This thesis investigates the problem of tracking objects for an Augmented Reality (AR) setting. More specifically, the issue of tracking Post-It® notes to be used in a Mobile Augmented Reality (MAR) application using the Oriented FAST and Rotated BRIEF (ORB) keypoint extractor and descriptor, is investigated. This problem explores the relatively new and unexplored territory of tracking specific objects in real-time on mobile devices. Since MAR is becoming more prevalent, this is a field that is likely to be explored in more depth in the future. A solution was implemented in an existing note scanning application. Test sequences, with accompanying ground truth, were created for the applicable scenarios. The test sequences were used to reliably verify and evaluate the implementation with regard to precision, recall, accuracy, and speed. The ground truth was generated in a Mixed-Initiative Computing (MIC) application. The results show that tracking using only ORB is not viable if high precision, recall, or accuracy is needed. While tracking via ORB may not be viable as a standalone solution, the thesis describes methods for using it in a MIC setting, which may be viable. / Denna masteruppsats undersöker spårning av objekt för användning i en AR- miljö. Mer specifikt så undersöks spårning av Post-It®-notiser för användning i en MAR applikation med hjälp av ORB. Det här problemet utforskar det relativt nya och outforksade området rörande spårning av specifika objekt i realtid på mobila enheter. Eftersom MAR blir alltmer vanligt förekommande, så kommer det här forskningsområdet troligtvis att utforskas mer ingående i framtiden. En lösning implementeras utöver en existerande applikation for att skanna notiser. Testsekvenser, med ackompanjerande faktisk data skapades för de relevanta scenarierna. Dessa testsekvenser användes för att kunna verifiera och utvärdera implementationen med avseende på precision, återkall, träffsäkerhet och snabbhet. All faktisk data genererades i en MIC-applikation. Resultaten visar att spårning med enbart ORB är inte genomförbart om höga krav på precision, återkall, träffsäkerhet eller snabbhet behövs. Medan spårning via ORB måhända inte är genomförbart i nuläget som en självstående lösning, så har den här mastersuppsatsen beskrivit metoder för att använda ORB i en MIC-applikation. Något som faktiskt kan vara genomförbart.

I och med smarttelefonens intåg i våra liv har Augmented Reality (AR) kommit att bli en teknik i ropet. Många företag och utvecklare är intresserade av att undersöka dess potentiella användningsområden för just deras nisch. Men det är inte bara fantasin som sätter gränser - även hårdvaran. 2018 lanserades ARCore, en uppsättning utvecklingsverktyg för att bygga AR-appar för Android-smartmobiler. ARCore i sig har inte stöd för att bygga positionsbaserade appar, men i och med att smartmobiler och surfplattor är utrustade med GPS och kompass för att kunna avgöra sin position och orientering, syftar detta arbete till att utreda hur en platsbaserad AR-app för Android kan utvecklas, med målet att visa vägdata som AR-objekt. Projektet inleddes med en litteraturstudie för att undersöka teorierna bakom AR, positionsteknik och redan existerande platsbaserade AR-appar. Vidare genomfördes en fallstudie av att utveckla en AR-app för att visa utvald vägdata i stadsmiljö. Appen testades i stadsmiljö, där det upptäcktes att enhetens platsnoggrannhet var för dålig för att kunna placera och visa AR-objekt någorlunda verklighetstroget. Därefter gjordes en uppföljande litteraturstudie på området positionsteknik och platsnoggrannhet hos dagens mobila enheter för att undersöka vilka faktorer som påverkar enheters förmåga att bestämma sin position. Den uppföljande litteraturstudien visade att platsnoggrannheten framförallt påverkas av höga byggnader i närmiljön. / The introduction of the smartphone as we know it today, has made Augmented Reality (AR) a hot technology. Many companies and developers want to explore its potential uses within their area of interest. But not only does the imagination set the limits – the hardware does too. In 2018, ARCore was launched, a software development kit (SDK) for building AR apps for Android smartphones. ARCore itself does not provide support for building location-based apps, but since smartphones and tablets are equipped with a GPS and compass to determine their position, this project aims to explore how to develop a location-based AR app for Android, with the goal of visualizing road data as AR objects. The project started with a literature study to explore the theories behind AR, location technology and pre-existing location-based AR apps. This was followed by a case study of building an AR app to display selected road data in an urban environment. Tests with the app in an urban environment revealed that the location accuracy of the device was too poor to display AR objects in their correct position. To explore the major factors affecting a device’s capability to determine its position, a second literature study was conducted in the area of location technology in practice and accuracy of mobile devices. The second literature study showed that the location accuracy is mainly affected by tall buildings in the nearby area of usage.

Prestationsmätning och analys används inom sporter för att förbättra en spelares resultat relaterade till sin respektive sport. För analys finns labb och/eller dyr utrustning vilket gör den svårtillgänglig för icke-professionella utövare. Att minska kostnaden för mätverktyg bidrar till mer jämlika förutsättningar för spelare oavsett inkomst eller ålder. Den här studien syftar till att undersöka om en smartphone eller surfplatta kan användas för mätning och sportanalys. För att utforska detta utvecklades en applikation med fokus på projektilsporter som fotboll, tennis och golf. Applikationen testar visualisering av ett objekts parabel, mätning av dess hastighet och visualisering av dess träff i ett vertikalt plan. Applikationen utvecklades för iOS och testades på en iPad 12 pro. Tester för att validera applikationens noggrannhet utfördes med en fotboll, en tennisboll och en golfboll. Testresultaten för visualisering av parabel gav resultat för fotboll och tennisboll men kunde inte hantera golfbollens mindre storlek. Hastighet kunde mätas för alla tre bollar med en genomsnittlig procentuell avvikelse på 76% för fotboll, 21% för tennisboll och 43% för golfboll. Testresultaten för visualisering av ett objekts träff i ett målplan visade resultat för fotboll och tennisboll, men inte för en golfboll. Den genomsnittliga procentuella avvikelsen var 89% för fotboll respektive 23% för tennisboll. / Measuring and analyzing player performance within sports helps to improve a players results in regards to their respective sport. Specialized labs and or expensive equipment are used for analysis but are difficult to access for the average player. Decreasing the cost of measurement tools would help equalize the playing field for players regardless of age or economic background. This study evaluates if a smartphone or tablet can be used to perform the same task. To achieve this an application was developed with a focus on projectile sports such as soccer, tennis, or golf. The application will visualize a parabola, measure speed, and visualize the point where an object hits a vertical plane. The application was developed for iOS and was tested on an iPad 12 pro. The tests were performed with a soccer ball, tennis ball and golf ball. Tests for visualizing a parabola produced results for the soccer ball and the tennis ball but could not handle the golf balls smaller size. Speed was measured for all three balls with an average percentual offset of 76% for the soccer ball, 21% for the tennis ball and 43% for the golf ball. Hit on a vertical plan produced results for the soccer ball and tennis ball with an average percentual offset of 89% for the soccer ball and 23% for the tennis ball.

This study explores the impact of Augmented Reality (AR) on the retention and comprehension of complex biological systems and processes in middle school education. Leveraging a quasi-experimental design, the research compared the learning outcomes of students using AR with those taught through traditional methods. The study's theoretical framework is grounded in multimodality theory, highlighting the integration of multiple senses and representation forms to enhance learning, as well as cognitive and constructivist learning theories, which emphasize the organization and application of knowledge. A total of 35 students participated, with the AR group engaging with interactive, three-dimensional models of human anatomy, while the control group received traditional teaching. The results indicate that AR can improve students’ ability to understand and engage with complex biological content, supporting higher cognitive processes such as analysis andcreation. However, the study also notes the limitations due to its small sample size and the diversity of the participant group, suggesting the results are preliminary. Future research should expand on these findings with a larger, more diverse sample to explore long-term effects and variances across different learning styles. This study underscores the potential of AR to transform biology education by making learning more interactive and accessible. / Denna studie utforskar effekten av förstärkt verklighet (AR) på bevarandet och förståelsen av komplexa biologiska system och processer i grundskolans utbildning. Med hjälp av en kvasiexperimentell design jämförde studien inlärningsresultaten hos studenter som använde AR med dem som undervisades genom traditionella metoder. Studiens teoretiska ramverk är grundat i teorin om multimodalitet, vilket betonar integrationen av flera sinnen och representationsformer för att förbättra inlärningen, samt kognitiva och konstruktivistiska lärandeteorier, som lägger vikt vid organisation och tillämpning av kunskap. Totalt deltog 35 studenter, där AR-gruppen interagerade med interaktiva, tredimensionella modeller av människokroppens anatomi, medan kontrollgruppen fick traditionell undervisning. Resultaten tyder på att AR kan förbättra elevernas förmåga att förstå och engagera sig i komplex biologiskt innehåll, vilket stödjer högre kognitiva processer såsom analys och skapande. Studien noterar dock begränsningar på grund av dess lilla urvalsstorlek och deltagargruppens mångfald, vilket tyder på att resultaten är preliminära. Framtida forskning bör bygga vidare på dessa resultat med ett större och mer mångsidigt urval för att utforska långsiktiga effekter och variationer över olika inlärningsstilar. Denna studie understryker potentialen hos AR att omvandla biologiundervisningen genom att göra lärandet mer interaktivt och tillgängligt.

Motivated by the alarming trends of decreased reading among young children and their increased use of technology, this thesis explored the design of an Augmented Reality (AR) reading experience aimed at increasing engagement among young readers in a non-educational setting. Research on technological reading experiences designed to further learning is well-established; however, fewer studies have assumed a non-educational perspective, and none have explored the naturalness of using head-mounted displays (HMD) AR. Following an exploratory Design Thinking process, a high-fidelity prototype of an HMD-AR reading experience designed to increase engagement was developed based on insights derived from related state-of-the-art research and a focus group conducted with children. The proposed AR reading experience was evaluated through tests with children aged 3-9 years old. A self-reported user engagement matrix was used to evaluate engagement based on seven different components, such as interest and challenge. The results suggest that the proposed AR reading experience had moderately positive effects on overall engagement. The engagement component interest elicited a collectively high engagement, with results indicating that reading with an interactive character in AR was the main aspect of interest. However, future research should include longitudinal testing for more conclusive results. / Motiverad av de alarmerande trenderna med minskad läsning bland unga barn och deras ökade användning av teknik, utforskade denna avhandling designen av en läsupplevelse i förstärkt verklighet (AR) avsedd att öka engagemang bland unga läsare i ett icke-pedagogiskt sammanhang. Forskning på teknologiska läsupplevelser utformade för att främja lärande är väletablerad; däremot har färre studier antagit ett icke-pedagogiskt perspektiv, och ingen har utforskat naturligheten av att använda head-mounted displays (HMD) AR. Genom att följa en explorativ design-tänkande process och baserat på insikter erhållna från relevant forskning och en fokusgrupp utförd med barn, utvecklades en fungerande prototyp av en HMD-AR-läsupplevelse designad för att öka engagemang. Den föreslagna AR-läsupplevelsen utvärderades genom tester med barn i åldrarna 3-9 år. En självrapporterad matris för användarengagemang användes för att utvärdera engagemang utifrån sju olika komponenter, däribland intresse och utmaning. Resultaten antyder att den föreslagna AR-läsupplevelsen hade måttligt positiva effekter på det övergripande engagemanget. Engagemangskomponenten intresse framkallade kollektivt högt engagemang, och resultatet indikerar att läsning tillsammans med en interaktiv karaktär i AR var den främsta aspekten av intresse. Framtida forskning bör inkludera längre studier för slutsatsgivande resultat.

Denna studie avser att undersöka hur ökad upplevd realism kan uppnås i Augmented Reality (AR) applikationer, genom ökad användarinteraktion med utvalda, virtuella ljusparametrar. Den teoretiska referensramen omfattas av övergripande teorier kopplade till AR men även mer djupgående forskning kring virtuell ljussättning och ljusparametrar. I en domän där automatiserade lösningar för virtuell ljussättning dominerar, ämnar denna studie påvisa bristerna med automatisk hantering av virtuellt ljus och istället motivera en lösning av semi-automatisk karaktär. Studien avser även att söka svaret på vilken utav utvalda ljusparametrar som haft störst inverkan i åtagandet att öka upplevd realism. Med Action Design Research (ADR) som huvudsaklig forskningsmetod, utvecklas ett grundläggande tillägg till en befintlig AR applikation i nära samarbete med företaget Neava. Applikationstillägget möjliggör manuell justering av det virtuella ljusets riktning, intensitet och färgtemperatur. Applikationstillägget testas sedan av befintliga användare under observation, därefter besvarar användaren en enkät grundad i testet, där jämförelse mellan befintlig applikation och applikationstillägg är temat. Insamlade observations- och enkätdata sätts i centrum för analys med avsikt att förklara relevanta fenomen och mönster, kopplade till upplevd realism. Studien finner att det utvecklade applikationstillägget i 90% av fallen genererar en ökad upplevd realism. Vidare finner studien att den virtuella ljusparameter som bidragit mest till ökad realism är ljusriktning, efterföljt av ljusintensitet och den minst bidragande visar sig vara färgtemperatur. De slutsatser som dras i studien formuleras och presenteras avslutningsvis i form av en oberoende lista designprinciper. / The purpose of this study is to examine how an improved level of experienced realism could be achieved in Augmented Reality (AR) applications, by allowing increased user interaction with a chosen set of virtual lighting parameters. The theoretical foundation of this thesis is both concerned with surveys and literature reviews of AR in general but also virtual lighting and lighting parameters to a significant extent. In contrast to the majority of previous research, where estimating and managing virtual lighting is done automatically, this study suggests that a semi-automatic approach might be better suited in delivering improved levels of experienced realism. Through the course of this thesis it is also intended to evaluate which of the chosen lighting parameters that has had the greatest impact in achieving improved experienced realism. Action Design Research (ADR) is applied as the core research methodology and in collaboration with the company Neava, an addon for an existing AR application is developed. This addon enables manual adjustments of virtual light direction, intensity and color temperature. The addon is tested by users of the existing application under observation, afterwards the testers answer a brief survey concerning the test, where a comparison between existing application and addon is made. Data gathered from both the observations and the surveys are then subjects of an analysis, where different phenomena and findings regarding improved experienced realism is the focus. The study finds that roughly 90% of the testers did indeed experience an improved level of realism, using the semi-automatic addon. Furthermore the study finds that the virtual lighting parameter most effective in achieving this is light direction, followed by light intensity and least effective in the effort is color temperature. The conclusions made of this study are finally presented in the form of a list of design principles.

När det gäller design av augmented reality­markörer och platsbaserat berättande finns det många aspekter att ta hänsyn till för att skapa en djup och engagerande upplevelse för användaren. Det finns olika tekniska och kommunikativa faktorer att ta hänsyn till, bland annat måste markörerna vara igenkännbara som just markörer samtidigt som de måste vara tolkningsbara av bildigenkänningen i augmented reality­enheten. Mitt i denna konflikt ligger en designutmaning i vilket det estetiska uttrycket och berättandet måste passa in. Denna studie har genomförts som en kvalitativ fallstudie där scenarier och prototyper har utvecklats utifrån designmetoder som bland annat brainstormning och idéloggar baserat på teorier om designprinciper för augmented reality och berättande i olika medier. En intervju med en potentiell uppdragsgivare ligger delvis till grund för designarbetet. Det producerade materialet har utvärderats genom användbarhetstester samt observationer och intervjuer med ett antal testpersoner. Under arbetet utvecklades “Naturens gång” – en platsbaserad berättelse med tillhörande augmented reality­markörer. Upplevelsen bestod av bild, ljud, video och animation som förde användaren genom en suggestiv berättelse med hjälp av GPS­punkter och markörer. Som teknisk plattform användes augmented reality­applikationen Minnesmark. Utvärderingen visade på vikten av att användandet av tekniken flyter skarvlöst, att markörerna görs skarvfulla och ges betydelse i sig så att de är relevanta för berättelsen och inte bara ett tekniskt hjälpmedel, att vända de tekniska begränsningarna till fördelar, att den estetiska och kommunikativa stilen är genomgående i alla delar, det vill säga i markörer, filmer, bilder och så vidare, för att bibehålla användarens inlevelse i situationen. / Regarding design of augmented reality markers and location­based storytelling, there are several aspects to consider in order to create a deep and engaging user experience. There are various technical and communicative factors to take into account, for example: The markers must be specifically recognizable as markers while they also must be interpretable by image recognition in an augmented reality device. In the midst of this conflict lies a design challenge in which the aesthetic expression and storytelling must fit. This study was conducted as a qualitative case study where scenarios and prototypes have been developed based on theories of design principles for augmented reality and storytelling in different mediums. Design methods including brainstormning and idéa logs have been used in the developement. An interview with a potential stakeholder has partly formed the basis for the design work. The produced material has been evaluated through usability testing, observation and interviews with a number of test persons. "The Course of Nature" – a location­based story with accompanying augmented reality markers – was developed as a part of the study. The experience consisted of image, sound, video and animation that brought the user through a suggestive story using GPS locations and markers. As a technical platform the augmented reality application Minnesmark was used. The evaluation showed the importance of how the technology should seamlessly integrate the different elements of the experience, that the markers are given seamfulness and importance in themselves so that they are relevant to the story and not just a technical tool, turning the technical limitations into benefits, that the aesthetic and communicative style is consistent across all parts, the markers, video, images and so on, in order to maintain the user's immersion.

The emergence of augmented reality (AR) and gamification in higher education has gained significant relevance by virtue of their demonstrated usefulness in learning spaces. Prior research has examined these technologies separately and shown promising results, but less is known about the impact of combining AR and gamification in higher education. This article aims to conceptualize, design, and evaluate the effects of AR and gamification on students’ intrinsic motivation and learning with physical course literature. The results from a web - based experiment involving 95 students demonstrate that using AR enhances students’ intrinsic motivation compared to conventional methods such as reading lecture notes. However, the combination of AR and gamification did not influence students’ intrinsic motivation or learning. The findings could serve as a basis to further gamification in higher education and may support authors in the design of AR in future course literature. / Framväxten av förstärkt verklighet och gamification inom högre utbildning har fått betydande relevans på grund av dess beprövade användbarhet i lärandemiljöer. Tidigare forskning har undersökt dessa tekniker separat vilket visat lovande resultat, däremot vet man mindre om effekten av att kombinera förstärkt verklighet med spelifiering i högre utbildning. Denna artikel syftar till att konceptualisera, designa och utvärdera effekterna av förstärkt verklighet och spelifiering på studenters intrinsiska motivation och lärande vid användning av kurslitteratur. Resultaten från ett webbaserat experiment med 95 studenter visar att användningen av förstärkt verklighet ökar studenternas intrinsiska motivation i jämförelse med förekommande arbetssätt som digitalt föreläsningsmaterial. Kombinationen av förstärkt verklighet och spelifiering visade ingen effekt på studenternas intrinsiska motivation eller lärande. Resultaten kan utgöra grund för ytterligare forskning om spelifiering i högre utbildning och stödja författare vid utformningen av förstärkt verklighet i framtida kurslitteratur.

Augmented Reality är en teknik för att förstärka verkligheten, där digitala objekt placeras framför bilder eller liknande genom att använda kameran på den mobila enhet. Eftersom det finns flera olika metoder att använda Augmented Reality-tekniken har undersökningar och efterforskningar inom området gjorts. Ett exempel på ett område där denna teknik går att använda är reklam. Reklam är något som alla dagligen möts av, men oftast kan ses som tråkiga eller är något många inte lägger märke till. Genom en Augmented Reality prototyp kan användaren registrera respektive mönster eller tal och hämta nödvändig data från en databas. Sedan skapas en interaktiv händelse som visar informationen på ett unikt sätt, där alla, även de funktionshindrade kan ta del av den information de oftast saknar. Denna interaktiva händelse ger även liv till de tidigare tråkiga reklam- eller informationsaffischer. Resultatet av rapporten är en prototyp på mobila plattformen Android som använder Augmented Reality-tekniken och har många funktioner. Den kan acceptera röstigenkänning för att registrera det som talas in och utifrån specifika nyckelord kan prototypen ge information om nyckelordet. Testningen av denna prototyp visar att många är positiva i användningen av prototypen och ser det som ett intressant sätt att få ut informationen. Personerna som har testat prototypen kan tänka sig att använda prototypen själva för att få ut sin egna reklam på ett unikt och lockande sätt. / Augmented Reality is a technology where an object is introduced in front of a picture or a similar media using the camera on a mobile device. There are several different ways to use the Augmented Reality technology, research in the field has therefore been made. An example of an area where the technology can be used is advertisement. Since advertisement is something everyone is confronted with daily, but usually the advertisement can be seen as boring or is something many do not even notice. Through a Augmented Reality prototype, users can register both patterns and speech and get the required data from a database. It can create an interactive event that displays the information in a unique way, where everyone, even people with disabilities can take part of the information they usually can not take part of. This interactive event gives life to the previously tedious advertisement or information posters. The result of the report is a prototype on the mobile platform Android using Augmented Reality technology and the prototype has many features. It can use voice recognition and keywords to access additional information about the keyword. The testing of this prototype shows that many are in favour of the use of the prototype and they see it as an interesting way to get the information. That is why they are willing use the application themselves to get their own advertising in a unique and appealing way.

The purpose of this study was to gain insights of which design guidelines are vital for developing anavigation solution with Augmented Reality from a usability perspective. We wanted to raise awarenessof how the technology could be used to enable both indoor and outdoor navigation.Design Science Research (DSR) was applied as the research methodology, and created prerequisites toidentify problems connected to Luleå University of Technology’s existing map. The study applied the 7steps of the design thinking process, which made it possible to identify the problems. Through surveysand qualitative interviews in combination with observations, it was possible to create an overall picture ofthe problems to understand the users needs. Based on the feedback from the user tests, the prototype couldbe developed and improved.In the second step, 4 themes were set up based on the empirical data collected, which were Navigation,Augmented Reality, General design and Feedback. These themes followed as a common threadthroughout the study and were used to structure the design guidelines and to develop the prototype. Ourstudy shows the importance of throughout the process carry out a consistent design when designing digitalservices. Through this the user can see connections and understand how the application is structured. Toestablish user participation is important at an early stage of the design process, because it contributes togaining insights into deficiency and positive aspects of the prototype, which in turn contributes to meetingthe user needs. One difficulty identified in the empirical data was problems in distinguishing differentfloors in already existing navigation solutions. In order to solve this problem we found it important tocomplement the 2D view in the solution. In the study, this was supplemented by a parallel AR view and atext showing the number of the floor in the 2D view.Keywords: / Denna studie syftade till att skapa förståelse kring vilka designprinciper som utifrån ettanvändbarhetsperspektiv är avgörande när det kommer till utvecklandet av en navigationslösning medAR-funktionalitet. Studien riktade sig mot att öka medvetenhet kring hur tekniken skulle kunna användasför att agera som hjälpmedel i inom-och utomhusnavigation.Med Design Science Research (DSR) som forskningsmetod, skapades förutsättningar för att kunnaidentifiera problematik med Luleå tekniska universitets befintliga karta. I studien tillämpadesdesigntänkande-processens 7 steg, vilket möjliggjorde för att kunna identifiera dessa problem. Genomenkäter och kvalitativa intervjuer i kombination med observationer gick det att skapa en bild överproblematiken kopplat till Luleå tekniska universitets befintliga karta. Utifrån enkäterna skapades även enförståelse över vilka behov som finns utifrån användarnas perspektiv och genom användartester kundeprototypen utvecklas och förbättras.I det andra steget av designtänkande-processen sattes 4 teman upp utifrån studiens empiri, närmarebestämt Navigation, Augmented Reality, Allmän design samt Feedback. Dessa teman följde som en rödtråd genom studien och användes för att strukturera designprinciperna och utforma prototypen. Vår studievisar på vikten av att genomgående genomföra en konsekvent design vid utformandet av digitala tjänster.Genom detta kan användaren se samband och förstå hur applikationen är uppbyggd. Det gick även attkonstatera att användarmedverkan i ett tidigt skede av designprocessen bidrar till att få insikter i bristeroch positiva aspekter av prototypen som i sin tur leder till att kunna uppfylla användarnas behov. Ettproblem som identifierades var svårigheter att urskilja våningsplan i befintliga navigationslösningar. Föratt kunna urskilja våningsplan fann studien det avgörande att hitta ett komplement till 2D-vyn i ennavigationslösning. Inom prototypen kompletterades detta genom en parallell AR-vy samt text i 2D-vyn.