Diseño e Implementación de un Sistema Multitouch Basado en Iluminación Difusa para su Aplicación...

DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA MULTITOUCH BASADO EN

ILUMINACIÓN DIFUSA PARA SU APLICACIÓN EN OBRAS DE ARTE

MULTIMEDIA

Trabajo de Investigación presentado para optar al titulo de Ingeniero

Físico

Presentado por:

Pablo Andrés Prado Díaz

Richard Hamilton González Luna

Programa de Ingeniería Física

Facultad de Ciencias Naturales, Exactas y de la Educación

Universidad del Cauca

AGENDA

1. INTRODUCCIÓN

2. OBJETIVOS

3. TEORÍA PARA EL DESARROLLO

4. DESARROLLO DE CADA SISTEMA

5. RESULTADO

CONCLUSIONES

TRABAJOS FUTUROS

BIBLIOGRAFÍA

SISTEMA MULTITOUCH BASADO EN ILUMINACIÓN DIFUSA ENFOCADA EN ARTE MULTIMEDIA

1. INTRODUCCIÓN

Arte y nuevas tecnologías

• Con el fin de alcanzar una estética digital.

• Toque humanístico para la ciencia y la ingeniería.

• Más oportunidades

Modos de

exhibición de obras

de arte

Modos circulación

de nuevas

tecnologías

Arte multimedia

1. INTRODUCCIÓN

Estimulación de varios sentidos del espectador a la vez para

interpretar una obra.

1. INTRODUCCIÓN

Arte multimedia

Para el desarrollador de instalaciones de arte

Atender múltiples procesos interconectándolos de manera

sistemática.

1. INTRODUCCIÓN

Arte multimedia

Incorporando dispositivos táctiles

• Permite que el usuario lleve el control de lo que sucede.

• Instalación de arte interactivo.

Vista Tacto

1. INTRODUCCIÓN

Arte multimedia

Impacto en el público => Forma personal

TOUCH: Máximo 2 toques

1. INTRODUCCIÓN

Arte multimedia

Impacto en el público => Forma cooperativa

MULTITOUCH: 3 toques en adelante

1. INTRODUCCIÓN

Arte multimedia

Aprovechar capacidades multitouch

sin perder calidad visual ni precisión

en interacciones táctiles.

1. INTRODUCCIÓN

Problema

2. OBJETIVOS

Objetivo general

Diseñar e implementar un dispositivo multitouch, en

donde la detección de toques se dará por medio de

un sistema basado en iluminación difusa,

proyectando a la vez una interfaz de usuario

interactiva.

• Elaborar el sistema de visualización que sirva para proyectar imágenes

en el área de interacción.

• Construir el sistema de detección de toques del usuario utilizando una

cámara web e iluminadores infrarrojos.

• Desarrollar el software necesario que permita la detección de toques

para su posterior implementación en otras aplicaciones.

• Diseñar y probar aplicaciones que sirvan para evaluar el

funcionamiento del sistema final.

Objetivos específicos

• Interfaz natural de usuario.

• Acción y respuesta sobre un área de interacción.

Superficie plana

Despliega interfaz gráfica

Digitaliza acciones del

usuario

Dispositivos Multitouch

• Elimina la necesidad de controles periféricos.

• Mayor fluidez en la comunicación de

contenidos digitales.

Ventajas:

Ayuda a consolidar un vínculo

Humano-Máquina

• Diamond Touch

Referentes motivacionales

• Microsoft Surface

• ReacTable

• Dispositivos desarrollados con la

filosofía DIY (Do It Yourself).

• NUI Group.

• Community Core Vision (CCV).

Referentes de comparación

• Community Core Vision (CCV).

Referentes de comparación

visible

infrarrojo

Esquema general

• Componentes

Esquema general

• Diseño estructural

Esquema general

• Diseño estructural

Esquema general

Proyector Pantalla

Sistema de visualización

Favi Rio Led 3

• Lámpara led.

• Menor ruido

infrarrojo

Pantalla de proyección

comercial

• Uniformidad por difusión

• Disminución de punto

caliente

• Contextura de la pantalla

• Disminuye brillos percibidos por el usuario

• Construcción => Estructura inicial

• Construcción => Área de interacción

• Construcción => Montaje de espejos

• Revestimiento

Oscuridad en el entorno

• Punto caliente poco pronunciado

Iluminación exterior

• Aún visible incluso las esquinas

Calibración brillo

Calibración contraste

Calibración brillo-contraste

https://www.youtube.com/watch?v=4cIAguuNqss

Detección por iluminación difusa

Sistema de detección

Elementos utilizados

Cámara Genius widecam

• Cuenta con un ángulo de

apertura de 120°

• Configuración 640x480

• Velocidad de captura de 30

Iluminador infrarrojo

• S8021-60-C-IR

Iluminador infrarrojo

• Construido para este

proyecto

• Disposición de iluminadores

• Área de interacción

• Diseñar y probar aplicaciones que sirvan para evaluar el funcionamiento

del sistema final.

Busca atenuar niveles de ruido

• Ruido de nivel bajo.

• Ruido de nivel medio.

• Ruido de nivel alto.

Software de visión artificial

Esquema

Atenuación

Ruido nivel

Atenuación

Ruido nivel

medio y alto

Corrección de

Atenuando ruido de nivel bajo

• Resta de background

Nuevo espacio de color

Filtro espacial gaussiano

Modificación de contraste

Ruido de nivel bajo atenuado

• Etapa 1 finalizada

Atenuando ruido de nivel medio

Ruido de nivel medio atenuado

Atenuando ruido de nivel alto

Atenuación ruido

de nivel bajo

Atenuación de ruido de

nivel medio

Máscara de enfoque

Ruido de nivel alto atenuado

Umbralización

Operaciones morfológicas

• Erosión y dilatación

Implementando CCV como referente de comparación

Resultado con CCV

Oscuridad en el

entorno

• Aparición de

interacciones

fantasma.

• Desaparición de

toques.

Resultado con CCV

Oscuridad en el

entorno

Resultado con el software desarrollado

• Disminuyen área de

los toques.

• Mantiene la forma.

Resultado con el software desarrollado

5. RESULTADOS

Puesta en funcionamiento

Estableciendo comunicación local

5. RESULTADOS

Seguimiento de toques

5. RESULTADOS

Respuesta a múltiples toques

5. RESULTADOS

Identificación y seguimiento

5. RESULTADOS

Continuidad de interacciones

5. RESULTADOS

Continuidad de interacciones

https://www.youtube.com/watch?v=uCy5lQLDq4s

5. RESULTADOS

Utilidad del dispositivo

Capacidades inmersivas

5. RESULTADOS

Utilidad del dispositivo

Capacidades colaborativas

CONCLUSIONES

• Se logra la obtención de una superficie

multitouch que combina varios sistemas

hardware y software, para que operando en

conjunto puedan formar un vínculo

satisfactorio cuando un usuario interactúa

con el contenido digital de un computador.

• El montaje de espejos logra un área de

interacción a una altura apropiada para que

el usuario pueda interactuar con la interfaz

gráfica del dispositivo de forma cómoda y

amigable.

CONCLUSIONES

• El sistema de detección y el software de

visión artificial permiten una detección limpia

en cuanto a ruido infrarrojo se refiere,

logrando interacciones que soportan

pequeños cambios de iluminación exterior a

diferencia de los dispositivos desarrollados

con la filosofía DIY.

• Se aportan los conocimientos para el diseño,

la construcción y la evaluación de superficies

multitouch, que utilizan métodos de

proyección en su parte visual y se basan en

iluminación difusa para su parte instrumental.

TRABAJOS FUTUROS

• Realizar una calibración de posicionamiento de toques.

• Elaborar nuevos diseños para el sistema de visualización, que varíen la estructura general del dispositivo dependiendo del uso que se le vaya a dar.

• Estudiar nuevos métodos y materiales que permitan disminuir la aparición de reflejos causantes de ruido durante la detección.

TRABAJOS FUTUROS

• Implementar una interfaz gráfica para

operar el software de visión artificial

encargado de la detección.

• Desarrollar aplicaciones interactivas que

aprovechen las virtudes de integración

social, que brinda el tamaño y los niveles de

brillo logrados en el área de interacción.

• Realizar análisis sobre el comportamiento

de grupos de varios usuarios, dependiendo

de la aplicación interactiva desplegada.

Grupo Proyecto Boipus. (2008). Software Open Source y el desarrollo de Nuevas Interfaces en el Arte Interactivo. Argentina: Tercer Simposio Prácticas de comunicación emergentes en la cultura digital.

Jensen M. (2011). Natural user interfaces from all angles. Denmark: Aalborg Universitet.

L.Y.L. Muller. (2008). Multi-touch displays: design, applications and performance evaluation. Netherlands: Universiteit van Amsterdam.

Holzammer A. (2009). Combining Diffuse Illumination and Frustrated Total Internal Reflection for touch detection. Germany: Technische Universität Berlin.

BIBLIOGRAFÍA

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Gonzalez R., Woods R. (2002). Digital Image Processing. Second Edition. United States of America: Prentice Hall.

BIBLIOGRAFÍA

DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA MULTITOUCH BASADO EN ILUMINACIÓN DIFUSA

PARA SU APLICACIÓN EN OBRAS DE ARTE MULTIMEDIA

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