Ανάπτυξη Συστήματος Μετρήσεων σε Περιβάλλον Εικονικής Πραγματικότητας

Κοντός, Δημήτριος; Kontos, Dimitrios

dc.contributor.author	Κοντός, Δημήτριος	el
dc.contributor.author	Kontos, Dimitrios	en
dc.date.accessioned	2019-07-09T10:42:13Z
dc.date.available	2019-07-09T10:42:13Z
dc.date.issued	2019-07-09
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/49013
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.16714
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/gr/	*
dc.subject	Φωτογραμμετρία	el
dc.subject	VR	en
dc.subject	3D Models	en
dc.subject	Σύστημα Μετρήσεων	el
dc.subject	Πολιτιστική Κληρονομιά	el
dc.title	Ανάπτυξη Συστήματος Μετρήσεων σε Περιβάλλον Εικονικής Πραγματικότητας	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Εικονική Πραγματικότητα	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2019-03-15
heal.abstract	Στο πλαίσιο της παρούσας διπλωματικής αναπτύχθηκε μια εφαρμογή εικονικής πραγματικότητας με μετρητικά εργαλεία. Συγκεκριμένα, πρόκειται για μια εφαρμογή που δίνει στον εκάστοτε χρήστη τη δυνατότητα να διεξάγει τις εξής βασικές τοπογραφικές διαδικασίες: α) Μετρήσεις αποστάσεων μεταξύ δύο σημείων στον τρισδιάστατο χώρο, β) Μετρήσεις σημείων τομών και εξαγωγή αυτών, γ) Μέτρηση και εξαγωγή των τρισδιάστατων συντεταγμένων οποιουδήποτε σημείου στον τρισδιάστατο χώρο, σε περιβάλλον εικονικής πραγματικότητας. Μετά από συγκριτική έρευνα που έγινε με αντικείμενο τα σύγχρονα συστήματα εικονικής πραγματικότητας αποφασίστηκε πως το καλλίτερο την περίοδο εκπόνησης της παρούσας διπλωματικής ήταν το HTC VIVE το οποίο και χρησιμοποιήθηκε. Εν συνεχεία, ήταν απαραίτητο να επιλεχθεί μια μηχανή παιχνιδιών (Game Engine) προκειμένου να αναπτυχθεί η εφαρμογή. Οι δύο δημοφιλέστερες, ελεύθερες και ανοικτού κώδικα μηχανές είναι οι Unity3D και η Unreal Engine, μετά από δοκιμές και έρευνα ως προς τον τρόπο και τις αρχές λειτουργίας τους βρέθηκε πως βέλτιστη επιλογή για την ανάπτυξη της συγκεκριμένης εφαρμογής θα ήταν η Unreal Engine 4. Η επιλογή αυτή βασίστηκε κατά πολύ στον τρόπο που αντιμετώπιζαν οι μηχανές τις οντότητες των τρισδιάστατων μοντέλων. Τελικά, στην Unreal Engine όλος ο κώδικας της εφαρμογής αναπτύχθηκε με τη χρήση της δυνατότητας εικονικού προγραμματισμού που παρέχει και ονομάζεται Blueprints. Κατά τη βιβλιογραφική ανασκόπηση, ορίζεται και αναλύεται η έννοια της εικονικής πραγματικότητας αλλά και η βραχύχρονη σχετικά ιστορία της. Επιπλέον, αναλύθηκε η έννοια της πολιτιστικής κληρονομιάς και ο τρόπος με τον οποίο μπορεί η επιστήμη της εικονικής πραγματικότητας να βοηθήσει στην διατήρησή της και την ανάδειξή της. Επίσης, συγκεντρώθηκαν και παρουσιάστηκαν οι πλέον σύγχρονες μελέτες και εφαρμογές εικονικής πραγματικότητας που αφορούν την πολιτιστική κληρονομιά αλλά και άλλες επιστήμες. Τέλος απαραίτητη κρίνεται από τη διεθνή βιβλιογραφία η αξιολόγηση τέτοιου είδους εφαρμογών. Η εν λόγω εφαρμογή αξιολογήθηκε τόσο ως προς τα μετρητικά της αποτελέσματα όσο και ως προς τη χρηστικότητά της και τη λειτουργικότητα της. Για το μετρητικό κομμάτι μετρήθηκαν καθορισμένες αποστάσεις για τις οποίες ως αληθής τιμή σύγκρισης θεωρήθηκε η τιμή της αντίστοιχης απόστασης στο αρχικό τρισδιάστατο μοντέλο. Επίσης, μετρήθηκαν καθορισμένες οριζόντιες και κατακόρυφες τομές μέσω της εφαρμογής και τα σημεία που εξήχθησαν συγκρίθηκαν ως προς την απόστασή τους από το αρχικό μοντέλο. Απαραίτητος, για τη διεξαγωγή της παραπάνω σύγκρισης, ήταν ο μετασχηματισμός των μετρημένων σημείων τομής από το σύστημα συντεταγμένων της εφαρμογής στο αρχικό σύστημα του τρισδιάστατου μοντέλου. Επιπροσθέτως, απαντήθηκαν ειδικά διαμορφωμένα ερωτηματολόγια από χρήστες της εφαρμογής τα οποία ανέδειξαν τις αδυναμίες της εφαρμογής αλλά και τα δυνατά της χαρακτηριστικά προκειμένου να διαπιστωθεί η χρηστικότητά και η λειτουργικότητά της. Σημειώνεται πως ως μετρητικό αντικείμενο κατά τη διαδικασίας της ανάπτυξης αλλά και της αξιολόγησης της εφαρμογής χρησιμοποιήθηκε το τρισδιάστατο μοντέλο του Ιερού Κουβουκλίου του Παναγίου Τάφου που δημιουργήθηκε στα πλαίσια της αποκατάστασής του από τη διεπιστημονική ομάδα του ΕΜΠ και συγκεκριμένα από το Εργαστήριο Φωτογραμμετρίας της Σχολής Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών.	el
heal.abstract	An application that allows users to conduct basic topographic measurements on an already created 3D textured model in an immersive virtual reality environment was developed in this diploma thesis. Specifically, the current version of the application, allows the user to conduct the following metric procedures: a) Distance measurements, in three-dimensional space between a pair of points, b) Measurement of cross – section points and export their coordinates and c) Measurement and export of the coordinates of any given point in three – dimensional virtual space. A comparative research subjecting the state-of-the-art virtual reality systems was conducted in order to decide which virtual reality headset system was best to use. At last, the decision was to use the HTC VIVE virtual reality headset system. Furthermore, a game engine had to be chosen for the development of the application. The two most popular, free and open source game engines were Unity3D and Unreal Engine. After practical tests and research concerning their operation principles it was decided that the best choice for the current project was to use the Unreal Engine 4. This choice was, generally, based on the way that these two game engines treated the 3D model entities. Finally, the whole source code of the application was developed in Blueprints which are a way of virtual programming that Unreal Engine 4 provides. In literature review, the meaning of virtual reality is defined and analyzed along with its somewhat brief history. In addition, the concept of cultural heritage and the way in which the science of virtual reality can help to preserve it and promote it has been analyzed. Also, the state-of-the-art virtual reality projects and applications related to cultural heritage and other sciences were gathered and presented. Finally, the evaluation of such applications is considered a requisite by the international literature. This application has been evaluated in terms of its measurement results and also for its usefulness and functionality. For the measurements part defined distances where measured in the application and were compared to their corresponding distances from the ground truth 3D model. Furthermore, defined cross – sections were measured through the application and their exported points were compared and categorized in relation to their distance from the ground truth 3D model. To carry out the above-mentioned comparison it was necessary to transform the measured cross – section points from the applications’ coordinate system to the coordinate system of the ground truth model. In addition, specially formulated questionnaires were answered by the application users that highlighted the weaknesses of the application but also its good features in order to ascertain its usefulness and functionality. It should be noted that the measuring object that was used during the development and the evaluation of the application was the 3D model of the Holy Aedicule of the Tomb of Christ that was created during its full rehabilitation process carried out by the NTUA’s Interdisciplinary team.	en
heal.advisorName	Γεωργόπουλος, Ανδρέας	el
heal.committeeMemberName	Γεωργόπουλος, Ανδρέας	el
heal.committeeMemberName	Ιωαννίδης, Χαράλαμπος	el
heal.committeeMemberName	Δουλάμης, Αναστάσιος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών. Τομέας Τοπογραφίας. Εργαστήριο Φωτογραμμετρίας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.fullTextAvailability	true