Os softwares de Geometria Interativa (GI) foram desenvolvidos com o objetivo de possibilitar aos estudantes explorarem a geometria por meio do computador, permitindo a construção e manipulação de objetos geométricos, como retas, pontos e circunferências. Por meio da interface destes softwares, os estudantes são capazes de compreender e manipular os objetos geométricos, podendo influenciar na aprendizagem da geometria. Para Laborde (2007), os desenvolvedores de softwares de GI deveriam se preocupar com os aspectos pedagógicos e com o design da interface, pois, as interfaces indevidamente projetadas podem causar frustrações aos alunos, fazendo com que sintam dificuldade em utilizar o software e terminando por não direcionar o aprendizado da geometria. Apesar desta importância, há poucos estudos que investigam metodologias que relacionam os conceitos pedagógicos e os recursos computacionais. Além disto, há uma carência de pesquisas sobre diferentes tipos de interações disponíveis para a criação de interfaces para softwares de GI. A fim de preencher esta lacuna, este trabalho de mestrado tem como objetivo investigar metodologias para o desenvolvimento de gestos para interfaces gestuais em softwares de GI. É proposto um novo tipo de interação para estes softwares, com o objetivo de apoiar a aprendizagem da geometria por meio das interfaces gestuais. / The Interactive Geometry software (IG) were developed with the goal of enabling students to explore geometry through the computer, allowing the construction and manipulation of geometric objects, such as, lines, dots and circles. Through these interfaces software, students are able to understand and manipulate geometric objects, and may influence their learning of geometry. To Laborde (2007) , IG developers should worry about the pedagogic aspects and the design of the interface, because the improperly designed interfaces can make students to become frustrated, making them feel difficult to use the software and not focusing in the learning of geometry itself. Despite this importance, there are few studies investigating the pedagogical methodologies that relate concepts and computational resources. Furthermore, there is a lack of research about different types of interactions available for creating interfaces for IG software. In order to fill this gap, this master thesis aims to investigate methodologies for the development of gestures for gestural interfaces in GI software. It is proposed a new type of interaction for these software, aiming to support the learning of geometry.

Os softwares de Geometria Interativa (GI) foram desenvolvidos com o objetivo de possibilitar aos estudantes explorarem a geometria por meio do computador, permitindo a construção e manipulação de objetos geométricos, como retas, pontos e circunferências. Por meio da interface destes softwares, os estudantes são capazes de compreender e manipular os objetos geométricos, podendo influenciar na aprendizagem da geometria. Para Laborde (2007), os desenvolvedores de softwares de GI deveriam se preocupar com os aspectos pedagógicos e com o design da interface, pois, as interfaces indevidamente projetadas podem causar frustrações aos alunos, fazendo com que sintam dificuldade em utilizar o software e terminando por não direcionar o aprendizado da geometria. Apesar desta importância, há poucos estudos que investigam metodologias que relacionam os conceitos pedagógicos e os recursos computacionais. Além disto, há uma carência de pesquisas sobre diferentes tipos de interações disponíveis para a criação de interfaces para softwares de GI. A fim de preencher esta lacuna, este trabalho de mestrado tem como objetivo investigar metodologias para o desenvolvimento de gestos para interfaces gestuais em softwares de GI. É proposto um novo tipo de interação para estes softwares, com o objetivo de apoiar a aprendizagem da geometria por meio das interfaces gestuais. / The Interactive Geometry software (IG) were developed with the goal of enabling students to explore geometry through the computer, allowing the construction and manipulation of geometric objects, such as, lines, dots and circles. Through these interfaces software, students are able to understand and manipulate geometric objects, and may influence their learning of geometry. To Laborde (2007) , IG developers should worry about the pedagogic aspects and the design of the interface, because the improperly designed interfaces can make students to become frustrated, making them feel difficult to use the software and not focusing in the learning of geometry itself. Despite this importance, there are few studies investigating the pedagogical methodologies that relate concepts and computational resources. Furthermore, there is a lack of research about different types of interactions available for creating interfaces for IG software. In order to fill this gap, this master thesis aims to investigate methodologies for the development of gestures for gestural interfaces in GI software. It is proposed a new type of interaction for these software, aiming to support the learning of geometry.

Esse trabalho partiu da reflexão sobre interfaces gráficas sofisticadas e pouco intuitivas e o impacto das mesmas na modelagem tridimensional. A partir dessa reflexão, a pesquisa foi direcionada para o estudo de interfaces gestuais. Adotou-se, como foco do estudo, a técnica de geração de modelos tridimensionais, chamada origami por seu caráter exploratório, sistemático e sua aproximação com a área da matemática, engenharia, arquitetura e design. O problema de pesquisa consistia em identificar padrões de gestos da mão e diretrizes para uma interface gestual voltada à construção de modelos tridimensionais, a partir das técnicas de origami. A pesquisa buscou fundamentação na bibliografia e na análise sistemática de vídeos de modelagem física referentes aos movimentos da mão e ao comportamento dos modelos. Com os dados levantados foram gerados esquema e gráficos para análise. Os dados gerados auxiliaram na seleção de um vocabulário de gestos e de diretrizes para interface e comportamento dos modelos no ambiente digital que passaram por testes de aplicabilidade no ambiente físico. Os resultados gerados visaram direcionar para desenvolvedores de softwares sobre as principais características da modelagem de origami no meio digital com utilização de interface gestual. / This work was based on the consideration of sophisticated and somewhat intuitive graphical interfaces and their impact on three-dimensional modeling. Based on this discussion, the research is directed towards the gestural interfaces studies. It was adopted, as the focus of study, the threedimensional models generating technique, called origami. Because of his approach to the mathematics, engineering, architecture and design field and his exploratory and systematic characteristic. The research problem was to identify gestures hand patterns and guidelines for a gestural interface focused on building three-dimensional models, from the origami techniques. The work sought, justification in the literature and systematic analysis of physical modeling video related to hand movements and models behavior. With the collected data, graphics and analysis scheme were generated. The generated data helped in the selection of a gestures vocabulary and guidelines for interface and behavior of the models in the digital environment. Those were submitted on applicability tests in the physical environment. The results generated, aims give some directions for developers of software about the main features of the origami modeling in digital media using gestural interface.

Esse trabalho partiu da reflexão sobre interfaces gráficas sofisticadas e pouco intuitivas e o impacto das mesmas na modelagem tridimensional. A partir dessa reflexão, a pesquisa foi direcionada para o estudo de interfaces gestuais. Adotou-se, como foco do estudo, a técnica de geração de modelos tridimensionais, chamada origami por seu caráter exploratório, sistemático e sua aproximação com a área da matemática, engenharia, arquitetura e design. O problema de pesquisa consistia em identificar padrões de gestos da mão e diretrizes para uma interface gestual voltada à construção de modelos tridimensionais, a partir das técnicas de origami. A pesquisa buscou fundamentação na bibliografia e na análise sistemática de vídeos de modelagem física referentes aos movimentos da mão e ao comportamento dos modelos. Com os dados levantados foram gerados esquema e gráficos para análise. Os dados gerados auxiliaram na seleção de um vocabulário de gestos e de diretrizes para interface e comportamento dos modelos no ambiente digital que passaram por testes de aplicabilidade no ambiente físico. Os resultados gerados visaram direcionar para desenvolvedores de softwares sobre as principais características da modelagem de origami no meio digital com utilização de interface gestual. / This work was based on the consideration of sophisticated and somewhat intuitive graphical interfaces and their impact on three-dimensional modeling. Based on this discussion, the research is directed towards the gestural interfaces studies. It was adopted, as the focus of study, the threedimensional models generating technique, called origami. Because of his approach to the mathematics, engineering, architecture and design field and his exploratory and systematic characteristic. The research problem was to identify gestures hand patterns and guidelines for a gestural interface focused on building three-dimensional models, from the origami techniques. The work sought, justification in the literature and systematic analysis of physical modeling video related to hand movements and models behavior. With the collected data, graphics and analysis scheme were generated. The generated data helped in the selection of a gestures vocabulary and guidelines for interface and behavior of the models in the digital environment. Those were submitted on applicability tests in the physical environment. The results generated, aims give some directions for developers of software about the main features of the origami modeling in digital media using gestural interface.

Esse trabalho partiu da reflexão sobre interfaces gráficas sofisticadas e pouco intuitivas e o impacto das mesmas na modelagem tridimensional. A partir dessa reflexão, a pesquisa foi direcionada para o estudo de interfaces gestuais. Adotou-se, como foco do estudo, a técnica de geração de modelos tridimensionais, chamada origami por seu caráter exploratório, sistemático e sua aproximação com a área da matemática, engenharia, arquitetura e design. O problema de pesquisa consistia em identificar padrões de gestos da mão e diretrizes para uma interface gestual voltada à construção de modelos tridimensionais, a partir das técnicas de origami. A pesquisa buscou fundamentação na bibliografia e na análise sistemática de vídeos de modelagem física referentes aos movimentos da mão e ao comportamento dos modelos. Com os dados levantados foram gerados esquema e gráficos para análise. Os dados gerados auxiliaram na seleção de um vocabulário de gestos e de diretrizes para interface e comportamento dos modelos no ambiente digital que passaram por testes de aplicabilidade no ambiente físico. Os resultados gerados visaram direcionar para desenvolvedores de softwares sobre as principais características da modelagem de origami no meio digital com utilização de interface gestual. / This work was based on the consideration of sophisticated and somewhat intuitive graphical interfaces and their impact on three-dimensional modeling. Based on this discussion, the research is directed towards the gestural interfaces studies. It was adopted, as the focus of study, the threedimensional models generating technique, called origami. Because of his approach to the mathematics, engineering, architecture and design field and his exploratory and systematic characteristic. The research problem was to identify gestures hand patterns and guidelines for a gestural interface focused on building three-dimensional models, from the origami techniques. The work sought, justification in the literature and systematic analysis of physical modeling video related to hand movements and models behavior. With the collected data, graphics and analysis scheme were generated. The generated data helped in the selection of a gestures vocabulary and guidelines for interface and behavior of the models in the digital environment. Those were submitted on applicability tests in the physical environment. The results generated, aims give some directions for developers of software about the main features of the origami modeling in digital media using gestural interface.

É descrito o projeto de um sistema baseado em visão computacional, para o reconhecimento de poses manuais distintas, além da discriminação e rastreamento de seus membros. Entre os requisitos prioritários deste software estão a eficácia e a eficiência para essas tarefas, de forma a possibilitar o controle em tempo real de sistemas computacionais, por meio de gestos de mãos. Além desses fatores, a portabilidade para outros dispositivos e plataformas computacionais, e a possibilidade de extensão da quantidade de poses iniciais, também consiste em condições importantes para a sua funcionalidade. Essas características tendem a promover a popularização da interface proposta, possibilitando a sua aplicação para diversas finalidades e situações; contribuindo dessa forma para a difusão deste tipo de tecnologia e o desenvolvimento das áreas de interfaces gestuais e visão computacional. Vários métodos foram desenvolvidos e pesquisados com base na metodologia de extração de características, utilizando algoritmos de processamento de imagens, análise de vídeo, e visão computacional, além de softwares de aprendizado de máquina para classificação de imagens. Como dispositivo de captura, foi selecionada uma câmera de profundidade, visando obter informações auxiliares aos vários processos associados, reduzindo assim os custos computacionais inerentes e possibilitando a manipulação de sistemas eletrônicos em espaços virtuais tridimensionais. Por meio desse dispositivo, foram filmados alguns voluntários, realizando as poses manuais propostas, de forma a validar os algoritmos desenvolvidos e possibilitar o treinamento dos classificadores utilizados. Esse registro foi necessário, já que não foram encontradas bases de dados disponíveis contendo imagens com informações adequadas para os métodos pesquisados. Por fim, foi desenvolvido um conjunto de métodos capaz de atingir esses objetivos, através de sua combinação para adequação a diferentes dispositivos e tarefas, abrangendo assim todos os requisitos identificados inicialmente. Além do sistema implementado, a publicação da base de imagens de poses de mãos produzida também consiste em uma contribuição para as áreas do conhecimento associadas a este trabalho. Uma vez que as pesquisas realizadas indicam que esta base corresponde ao primeiro conjunto de dados disponibilizado, compatíveis com vários métodos de detecção de gestos manuais por visão computacional, acredita-se que esta venha a auxiliar ao desenvolvimento de softwares com finalidades semelhantes, além possibilitar uma comparação adequada entre o desempenho desses, por meio de sua utilização. / A project of a computer vision based system is described here, for the recognition of different kinds of hand poses, in addition to the discrimination and tracking of its members. Among the software requirements priority, were the efficiency and effectiveness in these tasks, in order to enable the real time control of computer systems by hand gestures. Besides these features, the portability to various devices and computational platforms, and the extension possibility of initial pose number, are also importants conditions for its functionality. Several methods have been developed and researched, based on the methodology of feature extraction, using image processing, video analysis, and computer vision algorithms; in addition to machine learning software for image classification. As capture device, was selected a depth camera, in order to obtain helper information to several associated processes, so reducing the computational costs involved, and enabling handling electronic systems in three-dimensional virtual spaces. Through this device, some volunteers were recorded, performing the proposed hand poses, in order to validate the developed algorithms and to allow the used classifiers training. This record was required, since available databases containing images with relevant information for researched methods was not found. Finally, were developed a set of methods able to achieve these goals, through its combination for adaptation to different devices and tasks, thus covering all requirements initially identified. Besides the developed system, the publication of the hand poses image database produced, is also an contribution to the field of knowledge related with this work. Since the researches carried out indicated that this database is the first set of available data, compatible with different computer vision detection methods for hand gestures, it\'s believed that this will assist in developing software with similar purposes, besides permit a proper comparison of the performances, by means of its use.

É descrito o projeto de um sistema baseado em visão computacional, para o reconhecimento de poses manuais distintas, além da discriminação e rastreamento de seus membros. Entre os requisitos prioritários deste software estão a eficácia e a eficiência para essas tarefas, de forma a possibilitar o controle em tempo real de sistemas computacionais, por meio de gestos de mãos. Além desses fatores, a portabilidade para outros dispositivos e plataformas computacionais, e a possibilidade de extensão da quantidade de poses iniciais, também consiste em condições importantes para a sua funcionalidade. Essas características tendem a promover a popularização da interface proposta, possibilitando a sua aplicação para diversas finalidades e situações; contribuindo dessa forma para a difusão deste tipo de tecnologia e o desenvolvimento das áreas de interfaces gestuais e visão computacional. Vários métodos foram desenvolvidos e pesquisados com base na metodologia de extração de características, utilizando algoritmos de processamento de imagens, análise de vídeo, e visão computacional, além de softwares de aprendizado de máquina para classificação de imagens. Como dispositivo de captura, foi selecionada uma câmera de profundidade, visando obter informações auxiliares aos vários processos associados, reduzindo assim os custos computacionais inerentes e possibilitando a manipulação de sistemas eletrônicos em espaços virtuais tridimensionais. Por meio desse dispositivo, foram filmados alguns voluntários, realizando as poses manuais propostas, de forma a validar os algoritmos desenvolvidos e possibilitar o treinamento dos classificadores utilizados. Esse registro foi necessário, já que não foram encontradas bases de dados disponíveis contendo imagens com informações adequadas para os métodos pesquisados. Por fim, foi desenvolvido um conjunto de métodos capaz de atingir esses objetivos, através de sua combinação para adequação a diferentes dispositivos e tarefas, abrangendo assim todos os requisitos identificados inicialmente. Além do sistema implementado, a publicação da base de imagens de poses de mãos produzida também consiste em uma contribuição para as áreas do conhecimento associadas a este trabalho. Uma vez que as pesquisas realizadas indicam que esta base corresponde ao primeiro conjunto de dados disponibilizado, compatíveis com vários métodos de detecção de gestos manuais por visão computacional, acredita-se que esta venha a auxiliar ao desenvolvimento de softwares com finalidades semelhantes, além possibilitar uma comparação adequada entre o desempenho desses, por meio de sua utilização. / A project of a computer vision based system is described here, for the recognition of different kinds of hand poses, in addition to the discrimination and tracking of its members. Among the software requirements priority, were the efficiency and effectiveness in these tasks, in order to enable the real time control of computer systems by hand gestures. Besides these features, the portability to various devices and computational platforms, and the extension possibility of initial pose number, are also importants conditions for its functionality. Several methods have been developed and researched, based on the methodology of feature extraction, using image processing, video analysis, and computer vision algorithms; in addition to machine learning software for image classification. As capture device, was selected a depth camera, in order to obtain helper information to several associated processes, so reducing the computational costs involved, and enabling handling electronic systems in three-dimensional virtual spaces. Through this device, some volunteers were recorded, performing the proposed hand poses, in order to validate the developed algorithms and to allow the used classifiers training. This record was required, since available databases containing images with relevant information for researched methods was not found. Finally, were developed a set of methods able to achieve these goals, through its combination for adaptation to different devices and tasks, thus covering all requirements initially identified. Besides the developed system, the publication of the hand poses image database produced, is also an contribution to the field of knowledge related with this work. Since the researches carried out indicated that this database is the first set of available data, compatible with different computer vision detection methods for hand gestures, it\'s believed that this will assist in developing software with similar purposes, besides permit a proper comparison of the performances, by means of its use.