Documento SDD - Trabajos de Grado de la …pegasus.javeriana.edu.co/.../SDD_TG_ErickCoral.docx ·...

ANEXO 3

CIS1510AP03GENERACIÓN MODELOS DE ELEVACION DIGITAL A PARTIR DE IMÁGENES

OBTENIDAS DESDE VEHÍCULOS AEREOS NO TRIPULADOS (UAVs).

SDDv.04

ERICK JULIÁN CORAL CRESPO

PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA

FACULTAD DE INGENIERIA

CARRERA DE INGENIERIA DE SISTEMAS

BOGOTÁ, D.C.

Junio, 2015

Ingeniería de Sistemas ISTAR – CIS1510AP03

CIS1510AP03

Generación modelos de elevación digital a partir de imágenes obtenidas desde vehícu-

los aéreos no tripulados (UAVs)

Autor:

Erick Julián Coral Crespo

DOCUMENTO SDD DEL TRABAJO DE GRADO

Director

Ing. Javier Francisco López Parra M.Sc.

Página web del Trabajo de Grado

http://pegasus.javeriana.edu.co/~CIS1510AP03/

PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA

FACULTAD DE INGENIERIA

CARRERA DE INGENIERIA DE SISTEMAS

BOGOTÁ, D.C.

Junio, 2015

Página 2

Pontificia Universidad Javeriana SDD – Proyecto de Aplicación Práctica

TABLA DE CONTENIDO

TABLA DE CONTENIDO..........................................................................................3

TABLAS........................................................................................................................4

ILUSTRACIONES......................................................................................................5

HISTORIAL DE CAMBIOS.................................................................................................6

PREFACIO........................................................................................................................7

1. VISIÓN GENERAL................................................................................................8

1.1. Propósito..................................................................................................................8

1.2. Alcance.....................................................................................................................8

1.3. Suposiciones y restricciones.....................................................................................9

2. DEFINICIONES.....................................................................................................9

3. REFERENCIAS...................................................................................................11

3.1. Diseño del software en contexto.............................................................................12

3.1.1. Trazabilidad de requerimientos...........................................................................12

3.1.2. Priorización de requerimientos...........................................................................12

4. METODOLOGÍA DE DESARROLLO DE SOFTWARE..............................................13

5. INFORMACIÓN DE DESCRIPCIÓN DEL DISEÑO...................................................15

5.1. Arquitectura del diseño..........................................................................................15

5.2. Grafo de navegabilidad..........................................................................................16

6. PUNTOS DE VISTA DEL DISEÑO.........................................................................18

6.1. Vista de contexto.....................................................................................................18

6.2. Vista de composición..............................................................................................19

6.3. Vista lógica.............................................................................................................20

6.4. Vista de interacción................................................................................................23

Página 3

Preparado por el Grupo Investigación Istar- Versión 1.01 – 12/03/2008


TABLAS

Tabla 1- Historial de Cambios...................................................................................................6

Tabla 2- Descripción Diagrama de Clases...............................................................................23

Página 4


ILUSTRACIONES

Ilustración 1- Metodología de desarrollo Espiral.....................................................................14

Ilustración 2 – Estructura Clásica MVC..................................................................................15

Ilustración 3- Grafo de Navegación.........................................................................................17

Ilustración 4-Diagrama Casos de Uso......................................................................................18

Ilustración 5- Diagrama de Componentes................................................................................19

Ilustración 6- Diagrama de despliegue.....................................................................................20

Ilustración 7- Diagrama de Clases...........................................................................................21

Ilustración 8-Diagrama de Secuencia Iniciar aplicación..........................................................23

Ilustración 9-Diagrama de Secuencia Cerrar aplicación.........................................................24

Ilustración 10-Diagrama de Secuencia Cargar archivo Nube de Puntos.................................24

Ilustración 11-Diagrama de Secuencia Visualizar Nube de Puntos........................................25

Ilustración 12-Diagrama de Secuencia Generar Malla de Puntos...........................................26

Ilustración 13-Diagrama de Secuencia Visualizar Malla de Puntos.......................................26

Ilustración 14-Diagrama de Secuencia Generar Modelo de Elevación Digital.......................27

Ilustración 15-Diagrama de Secuencia Visualizar Modelo de Elevación Digital...................28

Ilustración 16-Diagrama de Secuencia Ver resultado cantidad de puntos procesados...........28

Ilustración 17- Ver Manual Obtención de Puntos....................................................................29

Página 5



Historial de cambios

Versión Fecha Sección documento Información del cambio

v1.0 15/03/15 TODAS Creación Estructu-ra del documento

v2.0 16/03/15 Sección 1,2,3 Elaboración v3.0 17/03/15 Sección 4,5 Elaboraciónv4.0 18/03/15 Sección 6 Elaboración

Tabla 1- Historial de Cambios

Página 6


PrefacioEl presente documento pertenece al documento de diseño del sistema (SDD), anexo del Tra-

bajo de Grado titulado “Generación modelos de elevación digital a partir de imágenes

obtenidas desde vehículos aéreos no tripulados (UAVs)”.

Por consiguiente la estructura del documento se encuentra orientada a proporcionar de

una manera detallada como debe ser la implementación de los requerimientos consignados en

el documento de especificación de requerimientos de software (SRS), para desarrollar el dise-

ño de software orientados en la arquitectura que se propone para su desarrollo.

Página 7



1. Visión general

1.1. PropósitoEl presente documento pertenece al documento de diseño del sistema (SDD), donde se detalla

la arquitectura de la aplicación que apoya el método planteado en el Trabajo de Grado titu -

lado “Generación modelos de elevación digital a partir de imágenes obtenidas desde

vehículos aéreos no tripulados (UAVs)”.

El objetivo del documento, es mostrar al lector como la aplicación de software se

encuentra estructurada para abarcar con éxito los requerimientos planteados, en busca

de tener un referente para la etapa de desarrollo de la aplicación, apoyados en diagra-

mas que faciliten la comprensión del flujo de la información entre sus componentes.

Así mismo en busca de la comprensión de cómo se genera la obtención de Modelos

de Elevación Digitales a partir de fotografía aérea utilizando UAVs.

1.2. Alcance

El Trabajo de Grado se desarrollara en el periodo 2015-01, en el cual se implementa-

ra la aplicación práctica resaltado como entregable y que cumplirá con los casos de

usos, requerimientos, así como la arquitectura planteada.

El software se encuentra diseñado de manera que el usuario, cuente con las funciona-

lidades de ver manual obtención nube d puntos, realizar la carga y visualización de la

nube de puntos generada por la captura de fotografías aéreas por UAVs, generación

de la malla correspondiente a la nube de puntos y su visualización, finalmente la crea-

ción de la superficie a partir de la malla de puntos (DEM) y su respectiva visualiza-

ción. Dichas funcionalidades se encuentran explicitas para el usuario a través de la

interfaz que se le provee donde encontrara un panel de opciones que se deben ejecutar

en el orden indicado para obtener el modelo de elevación digital, las visualizaciones

se desplegaran en ventanas anexas con el fin de obtener vistas más detalladas.

Página 8


1.3. Suposiciones y restricciones

En relación el SDD se encuentra directamente con las secciones de Limitaciones,

Suposiciones y dependencias del SRS.

Se siguen los lineamientos planteados en el SRS, correspondientes a las Interfaces

de Usuario, Interfaces de Software y Limitaciones de Memoria.

2. Definiciones

Caso de uso

Un caso de uso documenta una interacción entre el software y un actor o más. Dicha interac-

ción tiene que ser, en principio, una función autónoma dentro del software. (Campderrich,

2003)

Diagrama de componentes

Diagrama que permite visualizar con más facilidad la estructura general del sistema y el

comportamiento del servicio que estos componentes proporcionan y utilizan a través de las

interfaces. (Microsoft, 2015)

Diagrama de secuencia

Un diagrama de secuencia es una forma de diagrama de interacción que muestra los objetos

como líneas de vida a lo largo de la página y con sus interacciones en el tiempo representadas

como mensajes dibujados como flechas desde la línea de vida origen hasta la línea de vida

destino. Los diagramas de secuencia son buenos para mostrar qué objetos se comunican con

qué otros objetos y qué mensajes disparan esas comunicaciones. Los diagramas de secuencia

no están pensados para mostrar lógicas de procedimientos complejos. (Systems, 2007)

Página 9



Modelo de Elevación Digital

Los modelos de elevación digital de elevaciones (DEM) son un caso especial de una superfi-

cie continua interpolada con gran cantidad de usos en un sistema de información geográficos.

Los DEM pueden estar representados por imágenes de superficies, puntos o líneas definidas

matemáticamente. (Llopis, 2008)

Nube de Puntos

Una nube de puntos con coordenadas tridimensionales (x, y, z), que representen de manera

fiel la superficie topográfica a representar. Esta nube de puntos, con distribución totalmente

irregular, serán los datos de partida, cuyo procesamiento mediante algoritmos de cálculo, se

utilizan para la formación del modelo digital del terreno. (Jose Priego, 2002)

Polygon file format

El formato de la PLY versión 1.0, también conocido como el Formato de Stanford Triangle,

define un esquema flexible y sistemática para el almacenamiento de datos 3D. El encabezado

ASCII especifica qué datos se encuentran en el archivo de definición de "elementos", cada

uno con un conjunto de "propiedades". Muchos archivos circulen únicamente tienen datos de

vértice y de la cara, sin embargo, es posible también incluir otros datos como la información

de color, vértices normales, o propiedades específicas de la aplicación. (Getreuer, 2004)

Requerimiento

Una declaración abstracta de alto nivel de un servicio o una restricción que debe proporcionar

el sistema (Sommerville, Ingeniería del software, 2006).

Vehículo Aéreo no Tripulado

Pequeños aviones teledirigidos cuya misión suele ser la observación y captura de datos de

territorios que por su difícil acceso por tierra tienen la vía aérea como recurso. Un UAV in-

corpora una unidad de posicionamiento y de navegación que le permite ser autosuficiente

para realizar una misión. (Olmedillas, 2012)

Página 10


VtkPolyData

Representa una estructura geométrica que consiste en tiras vértices, líneas, polígonos, y/o

triángulos. Valores de los puntos y de atributos de celdas, también se encuentran representa-

dos. (Doxygen, 2015)

3. Referencias

Beck, K., & Fowler, M. (2000). Planning Extreme Programming. Boston: Addison-Wesley.

Campderrich, B. (2003). Ingenieria de Software.

Doxygen. (2015). VTK.

Getreuer, P. (2004). The PLY Format.

Google. (s.f.). MVC Architecture. Obtenido de https://developer.chrome.com/apps/app_fra-

meworks

Hamid Mcheick, Y. Q. (2011). Dependency of Components in MVC Distributed Architectu-

re. IEEE.

Jose Priego, M. P. (2002). LA TRIANGULACIÓN DE DELAUNAY APLICADA A LOS

MODELOS.

Kendall, K., & Kendall, J. (2005). Análisis y diseño de sistemas. México DF: Pearson Educa-

tion.

Llopis, J. (2008). Sistemas de Información Geográficos Aplicados a la Gestión del Territo-

rio.

Microsoft. (2015). Obtenido de https://msdn.microsoft.com/es-es/library/dd409390.aspx

Olmedillas, J. (2012). Introducción a los Sistemas de Navegación por Satélite.

Sommerville, I. (2005). Ingeniería del software. Pearson.

Página 11



Sommerville, I. (2006). Ingeniería del software. Madrid: Pearson Eduación.

Systems, S. (2007). Obtenido de http://www.sparxsystems.com.ar/resources/tutorial/uml2_se-

quencediagram.html

3.1. Diseño del software en contexto

3.1.1. Trazabilidad de requerimientos

La trazabilidad de los requerimientos se podrá realizar a través de las maneras expuestas a

continuación:

Según la especificación del documento SRS en la sección de trazabilidad (Documen-

to SRS), se utiliza una matriz de requerimientos donde cada uno de estos se encuentra

relacionado con su respectivo caso de uso, reflejando las dependencias asociadas a

cada requerimiento. El proceso de verificación del cumplimiento de cada uno de los

requerimientos se realizara a través de la especificación en la sección de verificación

del SRS.

Según el objetivo general del documento se propone en la sección de diagramas de

secuencia (Diagramas de secuencia), en busca de otro medio para medir la trazabili-

dad de los requerimientos se propone la utilización de estos diagramas que muestra

los objetos como líneas de vida con sus interacciones en el tiempo representadas

como mensajes dibujados como flechas desde la línea de vida origen hasta la línea de

vida destino. (Systems, 2007)

3.1.2. Priorización de requerimientos

Como resultado de la elección de un mecanismo de priorización se utilizó “Planning

Game”, basado en las prácticas utilizadas en metodologías de desarrollo ágil proponiendo la

priorización de los requerimientos de la siguiente manera:

(1) Aquellos sin los cuales el sistema no funciona.

Página 12


(2) Los que son menos esenciales pero proporcionan un importante valor empresarial.

(3) Los que sería bueno tener.

Para tener mayor información acerca de la aplicación del mecanismo de priorización

respecto a los requerimientos del software a desarrollar ver (Documento SRS).

4. Metodología de desarrollo de software

El desarrollo del software se encuentra orientado en apoyo al método de generación de mo-

delos de elevación digital a partir de fotografía aérea obtenida por UAVs, que genera como

producto intermedio una nube de puntos asociada a las fotografías de un terreno para la ob-

tención del DEM.

El software cuenta con una interfaz gráfica para el usuario (GUI), donde se le desplegara un

menú con las funcionalidades relacionadas al procesamiento de la nube de puntos para la

obtención de un Modelo de Elevación Digital asociado a la fotografías obtenidas por el UAV,

así mismo la GUI cuenta con ventanas de visualización de los productos intermedios previos

a la generación del DEM buscando que el usuario final pueda apreciar con mayor detalle las

visualizaciones relacionadas con las funcionalidades del software.

El ciclo de vida correspondiente a la metodología de desarrollo de software corresponde a

una variación del Modelo de Espiral (Sommerville, Ingeniería del software, 2005), donde se

propone el uso de prototipos evolutivos en la fase de desarrollo y validación, en busca de un

prototipo que esté acorde a las necesidades propuestas para el desarrollo del método propues-

to para la obtención de un Modelo de Elevación Digital.

Página 13



Ilustración 1- Metodología de desarrollo Espiral

Las fases consideradas en conjunto con el Director de Trabajo de Grado, fueron las siguien-

tes:

1. Análisis.

2. Diseño.

3. Implementación.

3.1 Ejecución de pruebas funcionales y ajustes.

En la fase de análisis el objetivo es la elaboración del documento SRS con los requerimien-

tos asociados al software, en la fase de diseño se abarca la selección de herramientas y la

elaboración del presente documento SDD, en la fase final se abarca el desarrollo del software

apoyado en una fase conjunta de realización de pruebas y ajustes en busca de la obtención de

un producto acorde al método propuesto para la obtención de modelos de elevación digital a

Página 14


partir de una nube de puntos obtenida por fotografías desde UAV y las necesidades del usua-

rio.

5. Información de descripción del diseño

5.1. Arquitectura del diseño

Para el desarrollo del software, acorde al concerniente análisis de los requerimientos se ha

decidido realizar su implementación usando el patrón Modelo-Vista-Controlador (MVC),

obedeciendo a la frecuencia de su uso en aplicaciones que se ejecutan de manera local en un

computador clasificando de esta manera el software a desarrollar como una aplicación Stand

Alone (Hamid Mcheick, 2011).

Con el uso de este patrón arquitectural se busca que la implementación del software tenga

una división modular donde se separe los datos, lógica de negocio y la interfaz de usuario,

facilitando su mantenimiento, una correcta separación de responsabilidad y finalmente la

construcción de prototipos en un lapso de tiempo más corto. (Google, s.f.)

Ilustración 2 – Estructura Clásica MVC

Página 15



5.2. Grafo de navegabilidad

El software expone 4 interfaces de acuerdo a las funcionalidades ofrecidas organizadas de

la siguiente manera:

1. Ver Manual obtención Nube de Puntos: El usuario oprime el botón que representa

esta funcionalidad y se despliega una ventana secundaria para la visualización del

documento.

2. Selección de Archivo: El usuario debe elegir el archivo correspondiente a la nube de

puntos (Ejemplo. ply), oprime el botón que ofrece esta funcionalidad y se le muestra

en la interfaz la ruta del archivo que eligió.

3. Generación/Visualización Nube de Puntos: El usuario oprime el botón que genera

la respectiva ventana de visualización para la nube de puntos.

4. Generación/Visualización Malla de Puntos: El usuario oprime el botón que genera

la malla de puntos, así como la respectiva ventana de visualización.

5. Generación/Visualización DEM y Resultados: El usuario oprime el botón que

genera el modelo de elevación digital, así como la respectiva ventana de visualiza-

ción, en la ventana principal se despliega los resultados concernientes a la cantidad

de puntos procesados y el tiempo gastado.

Página 16


1. Ver Manual obtención Nube de Puntos

2. Selección archivo Nube de Puntos. 3. Ventana Visualización Nube de Puntos

5.Generación y visualización DEM/Resultados 4.Generación y visualización Malla de Pun-

tos.

Ilustración 3- Grafo de Navegación

Página 17



6. Puntos de vista del diseño

6.1. Vista de contexto6.1.1 Casos de uso

El siguiente diagrama de casos de uso identifica las interacciones más relevantes que tiene el

Usuario con la aplicación de software.

Ilustración 4-Diagrama Casos de Uso

Página 18


La respectiva especificación de los casos de uso se encuentra en la sección (Documento

SRS) correspondiente, al documento de la especificación de requerimientos SRS.

6.2. Vista de composición6.2.1 Diagrama de componentes

El software a desarrollar se compone de tres componentes correspondientes a la arquitectura

propuesta (Arquitectura del diseño), que representan el patrón arquitectural MVC. Para un

mayor detalle de las clases que están integradas en los componentes ver ( Diagrama de cla-

ses).

Ilustración 5- Diagrama de Componentes

6.2.2 Diagrama de despliegue

El diagrama de despliegue presentado a continuación, se compone de una unidad de desplie-

gue que es la computadora donde se alojara la aplicación de software Stand-Alone, por medio

del ejecutable generado al compilar los archivos correspondientes al sistema el usuario ten-

drá un contacto funcional con el software desarrollado.

Página 19



Ilustración 6- Diagrama de despliegue

6.3. Vista lógica6.3.1 Diagrama de clases

El diagrama de clases representa las relaciones entre las clases del sistema, así como sus

relaciones mostrando la estructura del sistema y un posible diseño para su implementación

siguiendo los lineamientos propuestos en la sección de Arquitectura del diseño.

Página 20


Ilustración 7- Diagrama de Clases

Para contextualizar el diagrama de clases con respecto al diagrama de componentes ( 6.2.1

Diagrama de componentes ) se presenta la siguiente información:

Página 21



Tabla 2- Descripción Diagrama de Clases

Página 22


6.4. Vista de interacción6.4.1 Diagramas de secuencia

A continuación se presentan los diagramas de secuencia, que representan la trazabilidad de

los requerimientos asociados a los casos de uso para mayor detalle se anexan las imágenes de

los diagramas (Diagramas de Secuencia) y la descripción pertinente a los casos de uso/reque-

rimientos se encuentra en (Documento SRS)

6.4.1.1 Iniciar aplicación

El diagrama de secuencia representa la interacción del usuario con el software al momento de

realizar doble clic sobre su ejecutable.

Ilustración 8-Diagrama de Secuencia Iniciar aplicación

6.4.4.2 Cerrar aplicación


oprimir el icono para cerrarlo.

Página 23



Ilustración 9-Diagrama de Secuencia Cerrar aplicación

6.4.1.3 Cargar archivo Nube de Puntos


realizar doble clic sobre la opción respectiva mostrando la ruta en donde se encuentra el ar -

chivo y se procede a realizar su carga en el software.

Ilustración 10-Diagrama de Secuencia Cargar archivo Nube de Puntos

Página 24


6.4.1.4 Visualizar Nube de Puntos


realizar doble clic sobre la funcionalidad visualizar nube de puntos, donde finalmente no se

tiene retorno alguno pero se despliega una pantalla donde se realiza su visualización.

Ilustración 11-Diagrama de Secuencia Visualizar Nube de Puntos

6.4.1.5 Generar Malla de Puntos


realizar doble clic sobre la funcionalidad generar malla de puntos, donde internamente el

software realiza el procedimiento respectivo para obtener finalmente su visualización.

Página 25



Ilustración 12-Diagrama de Secuencia Generar Malla de Puntos

6.4.1.6 Visualizar Malla de Puntos


realizar doble clic sobre la funcionalidad visualizar mallade puntos, donde finalmente no se


Ilustración 13-Diagrama de Secuencia Visualizar Malla de Puntos

Página 26


6.4.1.7 Generar Modelo de Elevación Digital


realizar doble clic sobre la funcionalidad generar el DEM, donde internamente el software

realiza el procedimiento respectivo para obtener finalmente su visualización.

Ilustración 14-Diagrama de Secuencia Generar Modelo de Elevación Digital

6.4.1.8 Visualizar Modelo de Elevación Digital


realizar doble clic sobre la funcionalidad visualizar nube de puntos, donde finalmente no se


Página 27



Ilustración 15-Diagrama de Secuencia Visualizar Modelo de Elevación Digital

6.4.1.9 Ver resultado cantidad de puntos procesados


realizar doble clic sobre la funcionalidad generar DEM, donde internamente el software

realiza el procedimiento respectivo para obtener finalmente su visualización y su resultado

que se presenta en la clase ui_RenderWindowUISingleInheritance, sin hacer explícito un

valor de retorno en el llamado a la operación.

Ilustración 16-Diagrama de Secuencia Ver resultado cantidad de puntos procesados

Página 28


6.4.1.10 Ver Manual Obtención Nube de Puntos


realizar clic sobre la funcionalidad Ver manual obtención Nube de Puntos, donde interna-

mente el software realiza el procedimiento respectivo para obtener finalmente su visualiza -

ción y su resultado que se presenta en la clase ui_RenderWindowUISingleInheritance, sin

hacer explícito un valor de retorno en el llamado a la operación.

Ilustración 17- Ver Manual Obtención de Puntos

Página 29


Documento SDD - Trabajos de Grado de la …pegasus.javeriana.edu.co/.../SDD_TG_ErickCoral.docx ·...

Documents

Transcript of Documento SDD - Trabajos de Grado de la …pegasus.javeriana.edu.co/.../SDD_TG_ErickCoral.docx ·...