title: AR-Apt: architectural participatory design of buildings in augmented reality
title: AR-Apt: συμμετοχικός αρχιτεκτονικός σχεδιασμός κτηρίων σε επαυξημένη πραγματικότητα 
Creators: name: Τζωρτζη Μαρια-Ελενη
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2025

description: This thesis presents the development of AR-Apt, an Augmented Reality (AR) application designed to facilitate architectural design and participatory planning of apartments and buildings. The application enables real-time collaboration between expert users, such as architects, and non-expert users, including future residents, allowing them to contribute to the design process. By utilizing Microsoft HoloLens 2, the system provides an interactive and immersive design experience, where users can visualize, customize, and refine building structures collaboratively. The AR-Apt system follows a three-phase design process: (1) defining the abstract structure, where architects establish the initial framework of the building; (2) user participation in spatial design, enabling civilians to modify and organize living modules in an augmented environment; and (3) customization and finalization, allowing users to refine individual layouts and facades to enhance personalization. A visualization interface is implemented to offer scaled-down model views, improving comprehension and interaction. The Mixed Reality Toolkit (MRTK3) and Unity Engine were chosen for system development, ensuring seamless interaction, user friendly controls, and a scalable platform for future enhancements. The implementation of AR-Apt was built using the Unity Engine, leveraging its robust real-time rendering capabilities and seamless integration with AR technologies.
The Mixed Reality Toolkit (MRTK3) was employed to facilitate user interactions, including hand gestures, eye tracking, and spatial mapping, ensuring an intuitive user experience. The system architecture utilizes Unity’s Netcode for GameObjects for real-time synchronization between multiple users, enabling seamless collaborative interactions in a shared AR space.Additionally, Unity’s Relay and Lobby services were integrated to establish reliable multiplayer networking, allowing users to create and join design sessions without complex network configurations. For data persistence and retrieval, Unity CloudSave was utilized, ensuring that user modifications and design iterations could be stored and accessed across sessions. The application’s interface was developed with MRTK’s UI components, providing a volumetric and adaptable interface for immersive user interaction. The application also implements custom-built scripts for scene management, user authentication, and real-time modification of architectural models. By combining these tools and frameworks, AR-Apt delivers a high-fidelity, scalable, and efficient AR experience tailored for collaborative architectural design.
A user evaluation was conducted to assess usability, interaction techniques, and collaboration efficiency. The results indicate that AR-Apt successfully enhances participatory planning by bridging the gap between architectural professionals and nonexpert users, fostering a more inclusive and democratic approach to urban development. Future work will explore real-scale walkthroughs, advanced customization options, and improved real-time collaboration features to further enhance user experience and architectural engagement.
description: Αυτή η διπλωματική εργασία παρουσιάζει την ανάπτυξη του AR-Apt, μιας εφαρμογής επαυξημένης πραγματικότητας (AR) σχεδιασμένης για τη διευκόλυνση του αρχιτεκτονικού συμμετοχικού σχεδιασμού διαμερισμάτων και κτιρίων. Η εφαρμογή επιτρέπει τη συνεργασία σε πραγματικό χρόνο μεταξύ ειδικών χρηστών, όπως οι αρχιτέκτονες, και μη ειδικών χρηστών, συμπεριλαμβανομένων των μελλοντικών κατοίκων, δίνοντάς τους τη δυνατότητα να συμμετέχουν ενεργά στη διαδικασία σχεδιασμού. Χρησιμοποιώντας το Microsoft HoloLens 2, το σύστημα προσφέρει μια διαδραστική και καθηλωτική εμπειρία σχεδίασης, επιτρέποντας στους χρήστες να οπτικοποιούν, να προσαρμόζουν και να βελτιώνουν τη διαμόρφωση κτιριακών δομών με συνεργατικό τρόπο. Το AR-Apt ακολουθεί μια διαδικασία σχεδιασμού τριών φάσεων: (1) Ορισμός της αφηρημένης δομής, όπου οι αρχιτέκτονες διαμορφώνουν το αρχικό πλαίσιο του κτιρίου. (2) Συμμετοχή των χρηστών στο σχεδιασμό του χώρου, επιτρέποντας στους κατοίκους να τροποποιούν και να οργανώνουν τα διαμερίσματα σε ένα επαυξημένο περιβάλλον. (3) Προσαρμογή και οριστικοποίηση, όπου οι χρήστες μπορούν να επεξεργαστούν ατομικές διαρρυθμίσεις και όψεις του κτιρίου για μεγαλύτερη εξατομίκευση. Για τη βελτίωση της κατανόησης και της αλληλεπίδρασης, έχει αναπτυχθεί μια διεπαφή οπτικοποίησης που παρέχει προβολές μοντέλων σε μικρή κλίμακα. 
Η ανάπτυξη του συστήματος πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας το Mixed Reality Toolkit (MRTK3) και τη μηχανή Unity, εξασφαλίζοντας ομαλή αλληλεπίδραση, φιλικό προς τον χρήστη έλεγχο και μια κλιμακούμενη πλατφόρμα για μελλοντικές βελτιώσεις. Η υλοποίηση του AR-Apt βασίστηκε στη Unity Engine, αξιοποιώντας τις ισχυρές δυνατότητες απόδοσης σε πραγματικό χρόνο και την ενσωμάτωσή της με τεχνολογίες επαυξημένης πραγματικότητας. Το Mixed Reality Toolkit (MRTK3) χρησιμοποιήθηκε για τη διευκόλυνση των αλληλεπιδράσεων χρηστών, όπως χειρονομίες, ανίχνευση ματιών και χαρτογράφηση του χώρου, εξασφαλίζοντας μια διαισθητική εμπειρία χρήστη. Η αρχιτεκτονική του συστήματος αξιοποιεί το Netcode for GameObjects για συγχρονισμό σε πραγματικό χρόνο μεταξύ πολλαπλών χρηστών, επιτρέποντας απρόσκοπτη συνεργασία σε έναν κοινό AR χώρο. Επιπλέον, οι υπηρεσίες Unity Relay και Lobby ενσωματώθηκαν για την καθιέρωση αξιόπιστης πολυχρηστικής συνδεσιμότητας, επιτρέποντας στους χρήστες να δημιουργούν και να συμμετέχουν σε συνεδρίες σχεδίασης χωρίς περίπλοκες ρυθμίσεις δικτύου. Για τη διατήρηση και ανάκτηση δεδομένων, χρησιμοποιήθηκε το Unity CloudSave, διασφαλίζοντας ότι οι τροποποιήσεις των χρηστών και οι διαφορετικές εκδόσεις των σχεδίων μπορούν να αποθηκευτούν και να ανακτηθούν σε διαφορετικές συνεδρίες. Η διεπαφή της εφαρμογής αναπτύχθηκε με τα UI components του MRTK, παρέχοντας έναν τρισδιάστατο και προσαρμόσιμο χώρο αλληλεπίδρασης. Επίσης, έχουν αναπτυχθεί προσαρμοσμένα scripts για διαχείριση σκηνών, έλεγχο ταυτότητας χρηστών και τροποποίηση αρχιτεκτονικών μοντέλων σε πραγματικό χρόνο. Συνδυάζοντας αυτά τα εργαλεία και τις τεχνολογίες, το AR-Apt προσφέρει υψηλής ποιότητας, επεκτάσιμη και αποδοτική AR εμπειρία, σχεδιασμένη για συμμετοχικό αρχιτεκτονικό σχεδιασμό. 
Πραγματοποιήθηκε αξιολόγηση χρηστών για τη μέτρηση της χρηστικότητας, των τεχνικών αλληλεπίδρασης και της αποτελεσματικότητας της συνεργασίας. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι το AR-Apt ενισχύει τον συμμετοχικό σχεδιασμό, γεφυρώνοντας το χάσμα μεταξύ αρχιτεκτόνων και μη ειδικών χρηστών, προωθώντας έναν πιο συμπεριληπτικό και δημοκρατικό τρόπο σχεδιασμού στον τομέα της αστικής ανάπτυξης. Η μελλοντική έρευνα θα επικεντρωθεί στην υλοποίηση διαδραστικών περιηγήσεων σε πραγματική κλίμακα, την προσθήκη προηγμένων επιλογών προσαρμογής και τη βελτίωση της συνεργασίας σε πραγματικό χρόνο, με στόχο την περαιτέρω ενίσχυση της εμπειρίας χρήστη και της αρχιτεκτονικής συμμετοχής.