Diseño e Implementación de un Sistema Multitouch Basado en Iluminación Difusa para su Aplicación en Obras de Arte Multimedia

DISEO E IMPLEMENTACIN DE UN SISTEMA MULTITOUCH BASADO EN

ILUMINACIN DIFUSA PARA SU APLICACIN EN OBRAS DE ARTE

MULTIMEDIA

Trabajo de Investigacin presentado para optar al titulo de Ingeniero

Fsico

Presentado por:

Pablo Andrs Prado Daz

Richard Hamilton Gonzlez Luna

Programa de Ingeniera Fsica

Facultad de Ciencias Naturales, Exactas y de la Educacin

Universidad del Cauca

AGENDA

1. INTRODUCCIN

2. OBJETIVOS

3. TEORA PARA EL DESARROLLO

4. DESARROLLO DE CADA SISTEMA

5. RESULTADO

CONCLUSIONES

TRABAJOS FUTUROS

BIBLIOGRAFA

SISTEMA MULTITOUCH BASADO EN ILUMINACIN DIFUSA ENFOCADA EN ARTE MULTIMEDIA

1. INTRODUCCIN

Arte y nuevas tecnologas

Con el fin de alcanzar una esttica digital.

Toque humanstico para la ciencia y la ingeniera.

Ms oportunidades

Modos de

exhibicin de obras

de arte

Modos circulacin

de nuevas

tecnologas


Arte multimedia


1. INTRODUCCIN

Estimulacin de varios sentidos del espectador a la vez para

interpretar una obra.


1. INTRODUCCIN

Arte multimedia

Para el desarrollador de instalaciones de arte

Atender mltiples procesos interconectndolos de manera

sistemtica.


1. INTRODUCCIN

Arte multimedia

Incorporando dispositivos tctiles

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

Instalacin de arte interactivo.

Vista Tacto


1. INTRODUCCIN

Arte multimedia

Impacto en el pblico => Forma personal

TOUCH: Mximo 2 toques


1. INTRODUCCIN

Arte multimedia

Impacto en el pblico => Forma cooperativa

MULTITOUCH: 3 toques en adelante


1. INTRODUCCIN

Arte multimedia

Aprovechar capacidades multitouch

sin perder calidad visual ni precisin

en interacciones tctiles.


1. INTRODUCCIN

Problema

2. OBJETIVOS

Objetivo general

Disear e implementar un dispositivo multitouch, en

donde la deteccin de toques se dar por medio de

un sistema basado en iluminacin difusa,

proyectando a la vez una interfaz de usuario

interactiva.


Elaborar el sistema de visualizacin que sirva para proyectar imgenes en el rea de interaccin.

Construir el sistema de deteccin de toques del usuario utilizando una cmara web e iluminadores infrarrojos.

Desarrollar el software necesario que permita la deteccin de toques para su posterior implementacin en otras aplicaciones.

Disear y probar aplicaciones que sirvan para evaluar el funcionamiento del sistema final.

Objetivos especficos



Interfaz natural de usuario.

Accin y respuesta sobre un rea de interaccin.

Superficie plana

Despliega interfaz grfica

Digitaliza acciones del

usuario


Dispositivos Multitouch

Elimina la necesidad de controles perifricos.

Mayor fluidez en la comunicacin de contenidos digitales.

Ventajas:




Ayuda a consolidar un vnculo

Humano-Mquina




Diamond Touch



Referentes motivacionales

Microsoft Surface




ReacTable




Dispositivos desarrollados con la filosofa DIY (Do It Yourself).

NUI Group.

Community Core Vision (CCV).



Referentes de comparacin

Community Core Vision (CCV).



Referentes de comparacin

Luz

visible

Rango

infrarrojo



Esquema general

Componentes



Esquema general

Diseo estructural



Esquema general

Proyector Pantalla



Sistema de visualizacin

Favi Rio Led 3

Lmpara led.

Menor ruido infrarrojo




Pantalla de proyeccin

comercial

Uniformidad por difusin

Disminucin de punto caliente




Contextura de la pantalla

Disminuye brillos percibidos por el usuario




Construccin => Estructura inicial




Construccin => rea de interaccin




Construccin => Montaje de espejos




Revestimiento




Oscuridad en el entorno

Punto caliente poco pronunciado




Iluminacin exterior

An visible incluso las esquinas




Calibracin brillo




Calibracin contraste




Calibracin brillo-contraste







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

Deteccin por iluminacin difusa



Sistema de deteccin

Elementos utilizados

Cmara Genius widecam

1050:

Cuenta con un ngulo de apertura de 120

Configuracin 640x480

Velocidad de captura de 30 fps



Sistema de deteccin


Iluminador infrarrojo

S8021-60-C-IR



Sistema de deteccin


Iluminador infrarrojo

Construido para este proyecto



Sistema de deteccin

Disposicin de iluminadores



Sistema de deteccin

rea de interaccin



Sistema de deteccin



Sistema de deteccin

rea de interaccin

Busca atenuar niveles de ruido

Ruido de nivel bajo.

Ruido de nivel medio.

Ruido de nivel alto.



Software de visin artificial

Esquema

Atenuacin

Ruido nivel

bajo

Atenuacin

Ruido nivel

medio y alto

Correccin de

forma




Atenuando ruido de nivel bajo

Resta de background





Nuevo espacio de color





Filtro espacial gaussiano





Modificacin 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

Atenuacin ruido

de nivel bajo





Atenuacin de ruido de

nivel medio





Mscara de enfoque




Ruido de nivel alto atenuado




Ruido de nivel alto atenuado

Etapa 2 finalizada




Umbralizacin




Operaciones morfolgicas




Operaciones morfolgicas

Erosin y dilatacin

Etapa 3 finalizada




Implementando CCV como referente de comparacin




Resultado con CCV

Oscuridad en el

entorno




Iluminacin exterior

Aparicin de interacciones

fantasma.

Desaparicin de toques.




Resultado con CCV

Oscuridad en el

entorno




Resultado con el software desarrollado

Iluminacin exterior

Disminuyen rea de los toques.

Mantiene la forma.




Resultado con el software desarrollado

5. RESULTADOS


Puesta en funcionamiento

Estableciendo comunicacin local

5. RESULTADOS



Seguimiento de toques

5. RESULTADOS



Respuesta a mltiples toques

5. RESULTADOS



Identificacin y seguimiento

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 obtencin de una superficie multitouch que combina varios sistemas

hardware y software, para que operando en

conjunto puedan formar un vnculo

satisfactorio cuando un usuario interacta

con el contenido digital de un computador.

El montaje de espejos logra un rea de interaccin a una altura apropiada para que

el usuario pueda interactuar con la interfaz

grfica del dispositivo de forma cmoda y

amigable.


CONCLUSIONES

El sistema de deteccin y el software de visin artificial permiten una deteccin limpia

en cuanto a ruido infrarrojo se refiere,

logrando interacciones que soportan

pequeos cambios de iluminacin exterior a

diferencia de los dispositivos desarrollados

con la filosofa DIY.

Se aportan los conocimientos para el diseo, la construccin y la evaluacin de superficies

multitouch, que utilizan mtodos de

proyeccin en su parte visual y se basan en

iluminacin difusa para su parte instrumental.


TRABAJOS FUTUROS

Realizar una calibracin de posicionamiento de toques.

Elaborar nuevos diseos para el sistema de visualizacin, que varen la estructura general del dispositivo dependiendo del uso que se le vaya a dar.

Estudiar nuevos mtodos y materiales que permitan disminuir la aparicin de reflejos causantes de ruido durante la deteccin.


TRABAJOS FUTUROS

Implementar una interfaz grfica para operar el software de visin artificial

encargado de la deteccin.

Desarrollar aplicaciones interactivas que aprovechen las virtudes de integracin

social, que brinda el tamao y los niveles de

brillo logrados en el rea de interaccin.

Realizar anlisis sobre el comportamiento de grupos de varios usuarios, dependiendo

de la aplicacin interactiva desplegada.


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

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

Blake J. (2011). Natural User Interfaces in .NET. Manning Publications Co.

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 Universitt Berlin.

BIBLIOGRAFA


Vargas A. (2010). Sistema multimedia interactivo de bsqueda de informacin por medio de una pantalla multitouch de bajo costo. Ecuador: Escuela Superior Politcnica del Litoral.

De la Re A. (2009). Interaccin multitctil en un sistema de generacin procedural. Espaa: Universidad Politcnica de Valencia.

NUI Group Authors. (2009). Multi-Touch Technologies. First edition. Community Release.

De la Escalera A. (2001). Visin por Computador. Fundamentos y mtodos. Espaa: Pearson Educacin S.A.

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

BIBLIOGRAFA


DISEO E IMPLEMENTACIN DE UN SISTEMA MULTITOUCH BASADO EN ILUMINACIN DIFUSA

PARA SU APLICACIN EN OBRAS DE ARTE MULTIMEDIA

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Diseño e Implementación de un Sistema Multitouch Basado en Iluminación Difusa para su Aplicación en Obras de Arte Multimedia