Η παρούσα εργασία ασχολείται με τη μελέτη των τεχνολογιών ανάπτυξης εφαρμογών σε περιβάλλον φορητών συσκευών και συγκεκριμένα σε Windows Phone 7.5 (ή Mango) συσκευές. Ιδιαίτερα δόθηκε έμφαση στη δημιουργία πολυμεσικών εφαρμογών πολιτισμικού περιεχομένου, οι οποίες θα είναι όχι μόνο λειτουργικές αλλά θα διαθέτουν επίσης ένα φιλικό περιβάλλον διεπαφής έτσι ώστε να αποτελούν μια ευχάριστη εμπειρία για τον τελικό χρήστη. Με αφορμή αυτό το ερέθισμα, σχεδιάσαμε και αναπτύξαμε το Museum Guide – ένα ολοκληρωμένο περιβάλλον διαχείρισης περιεχομένου που έχει σαν στόχο την ξενάγηση σε ένα χώρο πολιτισμού, όπως για παράδειγμα ένα μουσείο, εκμεταλλευόμενο τις πολλές δυνατότητες που προσφέρει μια Windows Phone 7.5 συσκευή. Έτσι χρησιμοποιώντας το Museum Guide ο επισκέπτης του μουσείου μπορεί να βλέπει τα εκθέματα καθώς και συνοδευτικό υλικό που περιλαμβάνει κείμενο, εικόνες, αρχεία ήχου και βίντεο. Επιπλέον μπορεί να επιλέγει κάποια από αυτά τα εκθέματα ως αγαπημένα και να μοιράζεται τις εμπειρίες του με τα υπόλοιπα μέλη της ομάδας του μέσω άμεσων μηνυμάτων. Για τη λειτουργία των άμεσων μηνυμάτων δημιουργήσαμε έναν ενσωματωμένο messenger που λειτουργεί πάνω από xmpp πρωτόκολλο με τη βοήθεια της βιβλιοθήκης Matrix. Εκτός από τα παραπάνω, το Museum Guide δίνει τη δυνατότητα στον χρήστη να λάβει πληροφορίες για ένα συγκεκριμένο έκθεμα, βγάζοντας απλά μια φωτογραφία τού εν λόγω εκθέματος με την κάμερα του κινητού. Την λειτουργία αυτή την ονομάζουμε on-demand ξενάγηση και δόθηκε ιδιαίτερη έμφαση στον αλγόριθμο με βάση τον οποίο γίνεται η αναγνώριση της φωτογραφίας που βγάζει ο χρήστης. Για το σκοπό αυτό μελετήσαμε και αξιολογήσαμε διάφορους αλγορίθμους αναγνώρισης εικόνας και καταλήξαμε στη χρήση hashing τεχνικών με τη βοήθεια της βιβλιοθήκης pHash. / The current thesis is on study of application development technologies in portable devices environment and namely in Windows Phone 7.5 (or Mango) devices. Especially emphasis was placed on creation of multimedia applications with cultural content which will not only be functional but also have a friendly interface in order to be a pleasant experience for the end user. In response to this stimulus, we designed and developed the Museum Guide – an integrated content management environment which aims at guidance in an area of culture, for example a museum, exploiting the capabilities of a Windows Phone 7.5 device. Thereby the visitor of the museum can use the Museum Guide to see the exhibits as well as accompanying material including text, photos, audios and videos. Additionally the visitor can mark any of these exhibits as favorites and share their experiences with the other members of their group through instant messages. For the operation of instant messaging, we have created an embedded messenger which works over the xmpp protocol using the Matrix library. Besides the above, the Museum Guide gives to the user the opportunity to receive information about a specific exhibit, just taking a photo of this exhibit with phone’s camera. We call this operation on-demand guidance and we emphasized especially on the algorithm of user’s photo recognition. For this purpose we studied and evaluated various image recognition algorithms and came to the conclusion to use hashing techniques with help of pHash library.

Τα τελευταία χρόνια η αναμφισβήτητα εντυπωσιακή τεχνολογική πρόοδος έχει δώσει τεράστια ώθηση σε ένα ευρύ φάσμα επιστημονικών πεδίων τα οποία βασίζονται σε αυτή, με χαρακτηριστικό παράδειγμα τον τομέα των Τηλεπικοινωνιών. Απόλυτα λογικό αποτέλεσμα είναι η παγκόσμια αγορά να έχει κατακλυστεί από δισεκατομμύρια κινητές συσκευές, η χρήση των οποίων διευκολύνει απίστευτα και την ανάπτυξη της έρευνας στους αντίστοιχους κλάδους. Μία από τις χαρακτηριστικές τεχνολογίες που εκμεταλλευόμενη πλήρως αυτή τη αλματώδη πρόοδο έχει επιφέρει εντυπωσιακά αποτελέσματα είναι η Επαυξημένη Πραγματικότητα. Βασίζεται στην γεφύρωση του χάσματος μεταξύ της εικονικότητας και της πραγματικότητας με ένα μοναδικό τρόπο ενίσχυσης της αντίληψής μας ως προς την τελευταία και με εφαρμογές από το Στρατό και τη Διαφήμιση ως τα ερευνητικά πεδία της Αναγνώρισης Εικόνας και της Εκπαίδευσης. Αυτή της όμως η σημαντικότατη ανάπτυξη γεννά αναπόφευκτα πέρα από την παραγωγή γνώσης και βασικά ερωτήματα που απασχολούν την ερευνητική κοινότητα, ορισμένα εκ των οποίων είναι αν μπορεί η χρήση τεχνικών Επαυξημένης Πραγματικότητας μέσω της αναγνώρισης εικόνας, πέρα από την εξέλιξη του ευρύτερου κλάδου της Υπολογιστικής Όρασης, να συμβάλλει στη βελτίωση μαθησιακών εμπειριών και αν ναι κατά πόσο είναι εφικτή η αντιμετώπιση θεμελιωδών εκπαιδευτικών προβλημάτων, όπως η διάσπαση προσοχής και η έλλειψη διαδραστικότητας. Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας προσπαθώντας να δώσουμε ουσιαστικές απαντήσεις στα παραπάνω ερωτήματα δημιουργήσαμε τη διαδραστική εφαρμογή «AugMentor», ειδικά σχεδιασμένη για τις ανάγκες της ξενάγησης των επισκεπτών του Μουσείου Επιστημών του Πανεπιστημίου Πατρών. Έχοντας ενσωματώσει ένα ολοκληρωμένο περιβάλλον Επαυξημένης Πραγματικότητας εντός της εφαρμογής αναπτύξαμε ένα παιχνίδι κρυμμένου θησαυρού κατά το οποίο οι επισκέπτες του μουσείου δέχονται ένα συγκεκριμένο αριθμό ερωτήσεων οι οποίες βασίζονται στα μουσειακά εκθέματα και αμέσως μετά καλούνται να περιηγηθούν οι ίδιοι στους εσωτερικούς χώρους του. Με βάση την επιτυχή αναγνώριση του κάθε εκθέματος και την προσωποποιημένη απεικόνιση των εκάστοτε απεικονιζόμενων πληροφοριών προσπαθούν να δώσουν απαντήσεις στα ερωτήματα αυτά. Η εφαρμογή AugMentor υλοποιήθηκε για κινητές συσκευές που υποστηρίζουν το λειτουργικό σύστημα Android και πλέον αποτελεί μέρος της μόνιμης ξενάγησης του Μουσείου Επιστημών και Τεχνολογίας. Παρουσιάζουμε μια περιγραφική και αναλυτική μελέτη περίπτωσης χρήσης της εφαρμογής, υλοποιώντας πειραματικά στο Μουσείο Επιστημών μια κανονική ξενάγηση. Χρησιμοποιώντας την εφαρμογή AugMentor οδηγούμαστε σε ασφαλή συμπεράσματα ως προς την επίτευξη του κύριου στόχου υλοποίησής της, ο οποίος είναι το κατά πόσο οι επισκέπτες του μουσείου στην προσπάθειά τους να απαντήσουν τις ερωτήσεις που τους ανατέθηκαν θα μπορούσαν να μάθουν και επιπρόσθετες πληροφορίες για τα εκθέματα, βελτιώνοντας τη μάθηση μέσω της χρήσης κινητών συσκευών. Το πείραμα που πραγματοποιήσαμε χωρίστηκε σε δύο μέρη, το πρώτο βασίζεται στα πρότυπα μιας κανονικής ξενάγησης των επισκεπτών, χωρίς τη χρήση κάποιας εφαρμογής και το δεύτερο στην ξενάγηση μέσω της εφαρμογής AugMentor. Στους επισκέπτες δόθηκαν αντίστοιχα ερωτηματολόγια και στις δύο περιπτώσεις και στη συνέχεια αξιολογήθηκε συγκριτικά η συμβολή της εφαρμογής AugMentor στη συνολική εμπλούτιση της μουσειακής εμπειρίας ενός επισκέπτη. / Over the last few years the indisputably outstanding technological advances have given a huge boost to a wide range of scientific areas of study that are based on it. A typical example can definitely be considered the one associated with Telecommunications. An utterly rational outcome constitutes the fact that global market is overwhelmed by billions of mobile devices, the use of which facilitates to a large extent the whole research development towards those fields. An iconic technology that fully exploiting this rapid progress has brought about impressive results is Augmented Reality. Augmented Reality is based on bridging the gap between virtuality and reality in a unique way to enhance our perception as to the latter and its applications vary from Army and Advertisement to the research fields of Image Recognition and Education. It is exactly the impressive growth of Augmented Reality which inevitably generates essential questions that research community has to deal with. Some of these questions are whether the use of Augmented Reality techniques, through Image Recognition, apart from the wider development of Computer Vision, can help improving learning experiences and if so to which extent it is possible to address fundamental educational problems, such as distractibility and lack of interactivity. In this master thesis, trying to give substantial answers to these questions we have created the interactive application «AugMentor», specially designed for the tour needs of Museum of Science and Technology, located in University of Patras. Having incorporated an integrated Augmented Reality environment inside this application, we developed a treasure hunt game in which visitors receive a certain number of questions closely related to museum’s exhibits and afterwards they have to wander within its interiors. Based on the successful recognition of each exhibit and personalized display of each respective information, visitors attempt to answer these questions. AugMentor is implemented for mobile devices that support the Android operating system and is now part of permanent museum guidance. Our main objective is improving Mobile Learning, which is learning through the use of mobile devices. We present a sufficient case study, selecting Museum of Science and Technology as an experimental space so as to determine the degree to which AugMentor application can practically contribute to this purpose. One of our key points towards this perspective was estimating the amount of totally imparted knowledge, since involving students with a significant pool of knowledge provides them with a motivation to have an active role during their guidance. The experiment we conducted was divided into two parts, the first one was based on the standards of a normal tour of visitors without using any application and the second one was based on a tour using AugMentor application. Guests are respectively given questionnaires in both cases and then we assessed AugMentor’s relative contribution to the overall implementation regarding enriching the museum experience of a visitor.