Mayda alexandra carvajal vargas



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CIS1210TK01

PROTOTIPO DE SOFTWARE DE UTILIZACIÓN DE REALIDAD AUMENTADA PARA VISUALIZAR MODELOS 3D QUE AYUDEN A PROMOCIONAR O VENDER PRODUCTOS / SERVICIOS DE UNA EMPRESA DE ARQUITECTURA. CASO DE ESTUDIO: NUNBER 3D FACTORY

MAYDA ALEXANDRA CARVAJAL VARGAS

ALFONSO NEIL JIMÉNEZ CASALLAS

PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA

FACULTAD DE INGENIERÍA

CARRERA DE INGENIERÍA DE SISTEMAS

BOGOTÁ, D.C.

2012

CIS1210TK01
PROTOTIPO DE SOFTWARE DE UTILIZACIÓN DE REALIDAD AUMENTADA PARA VISUALIZAR MODELOS 3D QUE AYUDEN A PROMOCIONAR O VENDER PRODUCTOS / SERVICIOS DE UNA EMPRESA DE ARQUITECTURA. CASO DE ESTUDIO: NUNBER 3D FACTORY
Autor(es):

Mayda Alexandra Carvajal Vargas

Alfonso Neil Jiménez Casallas

MEMORIA DEL TRABAJO DE GRADO REALIZADO PARA CUMPLIR UNO DE LOS REQUISITOS PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO DE SISTEMAS



Director

Oscar Xavier Chavarro García MSc.



Jurados del Trabajo de Grado

César Julio Bustacara Medina MSc.

Leonardo Flórez Valencia PhD.

Página web del Trabajo de Grado

http://pegasus.javeriana.edu.co/~CIS1210TK01/

PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA

FACULTAD DE INGENIERÍA

CARRERA DE INGENIERÍA DE SISTEMAS

BOGOTÁ, D.C.

Enero, 2013
PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA

FACULTAD DE INGENIERÍA

CARRERA DE INGENIERÍA DE SISTEMAS

Rector Magnífico

Joaquín Emilio Sánchez García S.J.



Decano Académico Facultad de Ingeniería

Ingeniero Luis David Prieto Martínez MSc.



Decano del Medio Universitario Facultad de Ingeniería

Padre Sergio Bernal Restrepo S.J.



Director de la Carrera de Ingeniería de Sistemas

Ingeniero Germán Alberto Chavarro Flórez MSc.



Director Departamento de Ingeniería de Sistemas

Ingeniero César Julio Bustacara Medina MSc.



Artículo 23 de la Resolución No. 1 de Junio de 1946

“La Universidad no se hace responsable de los conceptos emitidos por sus alumnos en sus Proyectos de Grado. Sólo velará porque no se publique nada contrario al dogma y la moral católica y porque no contengan ataques o polémicas puramente personales. Antes bien, que se vean en ellos el anhelo de buscar la Verdad y la Justicia”

AGRADECIMIENTOS
Mayda Alexandra Carvajal Vargas, agradece especialmente a Dios, a mi hijo, a mi madre, a César Pérez Parra e Hipólita Parra Ferreira por el apoyo incondicional y comprensión durante todo este proceso de su carrera.
Alfonso Neil Jiménez Casallas agradece especialmente a sus padres Alfonso Jiménez Cuesta y María Dive Casallas, y a sus familiares y amigos más cercanos por su apoyo incondicional y comprensión durante todo este proceso.
Agradecemos a nuestro Director de Trabajo de Grado, el Ingeniero Oscar Xavier Chavarro MSc. por su paciencia y ayuda durante el desarrollo del mismo, y por creer en nosotros y darnos la oportunidad de realizar un trabajo bajo su batuta, así mismo, a nuestro Asesor, el Ingeniero Iván Chavarro, Gerente General de la Empresa NUNBER 3D FACTORY, por su colaboración y su disposición.

INTRODUCCIÓN 1

I - DESCRIPCION GENERAL DEL TRABAJO DE GRADO 3

1.Oportunidad, Problemática, Antecedentes 3



1.1Descripción del Contexto 3

1.2 Formulación del Problema que se Resolvió 4

1.3 Justificación 5

1.4 Impacto Esperado 6

2. Descripción del Proyecto 7



2.1 Visión Global 7

2.2 Objetivo General 7

2.3 Fases Metodológicas y Conjunto de Objetivos Específicos 7

2.4 Método que se Propuso para Satisfacer cada Fase Metodológica 8

II - MARCO TEÓRICO Y ESTADO DEL ARTE 11

1. Marco Teórico 11



1.1 ¿Qué es Realidad Aumentada (Augmented Reality)? 11

1.2 Características de la Realidad Aumentada y sus Aplicaciones 12

1.3 Diferencias entre la Realidad Aumentada y la Realidad Virtual (Virtual Reality) 13

1.4 Beneficios y Ventajas de la Realidad Aumentada Frente a la Realidad Virtual 14

1.5Procesamiento de Imagen 14

2. Estado del Arte 15



2.1 Trabajos Relacionados en Diseños Arquitectónicos y Similares 15

III – DESARROLLO DEL TRABAJO 17

1. Desarrollo de las Fases Metodológicas 17



1.1 Desarrollo de la Revisión Bibliográfica 17

1.2Desarrollo del Prototipo 18

1.3 Desarrollo de las Recomendaciones a la Empresa 39

2. Limitaciones y Problemas Encontrados Durante el Desarrollo 41



IV - RESULTADOS Y REFLEXIÓN SOBRE LOS MISMOS 44

V – CONCLUSIONES, RECOMENDACIONES Y TRABAJOS FUTUROS 54

1.Conclusiones 54

2.Recomendaciones 55

3.Trabajos Futuros 56



VI - REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA 58

1. Referencias 58

2. Bibliografía 65

VII - ANEXOS 70

Anexo 1. Glosario 70

Anexo 2. Post-Mortem 70

Anexo 3. Documento de casos de uso 70

Anexo 4. Documento de visión 70

Anexo 5. Documento SRS 70

Anexo 6. Lista de requerimientos JNyARchiTech 70

Anexo 7. Matriz de trazabilidad 70

Anexo 8. Documento SAD 70

Anexo 9. Documento de pruebas 70

Anexo 10. Cuestionarios de usuarios 70

Anexo 11. Prototipo JNyARchiTech® 70

Anexo 12. Diagramas 70

Anexo 13. Marcadores de Realidad Aumentada 70

Anexo 14. Resultado de Pruebas de Calidad 71

Anexo 15. Resultado de la Evaluación de la Usabilidad 71



ABSTRACT

This paper shows the development of an Augmented Reality 3D software prototype to display architectural models and interact with them. This solution aims to add value to the Company NUNBER 3D FACTORY, to which we give some recommendations to create a new line of business within the production process in order to showcase and promote this product to their customers.

RESUMEN

El presente trabajo muestra el desarrollo de un prototipo de software de Realidad Aumentada para visualizar modelos arquitectónicos 3D e interactuar con ellos. Esta solución pretende dar valor agregado a la Empresa Nunber 3D Factory, a la cual damos unas recomendaciones para crear una nueva línea de negocio al interior de su proceso productivo con el fin de mostrar y promocionar este producto a sus clientes.

RESUMEN EJECUTIVO

El sector colombiano de la construcción y vivienda se encuentra en crecimiento y ha reportado ganancias significativas durante los últimos años (Publicaciones Semana, 2011), lo cual ha despertado el interés de distintas empresas en proponer soluciones a este sector para realizar diseño arquitectónico, apoyadas en nuevas tecnologías que simplifiquen la interacción con el usuario y atraigan nuevos clientes (Innova Tecno, 2013; Metaio, 2013). Los posibles clientes para este tipo de solución, dentro de este sector de la construcción con herramientas tecnológicas son las Constructoras Nacionales y Multinacionales que manejan estratos 4, 5, 6, 7, entidades gubernamentales que ofrezcan proyectos de vivienda y profesionales independientes del sector.

La necesidad de proponer nuevas soluciones, también surge a partir de la insatisfacción y la ineficiencia al realizar este tipo de soluciones tradicionales plasmadas en maquetas y planos bidimensionales, así como el uso de herramientas manuales (lápiz, escuadras, borradores, papel cartón, etc.) por parte de los profesionales del diseño y de la arquitectura, ya que también se presentan grandes riesgos en la calidad de las presentaciones y la relación costo/beneficio para los clientes y las empresas que ofrecen este tipo de soluciones. Así mismo, requiere más tiempo, esfuerzo y recursos para realizar una maqueta física en lugar de realizar un modelo virtual.

Debido a lo anterior, algunas empresas han propuesto soluciones apoyadas en nuevas tecnologías utilizando realidad aumentada en otros países (Innova Tecno, 2013; Metaio, 2013), dirigidas hacia el sector inmobiliario, lo cual ha dado más valor a los clientes así como mayor calidad y comodidad para los diseñadores y arquitectos en sus presentaciones, ahorrando tiempo y esfuerzo.

En Colombia, varias empresas (Vision AR+ Colombia, 2013; Solutek Infomática, 2009) han ofrecido servicios de modelado 3D y realidad aumentada para proyectos de arquitectura, publicidad de productos y aplicaciones Web y móviles, incluyendo varias empresas incubadas en parques tecnológicos, y por otro lado, existen bastantes empresas en este mercado el cual se encuentra saturado y donde la Empresa Nunber3D Factory (Chavarro, 2012) debe innovar para poder mantenerse y competir en este mercado tan amplio. Por lo tanto, este proyecto se constituye en un diferenciador de mercado.

Por consiguiente, la Empresa Nunber 3D Factory (Chavarro, 2012), tiene la intención de ampliar su portafolio de productos y servicios a sus clientes, mejorar sus procesos productivos de negocio y abrirse paso a paso en el mercado frente a la competencia con soluciones tecnológicas e innovadoras, integrando realidad aumentada con modelos tridimensionales (renders) de visualización arquitectónica, que permitan una mejor interacción, mejor sentido de la realidad y que sea más natural e intuitiva para el usuario, con el fin de proveer satisfacción total y atraer nuevos clientes en el futuro. Por lo tanto, nosotros daremos lugar a una oportunidad para una nueva línea de negocio realizando un prototipo de Software de Utilización de Realidad Aumentada para Visualizar Modelos 3D que Ayuden a Promocionar o Vender Productos y Servicios de una Empresa de Arquitectura.

Esta fue la razón principal para la realización de un prototipo de software en realidad aumentada, resumida en un objetivo general:

Desarrollar un prototipo para crear una nueva línea de negocio en la empresa Nunber 3D Factory, basados en el concepto de un producto de realidad aumentada (RA) para visualización 3D en diseño arquitectónico virtual de edificaciones residenciales y corporativas.”.



Teniendo en cuenta este objetivo, somos enfáticos en afirmar que nuestra intención no consiste en proponer y realizar un plan de negocio sino solamente generar un prototipo (producto), para ayudar a la empresa que tomamos como caso de estudio, y que esta misma pueda resolver sus necesidades de abrir una nueva línea de negocio a largo plazo en el futuro.

Al comienzo, realizamos una entrevista con el Asesor y Gerente de la Empresa para definir el alcance del proyecto y los casos de uso para identificar requerimientos funcionales y requerimientos técnicos de hardware del prototipo, acordar el presupuesto inicial y discutir posibles avances en el futuro teniendo en cuenta la viabilidad económica, operativa y tecnológica de la empresa.

Luego, realizamos una investigación bibliográfica para elaborar el marco teórico y el estado del arte sobre realidad aumentada enfocada a soluciones en diseño arquitectónico, y al mismo tiempo, buscamos herramientas de realidad aumentada en lenguaje de programación Java para instalarlas dentro de un entorno de desarrollo teniendo en cuenta restricciones técnicas y tecnológicas.

Después se realizaron otras entrevistas con el Asesor y Gerente, entre las que se realizó una visita presencial a la empresa para acordar y confirmar los casos de uso, los requerimientos funcionales y de negocio para documentarlos. Al mismo tiempo, se recolectó información sobre los procesos productivos de negocio, específicamente el que estará proyectado hacia la nueva línea de negocio en realidad aumentada, luego recopilamos esta información en un documento de visión en el cual nos referimos a la empresa como caso de estudio en más detalle.

Mientras realizamos la instalación de las herramientas, elaboramos un manual de instalación para documentar el proceso de instalación del prototipo de realidad aumentada hasta cuando se encontrara terminado antes de la entrega. Luego, realizamos los documentos restantes contemplados en la propuesta de trabajo de grado y desarrollamos varias versiones del prototipo basadas en las herramientas, a partir de una “versión cero”. Estas versiones fueron proveídas con varios modelos 3D diseñados en la empresa y diseños propios realizados por nosotros para realizar las pruebas de validación con usuarios expertos en el tema y pruebas de usabilidad.

Sin embargo, también tuvimos problemas con el desarrollo del proyecto, estos problemas fueron de orden técnico, como por ejemplo, las cámaras no funcionaban, y de fuerza mayor cuando tuvimos quebrantos de salud, por negocios, o imprevistos de último momento, que nos costaron bastante tiempo. La mayoría de estos problemas pudimos solucionarlos conforme a las necesidades del grupo de trabajo.



Finalmente, logramos obtener el prototipo como producto final con las funcionalidades mínimas requeridas por el cliente, en este caso, la empresa, Nunber3D Factory.


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