title: Mobile outdoors augmented reality for urban planning visualization
title: Επαυξημένη πραγματικότητα για φορητές συσκευές για την οπτικοποίηση πολεοδομικού σχεδιασμού σε εξωτερικούς χώρους
Creators: name: Δαναλης Γερασιμος-Δημητριος
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2024

description: This thesis explores the process of designing, developing and implementing
a fully functional, mobile, marker-less, augmented reality (AR) application
for the visualization of urban planning changes outdoors. This application
focuses on the urban reconstruction of three separate locations in the district
of Nea Chora, Chania. In each of these locations the user can place and
interact in unique ways with a set of different 3D virtual objects, such as a
building, trees, benches, street lamps and a bicycle lane. Additionally, the
application offers map navigation in order to assist the user in reaching the
target locations and to ensure that the experience remains localized.
Our application was developed using the Unity Game Engine in conjunction
with the ARFoundation SDK, which enables the augmented reality
capabilities of the application, such as plane detection, environmental and
object tracking and virtual object anchoring. ARFoundation provided the
necessary framework for developing a marker-less, feature and sensor-based
AR application that runs on both Android and iOs devices, by utilizing their
respective native AR SDKs. We have divided the AR functionality into
three distinct modes: 1) Placement mode, which is responsible for ground
detection, previewing the 3D models and placing them, 2) Edit Mode, which
implements all the ways the user can interact with the virtual objects and 3)
View Mode, in which the user can view the scene they created. In addition,
we have also implemented a manager script that handles the transitions between
modes. Furthermore, we use the Haversine formula to calculate the
distance between the user and each target location based on latitude and
longitude received from the mobile device’s GPS sensor. The MapBox SDK
was used to implement a map screen capable of displaying a map of the local
area containing all the target locations, as well as providing navigational
instructions to the user. For the creation of our 3D models we used Krita
and Unity’s ProBuilder. Lastly, we employed the ”think-out-loud” method
to evaluate our application and gather user feedback.
description: Η παρούσα διπλωματική εργασία διερευνά τη διαδικασία σχεδιασμού, ανάπτυξης
και υλοποίησης μιας πλήρως λειτουργικής, εφαρμογής επαυξημένης πραγματι-
κότητας για φορητές συσκευές, που δε βασίζεται σε αναγνωριστικές εικόνες,
με σκοπό την οπτικοποίηση αλλαγών πολεοδομικού σχεδιασμού σε εξωτερι-
κούς χώρους. Αυτή η εφαρμογή εστιάζει στην αστική ανακατασκευή τριών
τοποθεσιών στη συνοικία της Νέας Χώρας Χανίων. Σε καθεμία από αυτές
τις τοποθεσίες, ο χρήστης μπορεί να τοποθετήσει και να αλληλεπιδράσει, με
ξεχωριστό τρόπο, με ένα πλήθος από διαφορετικά τρισδιάστατα εικονικά αντι-
κείμενα, όπως ένα κτίριο, δέντρα, παγκάκια, λάμπες φωτισμού δρόμου και έναν
ποδηλατόδρομο. Επιπλέον, η εφαρμογή προσφέρει δυνατότητες πλοήγησης σε
χάρτη ώστε να βοηθήσει τον χρήστη να φτάσει στις τοποθεσίες-στόχους.
Η εφαρμογή αναπτύχθηκε μέσω της Unity Game Engine σε συνδυασμό με
το ARFoundation SDK, που υλοποιεί τη λειτουργικότητα επαυξημένης πραγ-
ματικότητας, όπως την ανίχνευση επιφανειών, το tracking του περιβάλλοντος
και αντικειμένων και το anchoring εικονικών αντικειμένων. Το ARFoundation
παρέχει τα απαραίτητα εργαλεία ανάπτυξης εφαρμογών AR, που δε βασίζονται
σε αναγνωριστικές εικόνες, αλλά σε χαρακτηριστικά στοιχεία του περιβάλλο-
ντος και μετρήσεις αισθητήρων, τόσο για συσκευές Android όσο και για iOS,
χρησιμοποιώντας τα αντίστοιχα native AR SDK τους. ΄Εχουμε χωρίσει τη
λειτουργικότητα AR σε τρία διακριτά modes: 1) Placement Mode, υπεύθυ-
νο για την ανίχνευση του εδάφους, την προεπισκόπηση των 3D μοντέλων και
την τοποθέτησή τους, 2) Edit Mode, το οποίο υλοποιεί όλους τους τρόπους
αλληλεπίδρασης του χρήστη με τα εικονικά αντικείμενα και 3) View Mode,
στο οποίο ο χρήστης μπορεί να δει τη σκηνή που δημιούργησε. Επιπρόσθετα,
έχουμε δημιουργήσει ένα manager script που είναι υπεύθυνο για τις μεταβάσεις
μεταξύ των modes. Επίσης, χρησιμοποιούμε τον τύπο Haversine για να υπολο-
γίσουμε την απόσταση μεταξύ του χρήστη και κάθε τοποθεσίας-στόχο με βάση
το γεωγραφικό πλάτος και το μήκος που λαμβάνεται από τον αισθητήρα GPS
της κινητής συσκευής. Το MapBox SDK χρησιμοποιήθηκε για την υλοποίηση
μιας οθόνης ικανής να εμφανίζει έναν χάρτη της τοπικής περιοχής που περιέχει
όλες τις τοποθεσίες-στόχους, καθώς και να παρέχει οδηγίες πλοήγησης στον χρήστη. Για τη δημιουργία των 3D μοντέλων μας χρησιμοποιήσαμε το Krita
και το ProBuilder της Unity. Τέλος, χρησιμοποιήσαμε τη μέθοδο ”think-outloud”
για να αξιολογήσουμε την εφαρμογή μας και να συγκεντρώσουμε σχόλια
από τους χρήστες.