάκθκε με επιτυχία. Η εκτζλεςθ οριςμζνων δοκιμαςτικϊν εφαρμογϊν. Άλλθ μία ςυνειςφορά τθσ εργαςίασ, είναι θ παρουςίαςθ οριςμζνων εφαρμογϊν. Οι εφαρμογζσ που χρθςιμοποιικθκαν, δεν αποτελοφν το ςφνολο των εφαρμογϊν που μποροφν να εγκαταςτακοφν, αλλά μια επιλογι των πιο χαρακτθριςτικϊν από αυτζσ ϊςτε να αντιλθφτοφμε τισ δυνατότθτεσ που προςφζρονται. Η μεγαλφτερθ ςυνειςφορά τθσ εργαςίασ αποτελεί, θ παρουςίαςθ τθσ νζασ αυτισ τεχνολογίασ και του τρόπου με τον οποίο αυτι είναι εφικτό να πραγματοποιθκεί και να εφαρμοςτεί. Πλο και περιςςότεροι ερευνθτζσ βαςιςμζνοι ςε αυτι μποροφν να βελτιϊςουν και να εξελίξουν το πρωτότυπο, ςε ζνα ολοκλθρωμζνο ςφςτθμα. Μελλοντικζσ κατευκφνςεισ Αν και παρουςιάςαμε ζνα πλιρωσ ολοκλθρωμζνο και λειτουργικό ςφςτθμα πολλαπλισ αφισ, εντοφτοισ υπάρχουν αρκετά περικϊρια βελτίωςθσ του ςυςτιματοσ τόςο ςε επίπεδο υλικοφ όςο και ςε λογιςμικοφ. Ραρακάτω παρακζτω οριςμζνεσ προτάςεισ οι οποίεσ μποροφν να βελτιϊςουν το πρωτότυπο αλλά παράλλθλα να βελτιϊςουν τθν αλλθλεπίδραςθ του χριςτθ με αυτό. Οι περιςςότερεσ αλλαγζσ αφοροφν το υλικό. Τα βαςικά ςτοιχεία που επιλζχτθκαν και απαρτίηουν το ςφςτθμα αποτελοφν μία οικονομικι λφςθ, και κρίνονται ικανοποιθτικά για τθ λειτουργία του. Με τθν επιλογι όμωσ περιφερειακϊν με καλφτερα χαρακτθριςτικά, μποροφμε να βελτιϊςουμε κατά πολφ τθν ποιότθτα τθσ αλλθλεπίδραςθσ. Η επιλογι μίασ κάμερασ με καλφτερο ρυκμό ανανζωςθσ, κα βελτιϊςει και τον χρόνο απόκριςθσ του ςυςτιματοσ. Επιπλζων νζα υλικά ζχουν προκφψει που κρίνονται καταλλθλότερα για τθν εφαρμογι τουσ ωσ επιφάνειεσ αλλθλεπίδραςθσ. Συνεπϊσ αντί τθσ ςυμβατικισ μεκόδου και τθσ χριςθσ τθσ 114

115 ακρυλικισ επιφάνειασ ςε ςυνδυαςμό με τθν καταλυτικι επιφάνεια μποροφμε να χρθςιμοποιιςουμε νζα υλικά που προςφζρουν καλφτερεσ ιδιότθτεσ. Ζνα υλικό που μπορεί να χρθςιμοποιθκεί είναι το Endlighten ζνα ειδικό είδοσ ακρυλικοφ, που επιτρζπει τθν καλφτερθ και πιο ομοιόμορφθ διαςπορά του φωτόσ ςε όλθ τθν επιφάνεια. Το πρωτότυπο που αναπτφξαμε βαςίςτθκε ςτθν τεχνικι FTIR. Η τεχνικι αυτι κρίνεται θ καταλλθλότερθ για το ςφςτθμα που αναπτφξαμε, αλλά δεν μπορεί να αναγνωρίςει κακοδθγθτικοφσ δείκτεσ. Συνεπϊσ κα μποροφςαμε με μερικζσ μετατροπζσ (το ςυνδυαςμό με ζνα ςφςτθμα DI), να επιτφχουμε τθν αναγνϊριςθ και λειτουργία τουσ. Ραράλλθλα πολλζσ βελτιϊςεισ μποροφν να γίνουν και ςτο λογιςμικό. Νζεσ πλατφόρμεσ ζχουν αναπτυχκεί προςφζροντασ καλφτερθ επεξεργαςία εικόνασ ςυνεπϊσ προςφζροντασ καλφτερθ και φυςικότερθ ανταπόκριςθ ςτο χριςτθ. Βζβαια, ο βαςικότεροσ μελλοντικόσ ςτόχοσ που προκφπτει από τθν εργαςία αυτι είναι θ ενςωμάτωςθ τθσ τεχνολογίασ τθσ πολλαπλισ αφισ ςε εργαςίεσ τθσ κακθμερινότθτασ, που δε βαςίηονται εξ ολοκλιρου με τθν εργαςία. Συνεπϊσ ςτα μελλοντικά ςχζδια προτείνεται θ καταςκευι μιασ επιφάνειασ πολλαπλισ αφισ που να λειτουργεί ςαν μζςω διαφιμιςθσ πλθροφόρθςθσ, ςε καταςτιματα πϊλθςθσ προϊόντων. Εικόνα 15: εφαρμογι τθσ πολλαπλισ αφισ ςε κακθμερινζσ εργαςίεσ. Λόγο τθσ απλότθτασ τθσ καταςκευισ, μποροφμε να δϊςουμε ςτο ςφςτθμα, ότι μορφι επικυμοφμε. Συνεπϊσ οι χριςεισ που μπορεί να εξυπθρετιςει είναι πάρα πολλζσ. Λόγω τθσ απλότθτασ του, το ςφςτθμα μπορεί να ενςωματωκεί ςε πολλά ςθμεία ενόσ καταςτιματοσ. Από τθν βιτρίνα του ζωσ και τον κακρζφτθ του δοκιμαςτθρίου όπωσ φαίνεται και ςτθν εικόνα

116 Εικόνεσ. Ειςαγωγι. Εικόνα 1: Ο περιοριςμόσ τθσ αλλθλεπίδραςθσ λόγο των ςυςκευϊν ειςόδου. Εικόνα 2: Μορφοποίθςθ και τοποκζτθςθ ενόσ φφλου ςτθν κατάλλθλθ κζςθ ςε ζνα κλαδί. Κεφάλαιο 1ο Εικόνα 1.1: Η ςυςχζτιςθ των ψθφιακϊν αντικειμζνων με φυςικά. Εικόνα 1.2: Χειριςμόσ φυςικϊν αντικειμζνων για τθν επεξεργαςία ψθφιακϊν δεδομζνων. Εικόνα 1.3: Η διαφορά ανάμεςα ςε μια Επαγγελματικι κονςόλα ιχου του πραγματικοφ και του ψθφιακοφ περιβάλλοντοσ. Εικόνα 1.4: Αλλθλεπίδραςθ ςε ςυνεργατικό περιβάλλον. Εικόνα 1.5: Tο ςφςτθμα MetaDesk που ςυνδυάηει τθν πολλαπλι αφι με τα Phicons. Εικόνα 1.6: Μια επίδειξθ του HoloWall ςτθν Σιγκαποφρθ το Εικόνα 1.7: Μια παρουςίαςθ του Diamond Touch τθσ Mitsubishi. Εικόνα 1.8: Ειδικά ςχιματα που καλοφνται Fiducial, ςτα οποία ζχουν ςυςχετιςτεί φυςικά αντικείμενα, κατά τθ λειτουργία τουσ ςτο ςφςτθμα ReacTable. Εικόνα 1.9: Η ςυςκευι IPhone, με τισ εξελιγμζνεσ λειτουργίεσ πολλαπλισ αφισ. Εικόνα 1.10: Μία ςχθματικι απεικόνιςθ τθσ Microsoft Surface. Εικόνα 1.11: Ο νζοσ τρόποσ προςζγγιςθσ που προτείνεται για τθν αλλθλεπίδραςθ. Κεφάλαιο 2 ο Εικόνα 2.1: Κίνθςθ ςτο εικονικό περιβάλλον. Εικόνα 2.2: Η εφαρμογι Story Surfer. Εικόνα 2.3: Οι χριςτεσ αλλθλεπιδροφν με τθν εφαρμογι Story Surfer. Εικόνα 2.4: Διάγραμμα που παρουςιάηεται το μζγεκοσ του igamefloor. Εικόνα 2.5: Απεικόνιςθ από μία εφαρμογι τθσ κονςόλασ PlayStation. Εικόνα 2.6: Οι περιοχζσ που ανιχνεφονται με τα ςυςτιματα αναγνϊριςθσ τθσ εςτίαςθσ. Εικόνα 2.7: Ζνασ βολικόσ τρόποσ αλλθλεπίδραςθσ με το κινθτό. Εικόνα 2.8: Μετακίνθςθ ςε μεγάλα κείμενα με ζνα πιο ρεαλιςτικό τρόπο. Εικόνα 2.9: Ρολλοί χριςτεσ αλλθλεπιδροφν με το ίδιο ςφςτθμα. Κεφάλαιο 3 ο Εικόνα 3.1: Κρίςιμθ γωνία τθσ επιφάνειασ. Εικόνα 3.2: Διάκλαςθ του φωτόσ όταν υπάρχει κίνθςθ μεταξφ δφο αντικειμζνων. Εικόνα 3.3: Frustrated Total Internal Reflection. Εικόνα 3.4: Frustrated Total Internal Reflection, με τθν προςκικθ καταλυτικισ επιφάνειασ. Εικόνα 3.5: RI, Rear - side Illumination Εικόνα 3.6: FI, Front - side Illumination. Εικόνα 3.7: Το βαςικά εξαρτιματα τθσ επιφάνειασ πολλαπλισ αφισ. Εικόνα 3.8: Τελικι μορφι του ςυςτιματοσ και των περιφερειακϊν του. Κεφάλαιο 4 ο Εικόνα 4.1: Νζοσ φακόσ που δεν ενςωματϊνει υπζρυκρο φίλτρο. Εικόνα 4.15: Ειδικό φίλτρο που επιτρζπει μόνο ςε οριςμζνο εφροσ ςυχνότθτασ υπζρυκρου φωτόσ τθ διζλευςθ. Εικόνα 4.16: Πψθ του υπζρυκροφ LED που χρθςιμοποιείται ςτα τθλεχειριςτιρια. Εικόνα 4.17: Φωτογραφικά αρνθτικά. Εικόνα 4.18: Ζνα χαρτονόμιςμα των 50 euro, όπωσ φαίνεται με τθν τροποποιθμζνθ κάμερα. Εικόνα 4.19: Ζνα μπουκάλι Coca cola όπωσ φαίνεται με τθν κάμερα του πρωτοτφπου. Εικόνα 4.20: Το ακρυλικό ζτοιμο για τθν επεξεργαςία. Εικόνα 4.21: Επεξεργαςία ακρυλικοφ. 116

117 Εικόνα 4.22: Η επιφάνεια του ακρυλικοφ πριν και μετά τθν επεξεργαςία. Εικόνα 4.23: Τομι του πλαιςίου τθσ επιφανείασ. Εικόνα 4.24: Υπζρυκρο LED, SFH 485 τθσ Osram. Εικόνα 4.25: Επικάλυψθ του ακρυλικοφ με το ελαςτομερζσ. Εικόνα 4.26: Το ελαςτομερζσ απλωμζνο ομοιόμορφα ςε όλθ τθν επιφάνεια. Εικόνα 4.27: Ομαλοποίθςθ τθσ επιφάνειασ με ζνα πλαςτικό χάρακα. Κεφάλαιο 5 ο Εικόνα 5.1: Ραράδειγμα των φίλτρων που χρθςιμοποιοφνται ςε ζνα FTIR ςφςτθμα. Εικόνα 5.2: Ραράδειγμα των φίλτρων που χρθςιμοποιοφνται ςε ζνα DI IR. Εικόνα 5.3: Ραρουςίαςθ του ςχεδίου τθσ ςκακιζρασ με τθ διατομι που ανιχνεφεται από τθν OpenCV βιβλιοκικθ. Εικόνα 5.4: Τα φίλτρα που μποροφμε να τροποποιιςουμε ϊςτε να επιτφχουμε ζνα καλφτερο αποτζλεςμα. Εικόνα 5.5: Ραράδειγμα διόρκωςθσ τθσ διαςτρζβλωςθσ του φακοφ. Εικόνα 5.6: Άμεςεσ χειρονομίεσ για τθ διαχείριςθ αντικειμζνων. Εικόνα 5.7: Σχεδιαςμόσ ζλλειψθσ b)με τθ χριςθ ενόσ χεριοφ c) με τθ χριςθ δφο χεριϊν. Κεφάλαιο 6 ο Εικόνα 6.1: Η εφαρμογι tdesk κατά τθ λειτουργία τθσ πρϊτθσ κατάςταςθσ τθσ. Εικόνα 6.2: Ρροςομοίωςθ ςε πραγματικό χρόνο τθσ δυναμικισ των ρευςτϊν. Εικόνα 6.3: Χειριςμόσ τθσ εφαρμογισ NASA World Wind, με πολλαπλι αφι. Εικόνα 6.4: Ραράδειγμα τθσ εφαρμογισ Multitouch Media Application. Εικόνα 6.5: Δφο χριςτεσ προςπακοφν να επιλφςουν το πάηλ. Διαγράμματα. Κεφάλαιο 2 ο Διάγραμμα 2.1: Οργανόγραμμα του τρόπου λειτουργίασ οριςμζνων ςυςτθμάτων. Κεφάλαιο 3 ο Διάγραμμα 3.1: Μια γραφικι επιςκόπθςθ τθσ αλλθλεπίδραςθσ πολλαπλισ αφισ. Διάγραμμα 3.2: Τα χαρακτθριςτικά φαςματικισ ευαιςκθςίασ τθσ κάμερασ χωρίσ να λαμβάνονται υπόψθ τα χαρακτθριςτικά του φακοφ και τα χαρακτθριςτικά τθσ φωτεινισ πθγισ. Κεφάλαιο 5 ο Διάγραμμα 5.1: Σχθματικι απεικόνιςθ τθσ αποςτολισ γεγονότων TUIO μζςω του πρωτόκολλου OSC. Το Flosc μετατρζπει τα πακζτα UDP ςε πακζτα TCP. Διάγραμμα 5.2: Οργανόγραμμα τθσ ροισ των δεδομζνων με τθ χριςθ Touchlib και Gesturelib ςε μία εφαρμογι. Κεφάλαιο 6 ο Διάγραμμα 6.1: Ζνα διάγραμμα που παρουςιάηει τθν αρχιτεκτονικι λογιςμικοφ ςε εφαρμογζσ βαςιςμζνεσ ςε C++, C# και Flash. 117

118 Πίνακεσ. Κεφάλαιο 3 ο Ρίνακασ 3.1 : Σφγκριςθ των τριϊν τεχνικϊν βαςιςμζνων ςτθν οπτικι αναγνϊριςθ FTIR (Frustrated Total Internal Reflection), RI (Rear - side Illumination), FI (Front - side Illumination). Ρίνακασ 3.2: Ενδεικτικζσ τιμζσ μικρισ απόςταςθσ απεικόνιςθσ projector s και θ ανάλυςθ που προςφζρουν. Ρίνακασ 3.3: Κόςτοσ περιφερειακϊν ςε Euro s Κεφάλαιο 5 ο Ρίνακασ 5.1: Ρίνακασ μετάβαςθσ όπου εμφανίηονται όλεσ οι δυνατζσ καταςτάςεισ μετάβαςθσ. χιματα. Κεφάλαιο 5 ο Σχιμα 5.1: Ζνα χαρακτθριςτικό παράδειγμα από δφο καρζ που περιζχουν διαφορικά Blod s ςε διαφορετικζσ καταςτάςεισ. Σχιμα 5.2: Τελικι κατάςταςθ του ανιχνευτι ςθμείων. Σχιμα 5.3: Διορκωμζνεσ ςυντεταγμζνεσ, του ςθμείου P. Σχιμα 5.4: ζνα παράδειγμα του πλζγματοσ ρφκμιςθσ, και ζνα καρζ τθσ κάμερασ που υπόκειται ςε βαροκεντρικι διαςτρζβλωςθ. Σχιμα 5.528: Το πλζγμα ρφκμιςθσ ςυνδυαςμζνο με το καρζ τθσ κάμερασ. 118

119 Βιβλιογραφία Αναφορζσ. [Αναγνϊςτου 1989] - Anagnostou, G., Dewey, D., Patera, A. (1989) "Geometry Defining Processors for Engineering Design and Analysis in the Visual Computer. Vol. 5, 1989, pp [Ρικάκθσ et al 2006] - Jodi James, Todd Ingalls, Gang Qian, Loren Olsen, Daniel Whiteley, Siew Wong, Θανάςθσ ικάκθσ, Arts, Media and Engineering Program and Department of Electrical Engineering Arizona State University: Movement-based Interactive Dance Performance. [Λανίτθσ et al 2001] - F. Frangeskides and A. Λανίτθσ, School of Computer Science and Engineering, Cyprus: A Hands-Free Non-Invasive Human Computer Interaction System [API] - [Balakrishnan 2000] - Ravin Balakrishnan and Ken Hinckley. Symmetric bimanual interaction. In CHI 00: Proceedings of the SIGCHI conference on Human Factors in computing systems, pages 33 40, New York, NY, USA, ACM Press [Bencina 2005] - Ross Bencina and Martin Kaltenbrunner. The design and evolution of Fiducials for the reactivision system. In Proceedings of the 3rd International Conference on Generative Systems in the Electronic Arts (3rd Iteration 2005), Melbourne, Australia, 2005 [Bolt 1980] - Bolt, Richard A. (1980) ""Put-that-there": Voice and gesture at the graphics interface" in Proceedings of the 7th annual conference on Computer graphics and interactive techniques (SIGGRAPH 1980), ACM Press,. [Brun 2007] - Didier Brun. Mouse gesture recognition url: [Buxton, et al 1985] -William Buxton, Ralph Hill, and Peter Rowley. Issues and techniques in touchsensitive tablet input. In SIGGRAPH '85: Proceedings of the 12th annual conference on Computer graphics and interactive techniques, pages , New York, NY, USA, ACM Press. ISBN url: [Buxton et al 1986] - William Buxton, and B. Myers. A study in two-handed input. In CHI '86: Proceedings of the SIGCHI conference on Human factors in computing systems, pages , New York, NY, USA, ACM Press. ISBN url: / / [Buxton, 1997] - William Buxton, (1997). Living in Augmented Reality: Ubiquitous Media and Reactive Environments. In K. inn, A. Sellen & S. Wilber (Eds.). Video Mediated Communication. Hillsdale, N.J.: Erlbaum, An earlier version of this chapter also appears in Proceedings of Imagine '95, *Capın et al Tolga Çapın, Antonio Haro, Vidya Setlur, and Stephen Wilkinson, Bilkent University. Camera- Based Virtual Environment Interaction on Mobile Devices. [Chery et al 2000] - Chery, Y., Kelley, A., Moyne, W.P., Verminski, M.D., Perez, M., Lee, P. (2000). Transcription System. US Patent No. 6,104,

120 [Collins et al 2002] - Mat Buckland and Mark Collins. AI Techniques for Game Programming. Premier Press, ISBN X. [Dietz et al 2001] - Dietz, P.H.; Leigh, D.L., "DiamondTouch: A Multi-User Touch Technology", ACM Symposium on User Interface Software and Technology (UIST), ISBN: X, pps , November 2001 (Proc ACM Press, TR ) [Dillon et al 1990] - R. F. Dillon, Jeff D. Edey, and Jo W. Tombaugh. Measuring the true cost of command selection: techniques and results. In CHI 90: Proceedings of the SIGCHI conference on Human Factors in computing systems, pages 19 26, New York, NY, USA, ACM Press. [Eriksson et al 2005] - Eva Eriksson, Thomas Riisgaard Hansen, and Andreas Lykke-Olesen.: Movement-based interaction in camera spaces: a conceptual framework. Springer, London Limited, 27 November [Esenther et al 2002] - Esenther, A.; Forlines, C.; Ryall, K.; Shipman, S., "DiamondTouch SDK: Support for Multi-User, Multi-Touch Applications", ACM Conference on Computer Supported Cooperative Work (CSCW), November 2002 (CSCW 2002, TR ) [Eye-Toy] - Sony Eye-Toy. url: [Fjeld et al 1998] - Fjeld, M., Bichsel, M., Rauterberg, M. (1998) "BUILD-IT: An Intuitive Design Tool Based on Direct Object Manipulation" in Gesture and Sign Language in Human-Computer Interaction, Lecture Notes in Artificial Intelligence, Vol. 1371, Wachsmut and Frohlich, Editors, Springer- Verlag, Berlin, 1998, pp [Forlines et al 2007] - Clifton Forlines, Daniel Wigdor, Chia Shen, and Ravin Balakrishnan. Directtouch vs. mouse input for tabletop displays. In CHI '07: Proceedings of the SIGCHI conference on Human factors in computing systems, pages , New York, NY, USA, ACM. ISBN url: [Geiger et al 2007] - Martin Kaltenbrunner Sergi Jord, Marcos Alonso and Gnter Geiger. ReacTable: an electro-acoustic music instrument with a tabletop tangible user interface url: [Griffiths 1999] - Griffiths, D. J. (1999). Introduction to Electrodynamics Prentice Hall. ISBN [Guiard et al 1994] - Yves Guiard, Abigail Sellen, William Buxton, Mark Billinghurst and Shumin Zhai. Human input to computer systems: Theories, techniques and technology url: com /inputmanuscript.html [Guiard 1987] - Yves Guiard. Asymmetric division of labor in human skilled bimanual action: The kinematic chain as a model. Journal of Motor Behavior, pages , [Haigh 2006] - Haigh, T.: Remembering the Office of the Future: The Origins of Word Processing and Office Automation. IEEE Ann. History of Computing., 28(4):6 31, [Han 2005] - Jefferson Y. Han. Low-cost multi-touch sensing through frustrated total internal reaction. In UIST '05: Proceedings of the 18th annual ACM symposium on User interface software and technology, pages 115{118, New York, NY, USA, ACM Press. ISBN doi: 120

121 [Han, 2005] - Jefferson Y. Han. Low-cost multi-touch sensing through frustrated total internal reflection. In UIST '05: Proceedings of the 18th annual ACM symposium on User interface software and technology, pages 115{118, New York, NY, USA, ACM Press. ISBN url: [Han, 2006] - Jefferson Y. Han. Multi-touch interaction wall. In SIGGRAPH '06: ACM SIGGRAPH 2006 Emerging technologies, page 25, New York, NY, USA, ACM Press. ISBN url: [Hansen 2007] - Hansen, Thomas Riisgaard, SpaceExplorer A Ubiquitous Web Browser Extension for Spatial Web pages on Multiple Devices, Workshop on Multiple and Ubiquitous Interaction, Aarhus [Haro et al 2005] - Antonio Haro, Koichi Mori, Tolga Capin, and Stephen Wilkinson. Nokia Research Center: Mobile Camera-Based User Interaction. Springer Berlin 2005 [Hinckley et al 1997] - Ken Hinckley, Randy Pausch, Dennis Proffitt, James Patten, and Neal Kassell. Cooperative bimanual action. In CHI 97: Proceedings of the SIGCHI conference on Human Factors in computing systems, pages 27 34, New York, NY,USA, ACM Press. [Hinrichs et al 2006] - Hinrichs U., S. Carpendale and S. D. Scott: Evaluating the effects of fluid interface components on tabletop collaboration. In AVI 06: Proceedings of the working conference on advanced visual interfaces, pp , New York, NY, USA, ACM Press. [Hollemans et al 2006] - Hollemans, G., S. van de Wijdeven, T. Bergman and E. van Loenen: Entertaible: The Best of two Gaming Worlds. MST News international newsletter on micro-nano integration, special issue on Fun and Recreation with Microsystems, pp. 9 12, [Hutterer 2007] - Peter Hutterer. Multi-pointer x server URL [Intel 2001] - Intel. Open source computer vision library: Reference manual url: com/technology/computing/opencv/. [Jaimes et al 2005] - Alejandro Jaimes, Nicu Sebe: Multimodal Human Computer Interaction: A Survey. Springer Berlin 2005 [Jorda et al 2005] - Sergi Jorda, Martin Kaltenbrunner, Gunter Geiger, and Ross Bencina. The ReacTable. In Proceedings of the International Computer Music Conference. (ICMC 2005), Barcelona, Spain, [Jorda et al 2007] - Jorda, S., G. Geiger, M. Alonso and M. Kaltenbrunner: The ReacTable: exploring the synergy between live music performance and tabletop tangible interfaces. In TEI 07: Proceedings of the 1st international conference on Tangible and embedded interaction, pp , New York, NY, USA, ACM Press. [Kaltenbrunner 2007] - Kaltenbrunner, M. & Bencina, R. reactivision: A Computer-Vision Framework for Table-Based Tangible Interaction. Proceedings of the first international conference on "Tangible and Embedded Interaction" (TEI07). Baton Rouge, Louisiana. [Kahmann] - ELASTOSIL_M4641_EN.pdf 121

122 [Krueger et al 1985] - Myron Krueger, W Thomas Gionfriddo and K. Hinrichsen: VIDEOPLACE - An artificial reality. In CHI 85: Proceedings of the SIGCHI conference on Human factors in computing systems, pp , New York, NY, USA, ACM Press. [Leonard 1984] - Leonard R. Kasday. US patent #4,484,179: Touch position sensitive surface url: [Levenshtein 1966] - Vladimir I. Levenshtein. Binary codes capable of correcting deletions, insertions, and reversals. Technical Report 8, [Leganchuk et al 1998] - Andrea Leganchuk, Shumin Zhai, and William Buxton. Manual and cognitive benefits of two-handed input: an experimental study. ACM Transactions on Human Computer Interaction, 5(4): , [Lippman 1980] - Lippman, Andrew (1980) Movie-maps: An application of the optical videodisc to computer graphics in Proceedings of the 7th annual conference on Computer graphics and interactive techniques (SIGGRAPH 1980), ACM Press,. [Mallows 1982] - James B. Mallows. US patent #4,346,376: Touch position sensitive surface url: [MatWeb] The Online Materials Information Resource. Accessed 15/12/2007. url: matweb.com/search/specificmaterial.asp?bassnum=o1300 [Matsushita et al 1997] - Nobuyuki Matsushita and Jun Rekimoto. HoloWall: designing a finger, hand, body, and object sensitive wall. In UIST '97: Proceedings of the 10th annual ACM symposium on User interface software and technology, pages , New York, NY, USA, ACM Press. ISBN url: [Mehta 1982] - Nimish Mehta (1982). Α Flexible Machine Interface. M.A.Sc. Thesis, Department of Electrical Engineering, University of Toronto supervised by Professor K.C. Smith [Microsoft 2007] - surface/. Microsoft Corporation. MS surface url: [Mike Wu et al 2003] - Mike Wu and Ravin Balakrishnan. Multi-finger and whole hand gestural interaction techniques for multi-user tabletop displays. In UIST '03: Proceedings of the 16th annual ACM symposium on User interface software and technology, pages , New York, NY, USA, ACM Press. ISBN url: [Murakami et al 1986] - Murakami, A., Taguchi, Y., Yamanami, T. (1986). Coordinate Input Device With Display. US Patent No. 4,609,776. [Mutant 2006] - Jazz Mutant. Lemur input device URL: overview.php. [Nuigroup] - [Oka et al 2002] - Kenji Oka, Yoichi Sato, and Hideki Koike. Real-time fingertip tracking and gesture recognition. IEEE Comput. Graph. Appl., 22(6):64{71, ISSN url: [OpenSound]

123 [Parker et al 2006] - Parker, J. K., R. L. Mandryk and K. M. Inkpen: Integrating Point and Touch for Interaction with Digital Tabletop Displays. IEEE Computer Graphics and Applications, 26(5):28 35, [Patten et al 2001] - Patten, J., Ishii, H., Hines, J., Pangaro, G. (2001) "SenseTable: A Wireless Object Tracking Platform for Tangible User Interfaces" in Proceedings of Conference on Human Factors in Computing Systems (CHI '01), ACM Press, pp [Ralph et al 1972] - Ralph G. Johnson et al. US patent #3,673,327: Touch actuable data input panel assembly url: [Rekimoto et al 1999] - Rekimoto, J. and M. Saitoh: Augmented surfaces: a spatially continuous work space for hybrid computing environments. In CHI 99: Proceedings of the SIGCHI conference on Human factors in computing systems, pp , New York, NY, USA, ACM Press. [Rekimoto 2002] - Jun Rekimoto. SmartSkin: an infrastructure for freehand manipulation on interactive surfaces. In CHI '02: Proceedings of the SIGCHI conference on Human factors in computing systems, pages , New York, NY, USA, ACM Press. ISBN url: [Robert] url: index. htm [Riisgaard Hansen et al 2006] - Eva Eriksson, Thomas Riisgaard Hansen, Andreas Lykke-Olesen : Movement and Space - Exploring the Space in Movement based Interaction Interactive Spaces. ISIS, Katrinebjerg Department of Computer Science, University of Aarhus. [Richard et al 1987] - Richard M. White. US patent #4,484,179: Tactile sensor employing a light conducting element and a resiliently deformable sheet url: USPAT [Rosco Gray] - [Robert et al 1974] - Robert E. Mueller. US patent #3,846,826: Direct television drawing and image manipulation system URL [Robertson et al 1991] - Stuart K. Card, Jock D. Mackinlay, and George G. Robertson. A morphological analysis of the design space of input devices. ACM Trans. Inf. Syst [Rusdorf et al 2007] - Stephan Rusdorf, Guido Brunnett, Mario Lorenz, and Tobias Winkler. Real-time interaction with a humanoid avatar in an immersive table tennis simulation. IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, 13(1):15{25, ISSN url: org/ /tvcg [Santello 1998] - Marco Santello, Martha Flanders, and John F. Soechting. Postural hand synergies for tool use. The Journal of Neuroscience, 18: , 1998 [Sellen et al 2003] - Sellen, A. J. and R. H. Harper: The Myth of the Paperless Office. MIT Press, Cambridge, MA, USA, 2003 [Shumin et al 1996] - Shumin Zhai, Paul Milgram, and William Buxton. The influence of muscle groups on performance of multiple degree-of-freedom input. In CHI 96: Proceedings of the SIGCHI conference on Human Factors in computing systems, New York, ACM Press. 123

124 [Shahram et al 2007] - Shahram Izadi, Steve Hodges, Alex Butler, Alban Rrustemi, and Bill Buxton. ThinSight: integrated optical multi-touch sensing through thin form-factor displays. In EDT '07: Proceedings of the 2007 workshop on Emerging displays technologies, page 6, New York, NY, USA, ACM. ISBN url: [Smart 2001] - SMART Technologies Inc.: SMART Board for Plasma Displays - PP250 for 50 Pioneer, Copy on CD-ROM (pp250.pdf). [Tandler 2002] - Tandler, P., N. Streitz and T. Prante: Roomware-Moving Toward Ubiquitous Computers. IEEE Micro, 22(6):36 47, [Terrenghi et al 2007] - Lucia Terrenghi, David Kirk, Abigail Sellen, and Shahram Izadi, - Affordances for manipulation of physical versus digital media on interactive surfaces. In CHI '07: Proceedings of the SIGCHI conference on Human factors in computing systems, pages , New York, NY, USA, ACM. ISBN url: [Thornlund 2007] Michael Thornlund, - Gesture Analyzing for Multi Touch Screen Interfaces, 2007, bachelor thesis. [Twenebowa et al 2006] - Astrid Twenebowa Larssen, Toni Robertson, Lian Loke, Jenny Edwards - Introduction to the special issue on movement-based interaction. Springer-Verlag London Limited, [Underkoffler et al 1999] - Underkoffler, J., Ishii, H. (1999) "Urp: A Luminous-Tangible Workbench for Urban Planning and Design" in Proceedings of Conference on Human Factors in Computing Systems (CHI '99), ACM Press, New York, NY, USA pp [Ullmer et al 1997] - Ullmer, B., Ishii, H. (1997) "The metadesk: Models and Prototypes for Tangible User Interfaces" in Proceedings of Symposium on User Interface Software and Technology UIST '97, ACM Press, pp [Ullmer 2002] - Ullmer, B. (2002) Tangible Interfaces for Manipulating Aggregates of Digital Information. Ph.D. Dissertation, Massachusetts Institute of Technology, [Unibrain] - Unibrain. Fire-i digital board camera URL Products/VisionImg/ Fire_i_BC.htm. [Van der Veen 2007] - Harry van der Veen. FTIR multi-touch display how-to guide (alpha version 0.2) URL howto_070523_v02.pdf. [Wacker] url: [Wallin 2006] - David Wallin. Touchlib: an open source multi-touch framework url: whitenoiseaudio.com/touchlib/. [Wellner 1993] - Wellner, P. D.: Interacting with Paper on the DigitalDesk. Master s thesis, University of Cambridge Computer Laboratory, Cambridge, England, October [Weiser 1991] - Weiser, Mark (1991) "The Computer for the Twenty-First Century" in Scientific American, Vol. 265, No. 3, pp [Weisstein 2008] - Eric W. Weisstein. Barycentric coordinates url: BarycentricCoordinates.html. 124

125 [Weisstein 2008] - Eric W. Weisstein. Areal coordinates URL Areal Coordinates.html. [Worth 2003] - Carl D. Worth. Xstroke: Full-screen gesture recognition for x url: [Wikipedia] - reflection. [Wilkhahn] url: [Wilson 2004] - Andrew D. Wilson. TouchLight: an imaging touch screen and display for gesture based interaction. In ICMI '04: Proceedings of the 6th international conference on Multimodal interfaces, pages 69-76, New York, NY, USA, ACM Press. ISBN url: [Wilson 2005] - Andrew D. Wilson. Play anywhere: a compact interactive tabletop projection vision system. In UIST '05: Proceedings of the 18th annual ACM symposium on User interface software and technology, pages 83{92, New York, NY, USA, ACM Press. ISBN url: [Wii] - Nintendo Wii. url: Http: // [Young & Freedman 2004] - Young, H. D., Freedman, R. A. (2004). University Physics Pearson, ISBN Άλλεσ πθγζσ. [Loke et al 2006] - Lian Loke, Astrid T. Larssen, Toni Robertson, and Jenny Edwards: Understanding movement for interaction design: frameworks and approaches. Springer London Limited, 2006 [Microsoft Surface] - Microsoft Surface. url: [Nuigroup] - [Rosengreen et al 2007] - Kaj Grønbæk, Ole Sejer Iversen, Karen Johanne Kortbek, Kaspar Rosengreen Nielsen, and Louise Aagaard: Interactive Floor Support for Kinesthetic Interaction in Children Learning Environments. IFIP, International Federation for Information Processing [TBeta] - [Touchlib] - [Wallin 2006] - David Wallin. Touchlib: an open source multi-touch framework. url: whitenoiseaudio.com/touchlib/

126 Ραράρτθμα Α Μζχρι ςιμερα καμία επίςθμθ τεκμθρίωςθ για τθ βιβλιοκικθ Touchlib, δεν είναι διακζςιμθ. Οι περιςςότερεσ από τισ πλθροφορίεσ ςυλλζχτθκαν τμθματικά από διάφορα ζγραφα που είναι διακζςιμα ςτο δίκτυο από ερευνθτικζσ εργαςίεσ. Στο παράρτθμα αυτό παρζχουμε μερικζσ γενικζσ πλθροφορίεσ, για τθν διαμόρφωςθ και τθ χριςθ τθσ Touchlib. Ραράλλθλα μόνο οριςμζνα παραδείγματα βρίςκονται ςτον διαδικτυακό χϊρο τθσ SVN (Subversion). 1. Λεπτομζρειεσ εφαρμογισ. Στο επίςθμο site τθσ εφαρμογισ: Στο site τθσ SVN: Στο site : 2. Διαμόρφωςθ Touchlib και του αρχείου config.xml Το αρχείο διαμόρφωςθσ περιζχει τα ακόλουκα μζρθ: 2.1. Ραράδειγμα Κακοριςμοφ ζκδοςθσ WML: <?xml version= 1.0?> Ραράδειγμα διαμόρφωςθσ ιχνθλατϊν: <blobconfig distancethreshold= 250 mindimension= 2 maxdimension= 250 qhostframes= 0 mindisplacementthreshold= />. Ραραπάνω βλζπουμε τθν ανοχι των ιδιοτιτων του Blodtracker. Η μεταβλθτι distancethreshold, περιζχει τθν τιμι, του αρικμοφ των εικονοςτοιχείων, που μπορεί να διανφςει ζνα ςθμείο blod. Οι μεταβλθτζσ mindimension και maxdimension, κακορίηουν πόςο μικρό θ μεγάλο περίγραμμα, πρζπει να εμφανιςτεί ϊςτε να ανιχνευτεί αφι. Η τιμι ghostframes κακορίηει τον αρικμό των καρζ που κα χρθςιμοποιθκοφν από τον blodtracker. Και τζλοσ θ mindisplacementthreshold κακορίηει πόςα εικονοςτοιχεία πρζπει να κινθκεί το περίγραμμα ϊςτε να επικαλεςτεί το αναβακμιςμζνο γεγονόσ Ραράδειγμα οριοκζτθςθσ εμφάνιςθσ του περιγράμματοσ: <bbox ulx= uly= lrx= lry= />. Η παραπάνω γραμμι κακορίηει τθν περιοχι που θ ανίχνευςθ του ςθμείου blod, κα εφαρμοςτεί Ραράδειγμα εμφάνιςθσ ςθμείων προςαρμογισ τθσ οκόνθσ: <screen> *points+ </screen>. Οι τιμζσ αυτζσ κα εμφανιςτοφν κατά τθν εκτζλεςθ του configapp αρχείου Ραράδειγμα των γραφικϊν παραςτάςεων των φίλτρων: 126

127 <filtergraph> *filters+ </filtergraph>. Τα φίλτρα παρουςιάηονται ςτθν επόμενθ ενότθτα. 3. Σα φίλτρα τθσ Touchlib. Στo ςθμείο αυτό πρζπει να αναφερκεί πωσ όλα τα φίλτρα πρζπει να βρίςκονται ανάμεςα ςε ετικζτεσ filtergraph. <filtergraph> *filter+ </filtergraph> Το πρϊτο φίλτρο ςτθν γραφικι παράςταςθ των φίλτρων πρζπει να είναι ζνα φίλτρο καταγραφισ του βίντεο, και το τελευταίο πρζπει να είναι ζνα φίλτρο αποκατάςταςθσ Φίλτρα καταγραφισ βίντεο. cvcapture Ρεριγραφι: Ρρόκειται για το προεπιλεγμζνο φίλτρο καταγραφισ τθσ πλατφόρμασ Touchlib. Χρθςιμοποιεί τθ λειτουργία τθσ OpenCV για τθν καταγραφι τθ ροι των δεδομζνων του βίντεο. Είναι επίςθσ δυνατό να χρθςιμοποιιςει ζνα αρχείο βίντεο για εξεταςτικοφσ λόγουσ. Χριςθ (Αρχείο βίντεο): <cvcapture label= cvcapture > <source value=../tests/test.avi /> </cvcapture> Χριςθ με κάμερα: <cvcapture label= cvcapture > <source value= cam /> </cvcapture> dsvlcapture Ρεριγραφι: Ρρόκειται για μια εφαρμογι που χρθςιμοποιεί το DirectShow για τθν καταγραφι τθσ ροισ των δεδομζνων τθσ κάμερασ. Χριςθ: <dsvlcapture label= dsvlcapture /> cmucapture Ρεριγραφι: Το φίλτρο αυτό χρθςιμοποιεί οριςμζνουσ οδθγοφσ εγκατάςταςθσ (drives), ϊςτε να μπορεί να ζχει πρόςβαςθ ςε FireWire κάμερεσ. Χριςθ: <cmucapture label= cmucapture /> <brightness value= -1 /> <exposure value= -1 /> <fliprgb value= false /> 127

128 vwcapture <gain value= 87 /> <gamma value= 1 /> <mode value= 640x480mono /> <rate value= 30fps /> <saturation value= 90 /> <sharpness value= 80 /> <whitebalanceh value= 0 /> <whitebalancel value= -1 /> <cmucapture> Ρεριγραφι: Το φίλτρο αυτό χρθςιμοποιεί to VideoWrapper API, ϊςτε να μπορεί να ζχει πρόςβαςθ ςε FireWire κάμερεσ. Χριςθ: <vwcapture label= capture1 /> <videostring value= pgr: grey16 1 rgb /> </vwcapture> Η τιμι videostring περιζχει τισ παραμζτρουσ τθσ κάμερασ που εξαρτάται από τον τφπο διεπαφϊν: Κάμερεσ που χρθςιμοποιοφν χαρακτθριςτικά DCAM από το ςχζδιο Videre. Ραράμετροι: dcam: camnum width framerate colormode scale Ραράδειγμα: dcam: grey 2 Κάμερεσ από τθν ζρευνα γκρι ςθμείου. Ραράμετροι: pgr: camnum width framerate colormode scale outputmode Ραράδειγμα: pgr: grey8 1 rgb Κάμερεσ που χρθςιμοποιοφν τθν εφαρμογι VidCapture (DirectShow). Ραράμετροι: vc: camnum width framerate colormode scale outputmode Ραράδειγμα: vc: rgb 0 Κάμερεσ που χρθςιμοποιοφν τθν εφαρμογι VidCapture (DirectShow). Ραράμετροι: vc: camnum width framerate colormode scale outputmode Ραράδειγμα: vc: rgb 0 128

129 3.2. Φίλτρα επεξεργαςίασ βίντεο. Mono filter Ρεριγραφι: Η πλατφόρμα Touchlib χρειάηεται μια ροι δεδομζνων ςε 8bit κλίμακα, και ςε γκρι απόχρωςθ. Το φίλτρο αυτό χρθςιμοποιείται μόνο αν θ ςυςκευι λιψθσ δεν μπορεί να προςφζρει τθ ςωςτι τυποποίθςθ. Χριςθ: <mono label= monofilter > Background filter Ρεριγραφι: Το φίλτρο αυτό απομακρφνει το υπόβακρο, από τθν κάμερα, απλά δθμιουργϊντασ μια εικόνα αναφοράσ κατά τθν εκκίνθςθ και αφαιρϊντασ τθν από τα επόμενα ενεργά καρζ. Με τον τρόπο αυτό δεν επθρεάηεται, θ πλατφόρμα κατά θ επεξεργαςία τθσ εικόνασ, από περιβαλλοντικοφσ παράγοντεσ. Χριςθ: <backgroundremove label= backgroundfilter > <threshold value= 20 /> </backgroundremove> Η τιμι threshold μπορεί να πάρει τιμζσ από το 0 ζωσ το 255. Smoothing filter Ρεριγραφι: Το φίλτρο αυτό προςκζτει μια καμπάδα (Gaussian blur), ςτθ λθφκείςα εικόνα. Χριςθ: <smooth label= smoothfilter > Invert filter Ρεριγραφι: Το φίλτρο χρθςιμοποιείται μόνο κατά τθν χριςθ ενόσ ςυςτιματοσ FI, και ζχει να κάνει με τθν αναςτροφι των χρωμάτων τθσ εικόνασ ϊςτε να μετατραποφν οι γκρίηεσ ςκιζσ ςε λευκζσ κουκίδεσ και να μπορζςουν να επεξεργαςτοφν από τθν πλατφόρμα με επιτυχία. Χριςθ: <invert label= invert /> Scaler filter Ρεριγραφι: 129

130 Στθν περίπτωςθ που το προθγοφμενο φίλτρο μασ δϊςει αδφναμα ςθμεία, τότε με τθ χριςθ του φίλτρου αυτοφ, μποροφμε να τα ενιςχφςουμε. Χριςθ: <scaler label= scaler > <level value= 70 /> </scaler> Brightness και Contrast filter Ρεριγραφι: Σε οριςμζνεσ περίπτωςθσ μπορεί να απαιτθκεί θ ρφκμιςθ τθσ φωτεινότθτασ τθσ εικόνασ, θ ακόμθ και τθσ αντίκεςθσ τθσ. Αυτι θ δυνατότθτα προςφζρεται με το φίλτρο αυτό και είναι πολφ χριςιμθ ςε ςυςτιματα FTIR. Χριςθ: <brightnesscontrast label= brightnesscontrast4 > <brightness value= 0.1 /> <contrast value= 0.4 /> </ brightnesscontrast > HighPass filter Ρεριγραφι: Με τθ χριςθ τθσ τεχνικισ RI και FI, θ φωτεινότθτα των ςθμείων επαφισ blod s, είναι κατά πολφ πιο αδφναμθ ςε ςχζςθ με τα αντίςτοιχα ςτθν τεχνικι FTIR. Εντοφτοισ αν υπάρχει αρκετι αντίκεςθ τότε με τθ χριςθ του φίλτρου αυτοφ μποροφμε να ενιςχφςουμε τα ςθμεία αυτά. Χριςθ: <highpass label= highpass > <filter value= 6 /> <scale value= 32 /> </highpass> HighPass filter (Simple) Ρεριγραφι: Το φίλτρο αυτό ζχει τον ίδιο ςκοπό με το προθγοφμενο ωςτόςο, χρθςιμοποιεί ζνα πιο απλό αλγόρικμο, ςυνεπϊσ είναι κατά πολφ γρθγορότερο. Το φίλτρο αυτό παρζχει δφο διαφορετικζσ μεκόδουσ για τθν ενίςχυςθ τθσ εικόνασ, αλλά προσ το παρϊν είναι ορκότερο να ρυκμίςουμε τθν noisemethod ςτθν τιμι 1. Χριςθ: <simplehighpass label= simplehighpass > <blur value= 13 /> <noise value= 3 /> <noisemethod value= 1 /> </ simplehighpass > 130

131 Barrel Distortion Correction filter Ρεριγραφι: Στθν Ζνασ ευρυγϊνιοσ φακόσ περιζχει ςυχνά μια ακτινωτι διαςτρζβλωςθ που δεν μπορεί να διορκωκεί από τον αλγόρικμο διόρκωςθσ που εμπεριζχεται ςτθν Touchlib. Το φίλτρο αυτό διορκϊνει αυτι τθν βαροκεντρικι διαςτρζβλωςθ, που προζρχεται από τον φακό. Το φίλτρο αυτό χρειάηεται το αρχείο camera.yml το οποίο δθμιουργείται από τθν διόρκωςθ τθσ διαςτρζβλωςθσ. Εξαιτίασ τθσ διόρκωςθσ αυτισ όμωσ μπορεί να λείπουν οριςμζνα ςθμαντικά ςτοιχεία από τθν αρχικι εικόνα. Οριοκετϊντασ όμωσ τθν εικόνα αυτό μπορεί να διορκωκεί. Στθν περίπτωςθ που δεν χρθςιμοποιοφμε ευρυγϊνιο φακό και το φίλτρο δεν χρειάηεται τότε βάηουμε τθν τιμι μθδζν. Χριςθ: <barreldistortioncorrection label= barreldistortioncorrection1 > <border size value= 20 /> </ barreldistortioncorrection > Crop filter Ρεριγραφι: Το φίλτρο αυτό επιτρζπει ςτο χριςτθ να κόψει τθν εικόνα του βίντεο. Χριςθ: Οι τιμζσ posx και posy ορίηουν τθν πάνω αριςτερι κζςθ τθσ κομμζνθσ περιοχισ. Οι τιμζσ height και width ορίηουν τθ διάςταςθ τθσ περιοχισ αυτισ. <crop label= crop > <posx value= 40 /> <posy value= 120 /> <height value= 120 /> <width value= 160 /> </crop> Rectify filter Ρεριγραφι: Αυτό αποτελεί και το τελευταίο φίλτρο ςτθ διαδικαςία επεξεργαςίασ τθσ εικόνασ. Η κατϊτατθ τιμι ρυκμίηεται ζτςι ϊςτε τα ςθμεία επαφισ blod s να είναι εμφανι αλλά ο κόρυβοσ ςτθν εικόνα αγνοείται. Η εικόνα που προκφπτει κα χρθςιμοποιθκεί για τθν ανίχνευςθ των ςθμείων επαφισ blod s. Χριςθ: <rectify label= rectify > <level value= 75 /> </rectify> Η τιμι level μπορεί να πάρει τιμζσ από 0 ζωσ

132 4. Ρφκμιςθ τθσ πλατφόρμασ Touchlib. Ρροκειμζνου να μπορζςουμε να ρυκμίςουμε τθν πλατφόρμα Touchlib είναι αναγκαίο να ζχουμε μια πλιρωσ λειτουργικι επιφάνεια πολλαπλισ αφισ, ςυμπεριλαμβανομζνου τθσ κάμερασ και ενόσ βιντεοπροβολζα. Συνιςτάτε επίςθσ να ελζγξουμε τα παραδείγματα xml ϊςτε να μπορζςουμε να δθμιουργιςουμε το config.xml, αρχείο ρυκμίςεων. Ππωσ προείπαμε κάκε τεχνικι που ακολουκείται απαιτεί και διαφορετικι ςειρά ςτισ εργαςίεσ. Μόλισ θ ςειρά των φίλτρων ρυκμιςτεί, μποροφμε να εκκινιςουμε τθν εφαρμογι ρφκμιςθσ, configapp.exe από τον κατάλογο τθσ Touchlib. Στο ςθμείο αυτό απεικονίηονται τα φίλτρα που επιλζκτικαν ςτο αρχείο config.xml. Τϊρα μποροφμε να ρυκμίςουμε το κάκε φίλτρο ξεχωριςτά ζτςι ϊςτε να ζχουμε κακαρά ςθμεία επαφισ blod s, ςτο διορκωτικό φίλτρο(rectify filter). Σε περίπτωςθ που επικυμοφμε να ςυλλάβουμε εκ νζου το υπόβακρο μποροφμε να πιζςουμε το πλικτρο b. Στθν περίπτωςθ που είμαςτε ευχαριςτθμζνοι με το αποτζλεςμα των φίλτρων μποροφμε να ξεκινιςουμε τθν πραγματικι ρφκμιςθ τθσ ςυςκευισ. Ριζηοντασ το πλικτρο enter μεταφερόμαςτε ςε απεικόνιςθ πλιρθσ οκόνθσ. Η εφαρμογι config εμφανίηει ζνα μαφρο υπόβακρο με 20 πράςινα ςθμεία αναφοράσ, 5 οριηόντια και 4 κάκετα. Στθν πάνω αριςτερι γωνία εμφανίηεται ζνα παράκυρο με τθν ειςαγωγι από τθν κάμερα. Σε περίπτωςθ που δεν επικυμοφμε να χρθςιμοποιιςουμε όλθ τθν εικόνα που λαμβάνει θ κάμερα μποροφμε να οριοκετιςουμε ζνα τετράγωνο πατϊντασ το πλικτρο x. Στθν περίπτωςθ αυτι εμφανίηονται επιπλζον οδθγίεσ ςτθν επιφάνεια που κακοδθγοφν ϊςτε να επιλεχτεί ςωςτά το τμιμα που επικυμοφμε. Για να εκκινιςουμε τθν ρφκμιςθ επιλζγουμε το πλικτρο c. Τα ςθμεία που πρζπει να επιλεγοφν τϊρα εμφανίηονται κόκκινα, με πράςινα βελάκια γφρο από το ςθμείο που πρζπει να επιλεγεί. Σε περίπτωςθ που θ κάμερα ζχει προςανατολιςτεί διαφορετικά κατά μικοσ του Y άξονα, θ πλατφόρμα κα διορκϊςει αυτόματα κατά τθν πρϊτθ επιλογι. Στο ςθμείο αυτό πρζπει να επιλζξουμε όλα τα ςθμεία με τθ ςειρά που μασ οδθγεί το πρόγραμμα. Μόλισ τελειϊςει θ ρφκμιςθ, μποροφμε να δοκιμάςουμε τθν ακρίβεια απλά ακουμπϊντασ ςτθν επιφάνεια. Μόλισ ακουμπιςουμε τθν επιφάνεια κα εμφανιςτεί ςτο ςθμείο αυτό ζνα ορκογϊνιο. Για να επιςτρζψουμε από τθ ρφκμιςθ τθσ επιφανείασ επιλζγουμε το πλικτρο esc. Μόλισ λιξουμε τθν εφαρμογι όλεσ οι ρυκμίςεισ αποκθκεφονται αυτόματα ςτο αρχείο config.xml. Σε περίπτωςθ που κζλουμε να ρυκμίςουμε κάποια από τισ τιμζσ μποροφμε να το κάνουμε από αρχεί αυτό. 5. Αρχιτεκτονικι των δεδομζνων τθσ Touchlib. Το εφροσ των τιμϊν X και Y κυμαίνεται από το 0 ςτο 1. Τφποσ Δεδομζνων Πνομα μεταβλθτισ Ιδιότθτεσ Ακζραιοσ ID Μοναδικό ονομαςία blod Ακζραιοσ tagid Μοναδικι ονομαςία fiducial Δεκαδικόσ X Οριηόντια κζςθ Δεκαδικόσ Y Κάκετθ κζςθ Δεκαδικόσ Height (φψοσ) Φψοσ των fiducial Δεκαδικόσ Width (πλάτοσ) Ρλάτοσ των fiducial Δεκαδικόσ Angle (γωνία) Ρεριςτροφι των fiducial Δεκαδικόσ Area (περιοχι) Μζγεκοσ των blod (πίεςθ) Δεκαδικόσ dx Κίνθςθ ςτον οριηόντιο άξονα Δεκαδικόσ dy Κίνθςθ ςτον κάκετο άξονα Πίνακασ 1: αρχιτεκτονικι των δεδομζνων τθσ πλατφόρμασ Touchlib. 132

133 Ραράρτθμα Β Στο παράρτθμα αυτό κα γίνει μια ενδεικτικι ςφγκριςθ ανάμεςα ςε υλικά, που μποροφν να χρθςιμοποιθκοφν ωσ επιφάνειεσ προβολισ ςε ζνα ςφςτθμα πολλαπλισ αφισ. Με βάςθ τισ δθμοςιευμζνεσ ερευνθτικζσ εργαςίεσ, πάνω ςτισ ςυςκευζσ πολλαπλισ αφισ, τα περιςςότερα υλικά είναι γνωςτά. Εντοφτοισ οι περιςςότερεσ εργαςίεσ, δεν περιγράφουν τον τφπο και τθν εμπορικι μάρκα από το υλικό διαςκορπιςμοφ που χρθςιμοποιικθκε. Συνεπϊσ, κρίκθκε αναγκαίο να δοκιμάςουμε οριςμζνα υλικά ϊςτε να επιλζξουμε το καταλλθλότερο. Πλεσ οι δοκιμζσ ζγιναν ςε δοκιμαςτικό επιφάνεια ϊςτε να μθν επιφζρουν κάποια αλλοίωςθ ςτο πρωτότυπο. Βαςιςμζνοι ςτισ αναφορζσ ότι το ριηόχαρτο αποτελεί μια ικανοποιθτικι λφςθ *Wallin+, το δοκιμάςαμε ςε ζνα ςφςτθμα FTIR όπωσ το ςφςτθμα που κα χρθςιμοποιοφςαμε, με μεγάλθ επιτυχία. Ωςτόςο, όταν χρθςιμοποιιςαμε το ίδιο υλικό ςε ζνα ςφςτθμα RI, δεν επιτφχαμε το ίδιο ικανοποιθτικό αποτζλεςμα. Από φυςικοφ του το ριηόχαρτο απορροφά πολφ υπζρυκρθ ακτινοβολία με αποτζλεςμα να προκαλείται μια λάμψθ. Τα πρϊιμα πρωτότυπα όπωσ το MS Surface, που βαςίηονται ςε RI, χρθςιμοποίθςαν αρχιτεκτονικό πάπυρο ςαν υλικό διαςκορπιςμοφ. Δυςτυχϊσ το υλικό αυτό δεν διατίκεται ςε όλα τα χαρτοπωλεία. Για το λόγο αυτό και προςπακιςαμε να βροφμε κάποιο εναλλακτικό. Για το λόγο αυτό ζγινε μια επιλογι από πζντε διαφορετικά, χαρτιά τα οποία ςυγκρίκθκαν ςτθ διαφάνεια, τθν αντοχι και το πάχοσ τουσ. Και τα πζντε υλικά ςυγκρίκθκαν τόςο ςε FTIR όςο και RI περιβάλλοντα και κάτω από τισ ίδιεσ ςυνκικεσ. 1. Υλικά διαςκορπιςμοφ που χρθςιμοποιικθκαν. Calqueer 90 gr/m 3, Χρωματιςτό θμιδιάφανο χαρτί, Chromatic extra white, Ρολυεςτερικό φιλμ ματ, Polyester film 2x matte, Χαρτί αντιγραφισ, ριηόχαρτο, Tracing paper, Ημιδιάφανο χαρτί γυαλιςτερό, translucent pearl. 2. Συνκικεσ δοκιμαςίασ. Πλεσ οι μετριςεισ ζγιναν ςε μία επιφάνεια 20x30 cm. Πλα τα υλικά διαςκορπιςμοφ είχαν τθν τυπικι διάςταςθ A4 (210x297 cm). Στο ςφςτθμα RI, χρθςιμοποιικθκε ζνα φωτιςτικό με 20 υπζρυκρεσ διόδουσ LED s, (Osram SFH85P). Η απόςταςθ ανάμεςα ςτθν επιφάνεια και το φωτιςτικό, ιταν ςτακερι ςτα 40 περίπου εκατοςτά. Τα υπζρυκρα φωτιςτικά ιταν τοποκετθμζνα κάτω από τθν επιφάνεια τθσ κάμερασ. Για να αποφευχκεί θ λάμψθ από τα φωτιςτικά, τα τοποκετιςαμε ςε γωνία 45 μοιρϊν. 133

134 3. Αποτελζςματα τθσ ςφγκριςθσ των υλικϊν. Εικόνα 29: Αποτζλεςμα με τθ χριςθ του Calqueer. Εικόνα 30: Αποτζλεςμα με τθ χριςθ Chromatic Extra White. Εικόνα 31: Αποτζλεςμα με τθ χριςθ πολυεςτερικοφ φιλμ. 134

135 Εικόνα 32: Αποτζλεςμα με τθ χριςθ ριηόχαρτου. Εικόνα 33: Αποτζλεςμα με τθ χριςθ Translucent Pearl. Με αφορμι τθν παραπάνω ςφγκριςθ μποροφμε να καταλάβουμε και τθ διαφορά που υπάρχει ανάμεςα ςτθν FTIR και τθν RI τεχνικι. Ππωσ βλζπουμε με όλα τα υλικά που χρθςιμοποιιςαμε ςτθν FTIR τεχνικι εμφανίηονται κακαρά Blod s ςε αντίκεςθ με τθν RI όπου πρζπει να επζμβουμε ςτθν φωτεινότθτα τθσ λθφκείςασ εικόνασ ϊςτε να μπορζςουμε να ζχουμε αξιόλογα ςθμεία. Από τθν παραπάνω ςφγκριςθ βλζπουμε επίςθσ πωσ θ χριςθσ του πολυεςτερικοφ φιλμ ζχει τα καλφτερα αποτελζςματα. Πμωσ παρατθροφμε πωσ και ςτθν περίπτωςθ του ριηόχαρτου ζχουμε εξίςου αξιόλογα αποτελζςματα ςτθν τεχνικι FTIR, που μασ ενδιαφζρει. Συνεπϊσ λαμβάνοντασ υπόψθ τα παραπάνω κα χρθςιμοποιιςουμε το ριηόχαρτο ςαν επιφάνεια προβολισ.. 135