Interfaccia utente basata su eye-tracking per sistemi di controllo ambientale

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    17-May-2015
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Tesi di laurea magistrale in Ingegneria Informatica realizzata con il gruppo di ricerca e-Lite del Politecnico di Torino (http://elite.polito.it)

Transcript of Interfaccia utente basata su eye-tracking per sistemi di controllo ambientale

  • 1. POLITECNICO DI TORINOIII Facolt di IngegneriaCorso di Laurea in Ingegneria Informatica Tesi di Laurea MagistraleInterfaccia utente basata su eye-tracking per sistemi di controlloambientale Relatori: prof. Fulvio Corno dott. Emiliano CastellinaCandidato:Luigi De Russis Febbraio 2010

2. Indice1 Introduzione 1 1.1 Contesto generale . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 1 1.2 Gaze tracking, interfacce utente e domotica .. . . . . . . . . . . . . . 2 1.3 Speciche COGAIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.4 Struttura della tesi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 Obiettivi93 Soluzioni tecniche adottate17 3.1 Introduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 3.2 Ambiente domotico . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 3.2.1 DOG . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 3.2.2 DogOnt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3.3 Eye Tracking Universal Driver(ETU-Driver). . . . . . . . . . . . . . 244 Tecnologia utilizzata27 4.1 Windows Presentation Foundation . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 27 4.2 XAML . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 4.2.1 Caratteristiche . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 32 4.2.2 Code-behind . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 37 4.3 Compatibilit con le tecnologie precedenti . . . . . . . . . . . . . . . 38 4.3.1 Integrare controlli Win32 in WPF . . . . . . . . . . . . . . . . 39 4.3.2 Integrare controlli WPF in Win32 . . . . . . . . . . . . . . . . 40 4.3.3 Integrare Windows Forms e WPF .. . . . . . . . . . . . . . . 40 4.3.4 Integrare controlli ActiveX in WPF . . . . . . . . . . . . . . . 41 4.4 Dierenze rispetto alle Windows Forms . .. . . . . . . . . . . . . . . 41 4.4.1 Vantaggi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 4.4.2 Svantaggi . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 435 Progettazione e implementazione45 5.1 Introduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45II 3. 5.2 Scelte progettuali e funzionalit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 485.2.1 Home Management ed Electric Device. . . . . . . . . . . . 525.2.2 Entertainment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 585.2.3 Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 595.2.4 Security e gli allarmi . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 615.2.5 Scenarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 635.2.6 Everything Else . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 645.2.7 Settings . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 655.3 Realizzazione dellinterfaccia utente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 655.3.1 Layout . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 685.3.2 Layout dei tab . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 705.3.3 Interazione con DOG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 735.3.4 Interazione con lETU-Driver . . . . . .. . . . . . . . . . . . 765.3.5 Organizzazione e riusabilit del codice . . . . . . . . . . . . . 786 Risultati ottenuti 79 6.1 Analisi qualitativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 6.2 Analisi quantitativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 6.3 Valutazione rispetto alle speciche COGAIN . . . . . . . . . . . . . . 817 Conclusione e sviluppi futuri 85 7.1 Possibili sviluppi futuri . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85A Microsoft Expression Design88B Modello della casa utilizzato91C Esempio di codice XAML 94Bibliograa97 III 4. Elenco delle tabelle 2.1 Rapporto tra raccomandazioni e interfacce utente per il controllodomotico esistenti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112.2 Linee guida COGAIN per la realizzazione di unapplicazione di con-trollo ambientale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 124.1 Alcune comuni keyword XAML . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354.2 Vantaggi e svantaggi di WPF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 445.1 Attribuzione dei colori ai bottoni dellUI in base alla loro funzione .. 525.2 I principali pannelli presenti in XAML . . . . . . . . . . . . . . . . . 706.1 Speciche computer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 806.2 Utilizzo della RAM da parte di DOGeye . . . . . . . . . . . . . . .. 806.3 Utilizzo della CPU da parte di DOGeye . . . . . . . . . . . . . . . .. 816.4 Valutazione di DOGeye secondo le linee guida COGAIN . . . . . .. 82IV 5. Elenco delle gure 1.1Un esempio di eye-tracker commerciale: MyTobii P10 . . . . . . . ..31.2Un programma per la video-scrittura, basato su eye-tracking . . . . .52.1Vista, ad alto livello, del contesto in cui si colloca linterfaccia utente da realizzare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .92.2Due interfacce utente per ambienti domotici . . . . . . . . . . . . . . 103.1Come linterfaccia utente connessa a DOG e alleye-tracker . . . .. 173.2Un esempio di architettura logica di ambiente domotico . . . . . . .. 183.3Larchitettura logica di DOG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 203.4Lontologia DogOnt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 233.5Parte dellarchitettura dellETU-Driver . . . . . . . . . . . . . . . . . 244.1Le tecnologie incluse nel framework .NET . . . . . . . . . . . . . .. 285.1Larchitettura generale dellambiente . . . . . . . . . . . . . . . . . . 455.2La versione preliminare di DOGeye . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465.3Il mock-up di DOGeye . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 485.4Linterfaccia DOGeye . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 495.5Aspetto di DOGeye quando lutente necessita qualche tipo di aiuto . 505.6La planimetria della casa, cos come viene visualizzata in Home Management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 535.7I tre possibili comportamenti ottenibili selezionando una stanza nei primi due tab di DOGeye . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 555.8Un esempio di interazione: aprire una porta . . . . . . . . . . . . . . 575.9Unesempio di notica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 575.10 Caratteristica di Entertainment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 595.11 Esempio di come viene indicata la temperatura di una stanza, in Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 595.12 Esempio di come si imposta la temperatura del riscaldamento di tutta la casa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 605.13 Il tab Security . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 615.14 Esempio di gestione di un allarme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 625.15 Larchitettura generale di DOGeye . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68A.1Microsoft Expression Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88V 6. Capitolo 1Introduzione1.1 Contesto generale Secondo lindagine ISTAT sulla Condizione di salute e il ricorso ai servizi sanitari del 2004-2005, in Italia ci sono 2 790 134 persone di et superiore a 6 anni aitte da disabilit, considerando anche le persone residenti nei presidi socio-sanitari. Qui, per disabilit si intende qualsiasi limitazione o perdita della capacit di compiere unattivit nel modo o nellampiezza considerati normali per un essere umano. Per i disabili, quindi, possono risultare dicili o impossibili anche operazioni relativamente semplici; riferendoci a un ambiente domestico, per esempio, potrebbe risultare dicoltoso anche il gesto di premere un interruttore per accendere una luce di una stanza, a causa dellimpossibilit di raggiungere la posizione del pulsante o per lassenza della forza necessaria a premerlo. In questo contesto, si possono inserire i concetti di controllo dellambiente domestico e di usabilit. Il controllo dellambiente domestico il controllo, linterazione e il monitoraggio di un ambiente attraverso una tecnologia intermediaria, come un computer; ci si riferisce a esso anche con il termine domotica. Per un disabile, un sistema di controllo ambientale potrebbe essere lunico modo per interagire con la sua casa, mantenendo cos la propria indipendenza. Lo scopo di un sistema domotico, allora, quello di ridurre il carico di lavoro giornaliero delloccupante di una casa e permettergli di vivere il pi possibile autonomamente. stato detto che la domotica necessita di una tecnologia, come un computer, che si ponga tra i dispositivi veri e propri della casa e il suo occupante. Il computer, a sua volta, pu avere diverse modalit di interazione verso luten- te, come mouse e tastiera, per citare le pi comuni. Non tutti questi dispositivi di input, per, possono essere utilizzati con facilit da una persona disabile. Bisogna, quindi, valutare una modalit di interazione dierente ed, eventualmente, modi- care o riscrivere del tutto linterfaccia utente che, in questo caso, il componente 1 7. 1 Introduzione utilizzato dallutente per interagire con la sua casa attraverso il computer. Qui entra in gioco il concetto di usabilit, denita dallISO (International Orga- nisation for Standardisation), come lecacia, lecienza e la soddisfazione con le quali determinati utenti raggiungono determinati obiettivi in determinati contesti. In pratica essa denisce il grado di facilit e soddisfazione con cui linterazione tra un essere umano e una macchina si compie. Riferendosi in particolare a questa interfaccia utente, lusabilit pu essere de- nita come lo strumento che indica quanto le funzionalit dellinterfaccia si adattino ai bisogni e alle aspettative, siche e mentali, dellutente disabile che, tramite essa, vuole controllare la propria abitazione. Quindi lapprendimento delle varie funzionalit dellinterfaccia e il loro successivo utilizzo dovrebbe essere un processo estremamente semplice e intuitivo, cos che essa po