Applying Augmented Reality to Outdoors Industrial Use

Augmented Reality (AR) is currently gaining popularity in multiple different fields. However, the technology for AR still requires development in both hardware and software when considering industrial use. In order to create immersive AR applications, more accurate pose estimation techniques to define virtual camera location are required. The algorithms for pose estimation often require a lot of processing power, which makes robust pose estimation a difficult task when using mobile devices or designated AR tools. The difficulties are even larger in outdoor scenarios where the environment can vary a lot and is often unprepared for AR. This thesis aims to research different possibilities for creating AR applications for outdoor environments. Both hardware and software solutions are considered, but the focus is more on software. The majority of the thesis focuses on different visual pose estimation and tracking techniques for natural features. During the thesis, multiple different solutions were tested for outdoor AR. One commercial AR SDK was tested, and three different custom software solutions were developed for an Android tablet. The custom software solutions were an algorithm for combining data from magnetometer and a gyroscope, a natural feature tracker and a tracker based on panorama images. The tracker based on panorama images was implemented based on an existing scientific publication, and the presented tracker was further developed by integrating it to Unity 3D and adding a possibility for augmenting content. This thesis concludes that AR is very close to becoming a usable tool for professional use. The commercial solutions currently available are not yet ready for creating tools for professional use, but especially for different visualization tasks some custom solutions are capable of achieving a required robustness. The panorama tracker implemented in this thesis seems like a promising tool for robust pose estimation in unprepared outdoor environments.

Käytettävyyssuunnittelun teoria ja käytäntö: Tapaustutkimus huonekalujen verkkokaupasta

Käytettävien ohjelmistojen suunnittelu tuo hyötyjä loppukäyttäjälle sekä muille sidosryhmille. Verkkokaupassa käytettävyys on elintärkeää, koska asiakkaat vaihtavat helposti seuraavalle sivustolle, mikäli he eivät löydä etsimäänsä. Tutkimusten mukaan käytettävyys vaikuttaa ostopäätöksen tekemiseen. Lisäksi käytettävyydellä on merkitystä asiakastyytyväisyyteen, joka taas vaikuttaa asiakasuskollisuuteen. Tässä tutkielmassa tutkittiin, miten käytettävyyttä suunnitellaan käytännössä verrattuna teoreettisiin suosituksiin. Tapaustutkimuksen kohteena oli huonekaluja myyvän kansainvälisen yrityksen verkkokaupan uudistamiseen tähtäävä projekti. Uudistamistarve nousi aikaisemman verkkokauppaversion puutteellisesta käytettävyydestä. Projekti toteutettiin ketterällä Scrum-menetelmällä. Empiirinen aineisto kerättiin puolistrukturoitujen haastattelujen avulla. Haastateltavat olivat käyttökokemuksen suunnitteluun osallistuvia henkilöitä. Haastattelujen teemat laadittiin teoreettisen aineiston pohjalta. Teoreettisessa osuudessa tutkittiin käytettävyyden suunnitteluun liittyviä periaatteita, prosessia ja menetelmiä. Aikaisemmasta tutkimuksesta löydettiin 12 periaatetta, jotka tukevat ja luonnehtivat käyttäjäkeskeistä suunnittelua. Käytettävyyttä suunnitellaan käyttäjäkeskeisen prosessin avulla. Eri prosessimallit pitivät keskeisinä asioina käyttökontekstin määrittelyä ja ymmärtämistä, mitattavia käytettävyysvaatimuksia, suunnitteluratkaisujen empiiristä arviointia sekä suunnitteluprosessin iteratiivisuutta. Lisäksi tarkasteltiin, mitä suunnittelumenetelmiä tutkijat ehdottavat käytettävyyden suunnitteluun ja mitä kyselytutkimusten perusteella todellisuudessa käytetään. Verkkokauppaprojektissa käytettävyyden suunnittelu erosi osittain teoreettisista suosituksista. Käyttökontekstitietoa ei ollut kaikilla projektiin osallistuvilla, eikä käytettävyysvaatimuksia ollut asetettu teorian tarkoittamalla tavalla. Yhtäläisyyksiäkin löytyi. Verkkokauppaprojektissa suunnitteluratkaisuja arvioitiin empiirisesti todellisten käyttäjien edustajien avulla. Suunnitteluprosessi oli iteratiivinen eli suunnitteluratkaisuja oltiin valmiita muuttamaan arvioinnin tuloksena. Tutkimuksen perusteella suositellaan, että verkkokauppaprojektissa parannettaisiin kommunikointia, koska käyttökontekstitieto ei saavuttanut kaikkia projektissa työskenteleviä. Teorian tulisi entisestään korostaa kommunikoinnin tärkeyttä. Tutkimuksen perusteella esitetään myös, että teoria ohjaisi paremmin vaatimusmäärittelyjen tekemiseen käytännössä. Avainsanat: Käytettävyys, käyttäjäkeskeinen suunnittelu, käytettävyyden periaatteet, käytettävyyden suunnittelumenetelmät, ketterä ohjelmistokehitys, tapaustutkimus

Front end development for building automation systems using JavaScript Frameworks

Automation technologies are widely acclaimed to have the potential to significantly reduce energy consumption and energy-related costs in buildings. However, despite the abundance of commercially available technologies, automation in domestic environments keep on meeting commercial failures. The main reason for this is the development process that is used to build the automation applications, which tend to focus more on technical aspects rather than on the needs and limitations of the users. An instance of this problem is the complex and poorly designed home automation front-ends that deter customers from investing in a home automation product. On the other hand, developing a usable and interactive interface is a complicated task for developers due to the multidisciplinary challenges that need to be identified and solved. In this context, the current research work investigates the different design problems associated with developing a home automation interface as well as the existing design solutions that are applied to these problems. The Qualitative Data Analysis approach was used for collecting data from research papers and the open coding process was used to cluster the findings. From the analysis of the data collected, requirements for designing the interface were derived. A home energy management functionality for a Web-based home automation front-end was developed as a proof-of-concept and a user evaluation was used to assess the usability of the interface. The results of the evaluation showed that this holistic approach to designing interfaces improved its usability which increases the chances of its commercial success.