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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA
CENTRO DE TECNOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DA
PRODUÇÃO
DOCUMENTAÇÃO DA ARQUITETURA DE
SISTEMAS E FRAMEWORKS PARA
PROCESSAMENTO E ANÁLISE DE IMAGENS: UMA
ABORDAGEM BASEADA EM VISÕES DA UML E
PADRÕES
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
Patricia Blini Estivalete
Santa Maria, RS, Brasil
2007
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2
DOCUMENTAÇÃO DA ARQUITETURA DE SISTEMAS E
FRAMEWORKS PARA PROCESSAMENTO E ANÁLISE DE
IMAGENS: UMA ABORDAGEM BASEADA EM VISÕES DA
UML E PADRÕES
por
Patrícia Blini Estivalete
Dissertação apresentada ao Curso de Mestrado do Programa de Pós-graduação
em Engenharia da Produção, Área de Concentração em
Tecnologia da Informação, da Universidade Federal de Santa Maria
(UFSM, RS), como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre
em Engenharia da Produção.
Orientador: Prof. PhD Marcos Cordeiro d’Ornellas
Santa Maria, RS, Brasil.
2007
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3
Universidade Federal de Santa Maria
Centro de Tecnologia
Programa de Pós-Graduação em Engenharia da Produção
A Comissão Examinadora, abaixo assinada,
aprova a Dissertação de Mestrado
DOCUMENTAÇÃO DA ARQUITETURA DE SISTEMAS E
FRAMEWORKS PARA PROCESSAMENTO E ANÁLISE DE
IMAGENS: UMA ABORDAGEM BASEADA EM VISÕES DA UML E
PADRÕES
elaborada por
Patrícia Blini Estivalete
como requisito parcial para obtenção do grau de
Mestre em Engenharia da Produção
COMISÃO EXAMINADORA:
Marcos Cordeiro d’Ornellas, PhD.
(Presidente/Orientador)
Cesar Tadeu Pozzer, Dr. (UFSM)
Lisandra Manzoni Fontoura, Dra. (URI)
Santa Maria, de 21 de Dezembro de 2007.
4
Ao meu marido, Emerson, pelo
exemplo de retidão, de confiança,
amor, apoio e dedicação em todos os
momentos.
5
“Estar no poder é como ser
uma dama. Se tiver que
lembrar às pessoas que você é,
você não é.”
(Margaret Thatcher)
6
AGRADECIMENTOS
Primeiramente agradeço a Deus por ter me dado sabedoria, fé, garra para que eu não
desistisse de meus objetivos, capacidade para que eu pudesse realizá-los e por permitir que eu
sinta-O sempre iluminando meus passos.
Aos meus pais, Paulo e Helena, meus maiores educadores, obrigada pelo exemplo de
vida, de família, de dedicação, de amor e pelos desejos concedidos a mim em detrimento dos
seus.
Ao meu marido, Emerson, que dá força aos meus sonhos, apoio aos meus planos e
alegria a todos os meus dias. Dedico essa mensagem a você: Os “grandes guerreiros”
carregam sempre consigo a garra, a coragem e a força para driblar as dificuldades que irão
enfrentar, mas que ao final dessa luta árdua sairão vitoriosos e orgulhosos por terem lutado
por seus ideais. Que possamos escrever nossa história alicerçados nesses atributos.
Ao meu orientador, Marcos C. d’Ornellas, pelos ensinamentos, pela atenção e por ter
oportunizado novos conhecimentos.
Ao Prof PhD Ademar Aguiar da Universidade do Porto em Portugal, o meu
agradecimento pela ajuda por mim solicitada de forma casual quando esteve no Brasil.
Embora distante, seus ensinamentos foram de fundamental importância para que este trabalho
pudesse ser concluído com sucesso. Felizmente a tecnologia oportuniza contatos que
transcendem o “mar salgado”, outrora tão temido pelos portugueses e deveras cultuado pelo
grande poeta Fernando Pessoa.
Ao Colega, Daniel Michelon que estendeu sua mão, dispondo seu tempo e seus
conhecimentos no sentido de auxiliar na implementação do trabalho.
7
RESUMO
Dissertação de Mestrado
Programa de Pós-Graduação em Engenharia da Produção
Universidade Federal de Santa Maria
DOCUMENTAÇÃO DA ARQUITETURA DE SISTEMAS E
FRAMEWORKS PARA PROCESSAMENTO E ANÁLISE DE
IMAGENS: UMA ABORDAGEM BASEADA EM VISÕES DA UML E
PADRÕES
AUTORA: Patrícia Blini Estivalete
ORIENTADOR: Marcos Cordeiro d’Ornellas
Data e Local da Defesa: Santa Maria, 21 dezembro de 2007.
Na documentação da arquitetura de software deve ser considerado dois pontos
relevantes: i) a arquitetura é composta por várias visões, e ii) cada visão identifica um
conjunto de componentes e interações, permitindo melhor compreensão entre
desenvolvedores e projetistas do sistema. A documentação dos componentes, quando se
tratando de reusabilidade, deve apresentar um conjunto de informações referente a sua
funcionalidade e aplicabilidade a fim de adaptá-los em aplicações de mesmo domínio.
Quando pensando em interação entre componentes, as informações relacionadas às
mensagens de comunicação devem ser bem identificadas, para que o processo de
funcionamento seja claramente entendido. Este trabalho apresenta a criação de um catálogo de
Padrões de Documentação da Arquitetura de sistemas e frameworks para processamento e
análise de imagens, abordando o conceito de design patterns e visões arquiteturais da UML,
as quais servirão de base para elaboração dos padrões. Através do uso desses, os
desenvolvedores sentirão mais clareza do que é necessário documentar e mais seguros em
reusar componentes previamente testados e documentados. Apresenta-se também neste
trabalho, o desenvolvimento de um ambiente de templates dos Padrões na ferramenta
MoinMoinWiki, com o objetivo de criar um cenário para o trabalho colaborativo, e também
um repositório de informações sobre a documentação da arquitetura de sistemas e frameworks
no domínio de imagens.
Palavras-chave: Padrões de Projeto, Documentação de Software, Arquitetura de Software,
Wiki.
8
ABSTRACT
Master’s Dissertation
Post-Graduate Program in Production Engineering
Federal University of Santa Maria
DOCUMENTATION OF SYSTEMS ARCHITECTURE AND
FRAMEWORKS FOR IMAGES PROCESSING AND ANALYSIS: AN
APPROACH BASED ON VISIONS OF UML AND PATTERNS
AUTHOR: Patrícia Blini Estivalete
ADVISOR: Marcos Cordeiro d’Ornellas
Date and city: Santa Maria, 21th december 2007.
In the documentation of software architecture, it must be considered two relevant points: i) the
architecture is composed by several visions, and ii) each vision identifies a set of components
and interactions which allows a better understanding between developers and system
programmers. The documentation of the components, when treating reusability, must present
a set of information concerning its functionality and applicability in order to adapt them in
applications of same domain. When we think of interaction among components, the
information concerning the communication messages must be well identified so that the
process of working may be clearly understood. This work shows the creation of a catalog of
documentation patterns for the architecture of image processing and analysis systems
approaching on the concept of design patterns and architecture visions of UML which will be
used as the base for designing the Patterns. Through its use, the developers will be more sure
of which is necessary to document and safer when reusing components previously tested and
documented. It is also shown in this work the development of templates environment of the
Patterns in the tool MoinMoinWiki aiming at creating a scenery for collaborative work and
also a repository of information on documentation of systems architecture and frameworks
within image domain.
Key-words: Design Pattern, Software Documentation, Software Architecture, Wiki
9
LISTA DE FIGURAS
Figura 1- Componentes de uma Arquitetura em Camadas.................................... 19
Figura 2- Elementos de uma DSSA....................................................................... 21
Figura 3- Diagrama do modelo 3C de Colaboração.............................................. 30
Figura 4- Tela de grupos da Twiki da Universidade Federal da Bahia (UFBA)... 35
Figura 5- Tela de criação de usuário......................................................................
37
Figura 6- Tela do histórico de páginas do ambiente TECWEB............................ 38
Figura 7- Tela principal da ferramenta Xwiki....................................................... 39
Figura 8- Tela de administração de direitos da wiki..............................................
40
Figura 9- Tela de edição de página........................................................................ 41
Figura 10- Tela de edição de direitos de acesso, Space Rights..............................
42
Figura 11- Definição dos Padrões para Documentação da Arquitetura.................
46
Figura 12- Diagrama de caso de uso do funcionamento do ambiente
“DocArqWiki”........................................................................................................
59
Figura 13- Tela principal do “DocArqWiki”......................................................... 60
Figura 14- Recentchanges da tela principal do “DocArqWiki”.............................
61
Figura 15- Tela de edição de página do Padrão Documentação de Componentes
de Software.............................................................................................................
62
Figura 16- Tela de histórico de revisões do Padrão Documentação de
Componentes de Software......................................................................................
63
Figura 17- Tela de templates dos Padrões de Documentação da Arquitetura........
64
Figura 18- Exemplificação do “Padrão Componente Template”...........................
65
Figura 19- Tela de documentação do componente “MethodSegEdgeDetection”..
66
Figura 20- Tela de documentação do componente “MethodSegEdgeDetection”..
67
Figura 21- Tela de documentação da técnica “SegmentacaoContornoBordas”.....
68
Figura 22- Exemplificação do “PadraoInterfaceComponenteTemplate”...............
69
Figura 23- Tela de documentação da interface “acessoCamadaInferior”..............
70
Figura 24- Exemplificação do “PadraoPacotesTemplate”.....................................
71
Figura 25- Tela de documentação do pacote “algebra”......................................... 71
Figura 26- Exemplificação do “PadraoCasoUsoTemplate”...................................
72
Figura 27- Tela de documentação do caso de uso “Gerar Mascara”......................
73
Figura 28: Ilustração das etapas seguidas para o levantamento de dados..............
77
Figura 29: Tela de documentação do componente “MethodCorrectSub”..............
80
Figura 30: Tela de documentação do componente “MethodCorrectDiv”..............
81
Figura 31: Tela de documentação do componente “MethodGenGauss”............... 82
Figura 32: Tela de documentação do componente “MethodGenInt”.....................
83
Figura 33- Tela de documentação do componente “CalcPhase”........................... 84
Figura 34: Tela de documentação da técnica “Correção de Iluminação”..............
85
Figura 35: Tela de documentação da técnica “Cálculo de frações de área de um
conjunto de imagens”.............................................................................................
86
Figura 36: Tela de documentação do caso de uso da técnica “Correção de
Iluminação”............................................................................................................
87
Figura 37: Tela de documentação do caso de uso da técnica “Cálculo de frações
de área de um conjunto de imagens”......................................................................
87
10
LISTA DE TABELAS
Tabela 1- Estilos arquiteturais mais conhecidos....................................................
23
Tabela 2- Exemplo da Aplicação do Padrão 1.......................................................
47
Tabela 3- Exemplo da Aplicação do Padrão 2.......................................................
50
Tabela 4- Exemplo da Aplicação do Padrão 3.......................................................
53
Tabela 5- Exemplo da Aplicação do Padrão 4.......................................................
55
Tabela 6- Exemplo da Aplicação do Padrão 5.......................................................
57
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO................................................................................................ 13
1.1 Objetivo............................................................................................................. 14
1.2 Motivação.......................................................................................................... 15
1.3 Estrutura da dissertação.................................................................................. 16
2 ARQUITETURA DE SOFTWARE............................................................... 17
2.1 Conceitos de arquitetura de software............................................................. 17
2.2 Arquitetura de software baseada em componentes....................................... 18
2.3 Arquiteturas de software para domínios e baseadas em componentes........ 20
2.3.1 Arquiteturas de software específicas para domínio (DSSA).............................. 21
2.3.2 Estilos e padrões arquiteturais............................................................................ 22
3 DOCUMENTANDO ARQUITETURA DE SOFTWARE........................... 24
3.1 Documentando arquitetura baseada nas visões arquiteturais da UML...... 25
3.2 Documentando arquitetura com apoio de wikis............................................ 26
3.2.1 Conceitos de wiki............................................................................................... 27
3.2.2 Wikis e o trabalho cooperativo........................................................................... 28
3.2.2.1 Comunicação...................................................................................................... 30
3.2.2.2 Coordenação....................................................................................................... 31
3.2.2.3 Cooperação......................................................................................................... 32
3.2.2.4 Percepção............................................................................................................ 33
4 FERRAMENTAS WIKI.................................................................................. 33
4.1 TWiki................................................................................................................. 34
4.2 MediaWiki ........................................................................................................ 36
4.3 SnipSnap............................................................................................................ 37
4.4 XWiki................................................................................................................. 39
5
CONSTRUINDO PADRÕES PARA DOCUMENTAÇÃO DA
ARQUITETURA DE SOFTWARE................................................................
43
5.1 Padrões e suas características........................................................................... 44
5.2 Metodologia para formatação dos padrões...................................................... 44
5.3 Catálogo de padrões definidos........................................................................... 45
6 “DOCARQWIKI” – AMBIENTE WIKI......................................................... 58
6.1 Descrição do ambiente........................................................................................ 58
6.2 Configurações do “DocArqWiki”..................................................................... 62
6.3 Templates dos padrões....................................................................................... 64
12
6.3.1 Template “PadrãoComponenteTemplate”.............................................................
65
6.3.2 Template “PadrãoInteracaoComponenteTemplate”.............................................. 67
6.3.3 Template “PadrãoInterfaceComponenteTemplate”...............................................
69
6.3.4 Template “PadrãoPacotesTemplate”..................................................................... 70
6.3.5 Template “PadrãoCasoUsoTemplate”.................................................................. 72
6.4 Conclusões ........................................................................................................... 74
7 Estudo de Caso – Documentação da Arquitetura do “Arthemis.................... 75
7.1 O sistema “Arthemis”......................................................................................... 75
7.2 Levantamento de dados...................................................................................... 76
7.3 Metodologia utilizada.......................................................................................... 77
7.4 Catalogação dos componentes do “Arthemis” no ambiente “DocArqWiki”.
79
7.4.1 Uso do PadraoComponenteTemplate.................................................................... 79
7.4.1.1 Componente de software “MethodCorrectSub”................................................... 79
7.4.1.2 Componente de software “MethodCorrectDiv”.................................................... 80
7.4.1.3 Componente de software “MethodGenGauss”......................................................
81
7.4.1.4 Componente de software “MethodGenInt”........................................................... 82
7.4.1.5 Componente de software “CalcPhase”.................................................................. 83
7.4.2 Uso do PadraoInteraçãoComponentesTemplate....................................................
84
7.4.2.1 Interação entre os componentes da técnica “Correção de Iluminação”.................
84
7.4.2.2
Interação entre os componentes da técnica “Cálculo de frações de área de um
conjunto de imagens”............................................................................................
85
7.4.3 Uso do PadraoCasousoTemplate........................................................................... 86
7.4.3.1 Caso de uso da técnica “Correção de Iluminação” 86
7.4.3.2
Caso de uso da técnica “Cálculo de frações de área de um conjunto de
imagens”.................................................................................................................
87
8 RESULTADOS FINAIS.................................................................................... 88
8.1 Conclusões e trabalhos futuros............................................................................. 88
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................ 91
1 INTRODUÇÃO
Nas últimas décadas, a arquitetura de software ganhou reconhecimento nas pesquisas
da engenharia de software, possibilitando a descoberta de novos estilos arquiteturais para
desenvolvimento de sistemas. Conforme Sommerville (2004), a arquitetura de software
define, através de um alto nível, o sistema em termos de componentes, interação entre eles e
atributos e funcionalidades de cada componente.
A arquitetura pode ser observada em termos das visões arquiteturais. As visões são
usadas para representar aspectos diferentes do sistema, como por exemplo, uma visão
arquitetural pode documentar a estrutura de um sistema como uma descrição de camadas na
qual mostra o componente, suas responsabilidades e a interação com outros componentes,
enquanto outra visão documenta a estrutura de um sistema em termos de caso de uso de suas
funcionalidades.
Apesar das necessidades de documentação da arquitetura, observa-se a importância do
desenvolvimento de regras claras e objetivas específicas a domínio para prover o reuso dos
componentes de software.
Ao longo deste trabalho será retratado o cenário de problemas associados à
documentação de sistemas para processamento e análise de imagens, enfatizando a
necessidade do uso dessas no desenvolvimento de sistemas. Foi elaborada uma abordagem
sobre algumas ferramentas baseadas em WikiWikiWeb existentes, para que sirvam de
embasamento aos resultados deste trabalho.
Este trabalho tem como resultados a análise e o desenvolvimento de vários aspectos
relacionados à documentação da arquitetura de sistemas para processamento e análise de
imagens, o que inclui: a) desenvolvimento de padrões de documentação baseados em design
patterns e nas visões arquiteturais da UML, objetivando-se a criação de regras claras, b)
aplicação desses padrões na construção de templates integrados a ferramenta MoinMoinWiki
e, c) realização de um Estudo de Caso para validação dos padrões de documentação a serem
utilizados na catalogação da arquitetura do sistema “Arthemis”.
1.1 Objetivo
Este trabalho tem como objetivo principal a criação de um catálogo de Padrões de
Documentação da Arquitetura no domínio de processamento e análise de imagem, abordando
o conceito de design patterns e visões arquiteturais da UML, as quais definem os princípios
básicos de documentação de arquitetura de software.
Outro objetivo é o desenvolvimento de um ambiente de templates desses Padrões na
ferramenta MoinMoinWiki, intitulado como “DocArqWiki”, para a documentação da
arquitetura de sistemas e frameworks para processamento e análise de imagens, retornando o
resultado dessa catalogação de forma clara e objetiva.
De forma secundária, o ambiente wiki constitui-se como um repositório de
informações sobre a documentação da arquitetura de sistemas e frameworks na área de
imagens, já que para a documentação desses é necessário seguir uma padronização pré-
estabelecida para que então, as informações sejam repassadas aos desenvolvedores.
Pretende-se também que as soluções sejam aplicadas com objetivo de tornar mais fácil
ao desenvolvedor o encontro de ambientes de documentação que sejam compatíveis com seu
domínio de aplicação, tornando-os cientes do que os documentos devem apresentar,
proporcionando maior confiabilidade na utilização desses recursos.
Outro objetivo deste trabalho é apresentar novas contribuições à área de engenharia de
software e a desenvolvedores de sistemas no domínio de processamento e análise de imagens,
buscando assim, adicionar aos “Padrões de Documentação da Arquitetura” valores para
alcançar o estado da arte na área. Com isso, este trabalho visa contribuir para a área de
documentação de sistemas para processamento e análise de imagens, vista a demanda pela
padronização de documentos, caracterizando cada domínio.
Dessa forma, acredita-se em um aumento na criação de documentação da arquitetura
de sistemas na área de imagens. O ambiente de documentação permite ainda que haja uma
maior integração entre os autores dos documentos e seus colaboradores.
15
1.2 Motivação
A motivação encontrada para propor este trabalho deve-se ao fato de que a qualidade
do desenvolvimento de software pode ser colocada em risco pela falta de uma padronização
para a documentação da arquitetura específica a cada domínio de aplicação.
Pesquisadores em engenharia de software vêm aperfeiçoando métodos, técnicas e
ferramentas em busca de melhores resultados na área de documentação de software. Nesse
contexto, estudos em design patterns têm auxiliado no desenvolvimento de novas técnicas
para elaboração de documentos padronizados visando catalogar a arquitetura de software.
Assim, aos poucos, a documentação vai se tornando essencial no ciclo de
desenvolvimento de software pelo fato de existir normas claras e específicas a cada área. Isso
proporciona, cada vez mais, aos desenvolvedores a confiabilidade de que seus projetos
arquitetônicos serão bem registrados.
Devido a não catalogação correta das informações relevantes da arquitetura decorrente
do uso de ferramentas não apropriadas e devido a processos muito genéricos oferecidos aos
desenvolvedores, fica evidente a necessidade da criação de Padrões de Documentação
específicos para a área de processamento e análise de imagens que possa informá-lo sobre as
regras de registro da arquitetura.
Através dos padrões de documentação da arquitetura oferecidos, da maior
transparência quanto ao que é preciso ser documentado e com a disponibilização da
documentação do projeto da arquitetura, os desenvolvedores se sentirão mais seguros em
reutilizar componentes previamente testados e documentados.
Os padrões foram desenvolvidos com vistas a atender os pontos importantes
identificados na arquitetura de sistemas para processamento e análise de imagens durante a
pesquisa de mestrado. Com isso, novas informações relevantes a esse domínio podem ser
adaptadas aos Padrões.
Outra motivação encontrada foi a necessidade de disponibilizar os padrões em um
ambiente colaborativo, chamado “DocArqWiki”, onde, baseado nesses, serão definidos
templates a serem seguidos pelos desenvolvedores, de modo a atender os requisitos dos
documentos da arquitetura de sistemas para processamento e análise de imagens.
A metodologia usada neste trabalho basea-se em uma abordagem focada na arquitetura
de software, visando buscar novas técnicas para documentá-la de maneira padronizada, a qual
envolveu um conjunto de ações: a) definição de como documentar arquitetura de software; b)
definição e adaptação de visões arquiteturais para a padronização de documentos; c) criação
16
de padrões de documentação da arquitetura de sistemas para processamento e análise de
imagens e d) integração dos padrões a um ambiente colaborativo para realização da
documentação.
1.3 Estrutura da Dissertação
Este trabalho está organizado da seguinte maneira:
No capítulo 2 são abordados os conceitos de arquitetura de software evidenciando a
importância da arquitetura para domínio e baseada em componentes, bem como, estilos e
padrões arquiteturais. Descreve também características da reutilização de arquiteturas
específicas a domínios.
No capítulo 3 é apresentado um estudo sobre os elementos relevantes para a criação da
documentação da arquitetura de software.
No capítulo 4 são apresentadas ferramentas wikis disponíveis na web que possam
apoiar a documentação da arquitetura de software de forma colaborativa.
No capítulo 5 é detalhado todo o desenvolvimento dos padrões de documentação da
arquitetura de sistemas e frameworks para processamento e análise de imagens baseados em
visões da UML e design patterns.
No capítulo 6 é apresentada uma visão geral do ambiente colaborativo “DocArqwiki”,
disponibilizando os templates referentes a cada Padrão criado.
No capítulo 7 é apresentado um estudo de caso referente ao uso dos padrões criados na
documentação da arquitetura do sistema “Arthemis”.
No capítulo 8 são apresentadas as conclusões e contribuições desta dissertação, bem
como trabalhos futuros.
17
2 ARQUITETURA DE SOFTWARE
A necessidade de construir software cada vez mais complexo pode afetar a confiança
dos usuários em relação à usabilidade do sistema, caso a arquitetura não esteja bem
estruturada. Quando bem definida, o projeto de uma arquitetura pode fornecer um nível de
abstração que permite a análise do comportamento do sistema como um todo, sem a
necessidade de se conhecer detalhes de implementação (CARVALHO, 2001).
De um lado, uma arquitetura bem estruturada pode ajudar assegurar que um sistema
satisfará as exigências fundamentais em tais áreas como desempenho, confiabilidade,
portabilidade, estabilidade e interoperabilidade e, de outro, uma arquitetura ruim pode ser
desastroso. Problemas com interoperabilidade podem dificultar o desenvolvimento de
componentes em uma arquitetura (DAVIS, GAMBLE e PAYTON, 2002).
A seguir são apresentados os conceitos de arquitetura de software, assim como,
arquiteturas de domínio e baseada em componentes. São abordados também os assuntos
referentes a estilos, padrões e visões arquiteturais.
2.1 Conceitos de arquitetura de software
A arquitetura de software pode ser caracterizada como a estrutura e organização em
vários componentes que possuem comunicação entre si, e pode ser vista como a busca da
solução técnica para um problema estrutural. Hopkins (2000) diz que um componente de
software é visto como um pacote físico executável com uma interface bem definida e pública.
Para Jazayeri, Ran e Linden (2000), o projeto da arquitetura de software é visto como
uma ferramenta para analisar a complexidade do sistema, o qual deve conter os requisitos
funcionais e não funcionais e um conjunto de componentes e seus relacionamentos. Já
Krafzig, Banke e Slama (2004) relatam que a arquitetura de software é um conjunto de
declarações, que descreve os componentes de software e atribui funcionalidades de sistema
para cada um deles. Ela descreve a estrutura técnica, limitações e características dos
componentes, bem como as interfaces entre eles.
Com o avanço da complexidade no desenvolvimento de software, a questão da
modelagem da arquitetura de software tornou-se uma das principais preocupações em termos
de qualidade e confiabilidade (CLEMENTS e NORTHROP, 1996).
18
À medida que se tem uma arquitetura bem estruturada para definir a construção do
sistema, a comunicação entre projetistas e desenvolvedores torna-se mais fácil, possibilitando
maior qualidade no desenvolvimento do sistema e garantindo o reuso de soluções.
Assim, com a interação entre usuários, arquitetos, analistas e desenvolvedores visando
o foco no projeto arquitetural e mantendo o direcionamento das decisões arquitetônicas
determinadas anteriormente, o reuso, é encaminhado em vários níveis como: reutilização não
só de componentes de software, mas também de idéias, modelos, estilos e padrões
relacionados à arquitetura. Com isso, os projetos arquiteturais oferecem um guia concreto e
complexo para o desenvolvimento de software (SHAW, 2001).
Pesquisas na área abordam a utilização de design patterns na construção de estilos
arquiteturais como o Padrão Layer que proporciona aos projetistas uma maior flexibilidade no
desenvolvimento por subdividir o sistema em camadas diferentes e que se bem projetadas
podem ser facilmente reutilizadas.
Assim, um padrão arquitetônico nomeia e identifica os elementos chaves de uma
arquitetura e seus relacionamentos com o intuito de torná-la útil para a criação de sistemas
reutilizáveis (GAMMA et al., 2000). Já Buschmann (1996) diz que padrões arquitetônicos
expressam um esquema de organização estrutural essencial para sistemas de software e que
fornecem um conjunto de subsistemas predefinidos, especificando suas responsabilidades e
incluindo regras e diretrizes para organizar os relacionamentos entre eles.
Dessa forma, a utilização de padrões na modelagem de arquiteturas de software
permite a documentação de idéias já comprovadas relacionadas à estrutura do sistema,
facilitando assim, a reutilização, manutenção e extensão do sistema.
2.2 Arquitetura baseada em componentes
A arquitetura de componentes deve ser estruturada em camadas distintas, de modo que
os componentes possuem diferentes níveis de abstração e as camadas inferiores
disponibilizam serviços para as camadas superiores (XIA, MICHAEL e WONG 2000). Para
Blois e Becker (2002), uma arquitetura componentizada possibilita plugar e desplugar
componentes de forma a construir uma aplicação adequada aos propósitos específicos de cada
domínio.
De acordo com Brown (2000), a organização da arquitetura de componentes é baseada
em três camadas de serviços, como pode ser visualizado na Figura 1.
19
Figura 1: Componentes de uma Arquitetura em Camadas
A seguir é detalhado do que trata cada uma dessas camadas, baseado nas definições
propostas por Brown (2000), e é mostrada uma breve explicação da importância dos
componentes.
• Camada 1 - Componentes de Negócio: esses componentes são requisitos
necessários para representar, implementar e implantar conceitos do domínio e são criados
pelos tipos de negócio, possuindo relação com às características conceituais e de entidade do
domínio.
Como apresentado por Herzum e Sims (2000) e Cheesman e Daniels (2000) esta camada
identifica duas categorias de componentes de negócio: componentes de entidade e
componentes de processo. Componentes de entidade representam os conceitos básicos de um
domínio de aplicação, onde os processos de negócio operam. Já os componentes de processo
representam o comportamento do domínio da aplicação, estando relacionados aos casos de
uso que modelam as características funcionais do negócio.
• Camada 2 – Componentes Utilitários: os componentes utilitários prestam
serviços genéricos necessários ao desenvolvimento das aplicações (BROWN, 2000).
Os componentes desta camada não pertencem a nenhum domínio específico, mas
podem ser usados por diversas aplicações de negócio, como, por exemplo, formulários
genéricos.
• Camada 3 – Componentes de Infra-estrutura: os componentes de infra-
estrutura são responsáveis por permitir a integração com as plataformas de execução do
20
software. Para Brown (2000), eles estão mais relacionados às tecnologias de desenvolvimento
do que com os componentes das camadas superiores.
Na arquitetura de domínio, os componentes utilitários e de infra-estrutura exercem os
serviços de interação por meio das mensagens de comunicação entre os componentes, os
quais muitas vezes são disponibilizados na arquitetura através de um componente, com uma
interface bem definida, permitindo a integração com os outros componentes que requerem
seus serviços.
Os componentes de negócio, utilitários e de infra-estrutura podem ser desenvolvidos
sem dependência de outro componente, pois são originários de elementos diferentes. Porém,
os componentes de processo precisam dos componentes de negócio, mais especificamente de
suas interfaces fornecidas para a criação do componente e do seu diagrama de interação.
Para cada componente de processo é modelado um diagrama de interação, o qual
documenta as solicitações de serviço realizadas pelo usuário ao requisitar um serviço
fornecido pela interface do componente de processo.
2.3 Arquiteturas de software para domínios e baseadas em componentes
A arquitetura de software, no contexto de reutilização, deve atender aos requisitos de
um domínio de aplicação, e ainda, precisa apresentar uma estrutura de referência para o
domínio modelado, a qual pode ser utilizada em diversos sistemas da área.
Assim, se a arquitetura for modelada para uma única aplicação não é uma tarefa trivial, o
nível de complexidade aumenta quando a arquitetura construída representa um domínio
específico. Dessa forma, a complexidade influência no custo, tempo e esforço de construção desta
arquitetura, e na formação esperada da equipe de desenvolvimento para lidar com tal nível de
complexidade (MENDES, 2002).
Para obter os resultados esperados de um projeto arquitetural bem estruturado, é
necessário que o arquiteto de software possua habilidades e técnicas para construí-la. De
forma que, também é preciso ter conhecimento sobre os requisitos das aplicações, das
tecnologias utilizadas na construção da arquitetura e dos processos de desenvolvimento
adequados para a criação das aplicações. As habilidades devem estar alinhadas aos objetivos
organizacionais, os quais influenciam nas decisões técnicas (VITHARANA et al., 2003).
Nas seções seguintes, apresentam-se os princípios básicos para estruturar uma
arquitetura específica para domínio e a importância do uso de estilos e padrões arquiteturais.
21
2.3.1 Arquiteturas de software específicas para domínio
Uma arquitetura de software específica para domínio deve propor uma solução
estruturada para os requisitos que compõem uma aplicação para certo domínio, a qual é
conhecida como Arquiteturas de Software Específicas para Domínio, ou Domain Specific
Software Architeacture (DSSA). Uma DSSA fornece uma base estrutural para a
interoperabilidade de componentes dentro de um domínio (MENDES, 2002).
Assim, uma DSSA deve apresentar mais do que uma estrutura arquitetural a um
domínio de aplicação. Ela representa um conjunto de componentes de software específico a
certo domínio, generalizados para reuso em aplicações de mesma área e dispostos em uma
estrutura padronizada (HAYES, 1994).
De acordo com Tracz (1995), Xavier (2001) e Mendes (2002), uma DSSA é composta
por quatro elementos principais, conforme mostra a Figura 2:
Figura 2: Elementos de uma DSSA
Nessa figura pode-se observar que: 1) modelo do domínio ou modelo de características
do domínio da aplicação. 2) requisitos de referência, isto é, requisitos funcionais e não-
funcionais do domínio, sendo que estes últimos estabelecem restrições sobre a arquitetura e a
implementação. 3) arquitetura de referência satisfaz os requisitos funcionais e não-funcionais
do domínio. 4) processo de desenvolvimento apóia a Engenharia de Domínio como um todo.
O modelo de domínio possibilita que os projetistas compreendam os diversos aspectos
de um domínio de aplicação sem duplicidade de informação. Um domínio pode ser definido
por um conjunto de problemas comuns que definem os requisitos de referência para
modelagem da aplicação. Com o seu uso, é possível descrever o contexto que as aplicações
são criadas, caracterizando seus atributos e interações.
22
Os requisitos de referência são divididos em requisitos funcionais, que são
características de definição do contexto do problema, e requisitos não-funcionais, de projeto e
de implementação, representam as características restritivas do contexto da solução.
A arquitetura de referência pode não atender todos os requisitos funcionais e não-
funcionais de um domínio de aplicação. Dessa forma, é possível criar uma ou mais
arquiteturas de referência, possibilitando ao projetista maior flexibilidade na construção da
arquitetura da aplicação.
Miler (2000) ressalta a diferença entre a arquitetura de referência e a arquitetura de
aplicação. A arquitetura de referência é construída na fase do projeto de domínio e
compreende a arquitetura de um conjunto de aplicações. Já a arquitetura de aplicação
representa uma instância da arquitetura de referência.
O uso de arquitetura de referência em certo domínio de aplicação possibilita ao
projetista a integração e a reutilização de idéias, métodos e componentes dentro de um
contexto de desenvolvimento de mesma área. Com isso, busca-se atingir níveis mais altos de
qualidade, reduzindo o tempo de desenvolvimento e os riscos que possam acontecer durante o
processo de criação do software.
2.3.2 Estilos e padrões arquiteturais
Um estilo arquitetural define uma coleção de regras de modelagem de projeto que
identificam componentes e seus conectores, os quais podem ser usados para desenvolver
aplicações em certos domínios. Conectores representam a interação entre componentes em um
estilo arquitetural. Cada conector possui a especificação de um protocolo que define suas
propriedades, como: os tipos de interfaces que pode intermediar e a ordem em que os eventos
acontecem (SHAW e GARLAN, 1996).
Os estilos arquiteturais compõem um vocabulário que expressam uma nomenclatura
comum, como: tipos de componentes, tipos de conectores, estruturas de controle e interação
entre componentes. Existem vários estilos arquiteturais para modelagem de projetos
arquiteturais chamados de Pipes and Filters, Camadas, Baseado em Eventos e Organização
Orientada a Objetos.
De acordo com Gacek (1998), alguns estilos estão sendo descritos como idiomas
arquiteturais. A Tabela 1 mostra os estilos arquiteturais mais utilizados.
23
Pipes & Filters
Transformadores incrementais de cadeias
Ex.: Pipes do Unix, processamento de sinais, compiladores tradicionais.
Cliente- servidor
Serviços compartilhados, fornecidos através da solicitação dos clientes distribuídos.
Ex.: Servidores de arquivos e banco de dados distribuídos.
Camadas (Layer)
Sistemas particionados em camadas, que atuam como máquinas virtuais.
Ex.: Núcleos de S.O., ISO OSI.
Processos de comunicação
Sistema é composto de processos independentes e concorrentes.
Ex.: Muitos sistemas distribuídos.
Interpretadores
Ligações entre programas abstratos e as máquinas sobre as quais devem rodar.
Ex.: Sistemas baseados em regras.
Baseados em eventos e Invocação implícita
A interação entre os componentes é realizada através do anúncio de um ou mais eventos.
Ex.: Mecanismos de invocação.
Repositório
Sistemas que possuem um repositório de informações compartilhadas.
Ex.: Ambientes de programação com repositório de programas.
Organização em programa principal e subrotinas
Estabelecimento de hierarquias e procedimentos.
Ex.: Programas estruturados.
Orientados a um domínio específico
Customização de uma estrutura para uma família de aplicações
Ex.: Arquiteturas desenvolvidas para domínios de aviação.
Tabela 1: Estilos arquiteturais mais conhecidos.
Estudos apresentam várias propostas de estilos arquiteturais. Alguns considerados
genéricos e que podem, a princípio, ser utilizados por qualquer domínio de aplicação, como,
camadas e pipe & filter (SHAW e GARLAN, 1996). Já outros estilos são orientados a
domínio Emmerich et al. (2001) ou orientados ao desenvolvimento baseado em componentes
(HERZUM e SIMS, 2000). Mesmo que exista certa dificuldade prática em distinguir padrões
de estilos arquiteturais, observa-se que os estilos são mais abstratos que os padrões. Por
exemplo, Camadas, pode ser considerado como um estilo arquitetural ou como um padrão,
porém representam níveis diferentes de abstração.
Métodos de desenvolvimento baseado em componentes sugeridos por D’Souza e Wills
(1999), Brown (2000) e Herzum e Sims (2000) e a proposta de modelagem de arquiteturas de
referência baseadas em componentes indicadas por Collins-Cope e Matthews (2000)
recomendam o uso do estilo arquitetural em camadas. Dessa forma, os componentes, que
representam as abstrações do domínio, como: negócio, processo, infra-estrutura e utilitário, são
organizados nas camadas da arquitetura conforme o serviço que disponibilizam.
24
Estilo arquitetural baseado em tipos encapsula em apenas um componente todas as
instâncias de um tipo de negócio, permitindo o acesso às suas informações através de suas
interfaces. Assim, estes componentes podem ser chamados de gerentes de instância. Estes
estilos podem ser encontrados nos métodos de desenvolvimento baseado em componentes,
Catalysis, definido por Cheesman e Daniels (2000) e UML Components (D'SOUZA e
WILLS, 1999).
Logo, o estilo baseado em instâncias proposto por Herzum e Sims (2000) possibilita
que o acesso seja feito diretamente as instâncias dos tipos de negócio. Porém, para este acesso
ser viável é preciso ter dois tipos de componentes: o componente de entidade, que são as
instâncias e o componente, coleção, que serve como repositório para a criação e gerência de
componentes entidade, fornecendo serviços de busca de componentes pertencentes a mesma
coleção.
O uso do estilo ou padrão arquitetural em camadas integrado com os estilos baseados
em tipos ou instâncias pode representar uma boa alternativa para a modelagem de uma
arquitetura, pois aumenta a flexibilidade do sistema pela definição de diversos níveis de
abstração. Por outro lado, usualmente o estilo em camadas diminui o desempenho da
arquitetura criada (SHAW e GARLAN, 1996).
De acordo com Buschmann et al. (1996), padrões arquiteturais expressam um esquema
de organização estrutural de sistemas. A partir desta organização, são definidos os
subsistemas e suas interações. Padrões são descritos através de uma estrutura que define
alguns elementos que devem ser seguidos, tais como: nome do padrão, contexto, problema,
solução, estrutura, usos conhecidos e padrões relacionados. Em Buschmann et al. (1996) são
apresentados os padrões arquiteturais mais conhecidos, como, por exemplo, os padrões
Model-View- Controller (MVC) e Camadas.
No entanto, a vantagem de usar padrões arquiteturais é que documentam decisões
importantes sobre os elementos da arquitetura e de suas interações. E ainda, possibilitam a
coordenação entre os projetistas da arquitetura da aplicação.
25
3 DOCUMENTANDO ARQUITETURA DE SOFTWARE
Uma arquitetura de software para um sistema é a estrutura ou estruturas do sistema
que inclui elementos, suas propriedades externamente visíveis e a relação entre eles (BASS,
CLEMENTS e KAZMAN, 2003).
Baseado nesse conceito, pesquisadores da área substituíram o termo estrutura para
visões quando se referiram à documentação da arquitetura de software. Visões contêm
elementos e relações entre os elementos. Cada visão mostra elementos e relações de
determinado tipos, omitindo os demais (STAFFORD e WOLF, 2001). A definição dos tipos
de elementos e relações que aparecem em cada visão serve de base para criar uma
padronização para a documentação da arquitetura.
Segundo Merson (2000), documentar a arquitetura de software é uma questão de
documentar as visões que são relevantes e então adicionar as informações referentes a cada
visão. Se considerar a documentação da arquitetura em camadas é preciso registrar as
propriedades dos componentes e suas interações (BACHMANN et al., 2000).
A seguir são abordados os conceitos de como documentar arquitetura baseada nas
visões da UML, mais especificamente na visão lógica e de caso de uso e as vantagens sobre o
uso de ferramentas de trabalho cooperativo, como wikis, na criação de documentação da
arquitetura de software.
3.1 Documentando arquitetura baseada nas visões da UML
A linguagem de modelagem Unified Modeling Language (UML) proporciona uma
forma padrão para a criação de projetos arquiteturais de sistemas. Essa contempla aspectos
conceituais, tais como processos de negócios e funções do sistema, e ainda, itens concretos
como as classes escritas em linguagens de programação, esquemas de banco de dados e
componentes de software reutilizáveis (BOOCH, RUMBAUGH e JACOBSON, 2005).
A UML é uma linguagem gráfica para visualização, especificação, construção e
documentação de artefatos de sistemas de softwares. É utilizada também para modelagem de
negócio e outros sistemas que não são softwares, representando uma coleção das melhores
práticas de engenharia na modelagem de sistemas (OMG, 2006). Ainda, ela pode ser vista
como uma notação extensível que inclui definições de diagramas de modelagem para as
26
diversas atividades do desenvolvimento, desde as primeiras até as mais refinadas (BOOCH,
RUMBAUGH e JACOBSON, 2005).
Como mencionado por Hilliard (1999), a UML é composta por visões que podem
capturar aspectos estruturais e comportamentais do desenvolvimento de software. Visões
estruturais utilizam componentes, pacotes e casos de uso. Por sua vez, as visões
comportamentais são representadas por cenários, estados e atividades.
As visões arquiteturais são usadas para representar aspectos distintos de um sistema,
cada visão pode prover um modelo de algum aspecto do sistema (IEEE, 2000) e (HILLIARD,
2000). Uma visão arquitetural pode documentar a estrutura de um sistema como uma
descrição de camadas na qual o componente representa agrupamentos lógicos de código,
enquanto outra visão poderia documentar a estrutura de um sistema em termos de sua
configuração de execução, na qual componentes representam processos em comunicação.
A UML é composta por cinco visões arquiteturais, como: visão lógica, visão de
processo, visão de implantação, visão de implementação e de caso de uso. Neste trabalho será
abordada a visão lógica e de caso de uso para elaboração dos Padrões de Documentação da
Arquitetura de sistemas e frameworks para processamento e análise de imagens. A visão
lógica documenta as características de reuso dos componentes relacionados a um domínio
específico, a interface de acesso entre os componentes, a interação entre eles e a estrutura de
pacotes. Já a visão de caso de uso mostra o comportamento do sistema em termos de
seqüências de ações observadas por um ator.
Assim, na documentação de componentes de software deve constar um conjunto de
informações que auxilie no entendimento de sua funcionalidade e sua aplicabilidade com a
finalidade de reuso em aplicações de mesmo domínio. Segundo Heineman e Council (2001),
componentes de software devem possuir uma documentação adequada para auxiliar na busca,
recuperação, adaptação e integração no sistema e que ateste sua confiabilidade.
É necessário criar uma documentação padrão para a interface dos componentes, pois,
conforme Weinreich & Sametinger (2001), ela define os serviços que os desenvolvedores
podem requisitar de um componente e as restrições que devem ser observadas ao implementá-
las.
27
3.2 Documentando arquitetura com apoio de wikis
A necessidade da interação na aprendizagem e criação de documentação para a
arquitetura de software pode ser observada sob a ótica da aprendizagem cooperativa. Nos
últimos 20 anos, a pesquisa em Aprendizagem Cooperativa Apoiada por Computador (CSCL
- Computer-Supported Cooperative Learning) deu origem a diversos ambientes que apóiam
os processos de aprendizagem promovidos através de esforços colaborativos. A aprendizagem
cooperativa é uma técnica com a qual os integrantes de um grupo se ajudam nos processos de
aprendizagem, atuando como parceiros entre si e com o mediador, e visando adquirir
conhecimento sobre um dado objeto (SMYSER, 1993).
As ferramentas wikis permitem criar um espaço interativo para que ocorra a troca de
conhecimento entre os integrantes de um projeto de software. O seu funcionamento pode
servir como uma forma de acesso colaborativo na criação e manutenção da documentação da
arquitetura de software, criando soluções simples para problemas complexos através da
construção de templates para catalogação dos componentes e de suas interações de maneira
colaborativa.
As wikis estabeleceram-se de forma extremamente rápida (MÖLLER, 2005). A
maioria das ferramentas wikis surgiu com a intenção de gerenciar documentos e ajudar na
colaboração de trabalhos em grupo, permitindo que os integrantes contribuíssem com novas
informações de forma rápida, fácil e prática.
Esses sistemas permitem que usuários geograficamente distribuídos ou co-presentes,
conectados via uma rede de computadores, colaborem em tempo real através de um espaço de
trabalho compartilhado (GUTWIN, STARK e GREENBERG, 1995).
A seguir são apresentados conceitos de wiki e trabalho colaborativo baseados em
wikis. São abordados também os assuntos referentes à comunicação, coordenação, cooperação
e percepção em ambientes de trabalho cooperativo, como wikis.
3.2.1 Conceitos de wikis
Leuf e Cunningham (2001) definem um wiki como "uma coleção livremente
expansível de páginas web interligadas num sistema de hipertexto para armazenar e modificar
informação - um banco de dados, onde cada página é facilmente editada por qualquer usuário
com um browser”. O princípio básico de uma ferramenta wiki é que o texto pode ser editado e
28
alterado pelos usuários a qualquer tempo sem a autorização do editor da versão anterior. Em
wikis abertos, qualquer usuário tem a liberdade de editar uma página. Já em wikis com acesso
restrito para edição, apenas usuários com permissão podem cooperar com novas informações.
O acesso às informações relevantes, como histórico de páginas, torna-se
imprescindível para que os colaboradores mantenham sob controle novas contribuições,
identifiquem as diferenças entre o novo conteúdo e o anterior, podendo fazer correções ou
restaurar a página para a versão anterior.
Uma característica relevante do ambiente wiki é a possibilidade de criação e alteração
de páginas, sem que o usuário tenha conhecimentos na área de desenvolvimento de páginas
web. De acordo com Haetinger et al (2005), normalmente, não existe qualquer revisão antes
da aceitação de cada modificação, ou seja, um artigo pode ser publicado, antes de sua
aceitação pelo responsável do projeto.
A utilização de ferramentas wikis remete a idéia de conectivismo, que de acordo com
Siemens (2004) significa: “o conectivismo é guiado pela noção de que as decisões são
baseadas em fundamentos que mudam rapidamente”. Assim, a informação obtida
anteriormente pode ser modificada criando um ambiente de aprendizagem colaborativa
através da efetiva participação dos usuários.
De acordo com Haetinger et al (2005), as ferramentas wikis proporcionam um novo
formato de trabalho de co-autoria cooperativa, de mídia hipertextual e com navegação
estruturada de forma não linear, onde cada página pode ter uma ou várias ligações a outras
páginas, utilizando uma sintaxe específica através do “padrão link”, garantindo desse modo
que todos os integrantes de um projeto possam cooperar.
O hipertexto nas ferramentas wikis pode ser definido como hipertexto cooperativo,
pois os usuários cadastrados no ambiente têm a permissão para interagir com qualquer texto,
possibilitando a construção do conhecimento entre os usuários do projeto (PRIMO e
RECUERO, 2003).
Segundo Davenport e Prusak (2004), as ferramentas de armazenamento de
conhecimento de forma colaborativa, como as wikis, ferramentas de hipertexto e groupware
que facilitam a colaboração através do compartilhamento de informações, permitem trabalho
em grupo através de recursos integrados de comunicação, cooperação e coordenação.
29
3.2.2 Wikis e o trabalho cooperativo
O ambiente computacional que implementa os processos de apoio à cooperação, e
assim possibilita o trabalho conjunto e a troca de informações, denomina-se trabalho
cooperativo apoiado por computador (CSCW – Computer Supported Cooperative Work) ou
groupware (BORGES, CAVALCANTI e CAMPOS, 1995). De acordo com Fluckiger (1995),
CSCW concentra o desenvolvimento de sistemas baseados em computador para dar suporte e
melhorar o trabalho de grupos de usuários com interesses, objetivos ou atividades comuns.
Ellis, Gibbs e Rein (1991) definem groupware como sistemas baseados em
computador que apóiam a cooperação entre um grupo de pessoas, e, assim, possibilitam o
trabalho em conjunto e a troca de informações, provendo uma interface para um ambiente
compartilhado. Através desses sistemas um grupo de pessoas pode colaborar, comunicar suas
idéias, coordenar suas atividades, resolver problemas, compartilhar informações e negociar
significados (BRINCK, 1998).
Trabalhos realizados na área de CSCW podem ser caracterizados por três grandes
desafios a serem vencidos: comunicação, coordenação e colaboração (CHANG, ZHANG e
JIANG, 2001). Os ambientes implementados baseados em CSCW devem considerar esses
desafios para prover as funcionalidades necessárias ao trabalho cooperativo.
As wikis, por terem características voltadas para a colaboração e cooperação de
conteúdos, ganham espaço como ferramentas que apóiam o trabalho cooperativo,
oportunizando as pessoas a compartilharem idéias e experiências promovendo a interatividade
e o conhecimento. A ferramenta deixou de ser apenas um modelo de indexação e formatação
de textos para ser um local com espaço para a criação de diálogos e debates (PRIMO e
RECUERO, 2003).
O trabalho cooperativo permite a complementação de capacidades, de conhecimentos
e de empenho, e a interação entre pessoas com características complementares. Um grupo tem
mais capacidade de propor idéias, levantar as vantagens e desvantagens, selecionar as viáveis
e tomar decisões (FUKS, RAPOSO e GEROSA, 2003).
No desenvolvimento de documentação para arquitetura de software esses fatores são
importantes, por permitir que os desenvolvedores e projetistas produzam informações mais
detalhadas do que se atuassem individualmente. O uso de ferramentas colaborativas
proporciona ao grupo de desenvolvedores e projetistas a percepção da real situação da
documentação do sistema, principalmente, com o acesso a ferramenta wiki que permite criar
30
documentos baseados em padrões para documentação da arquitetura, conforme descrito no
capítulo 5.
Para que ocorra o trabalho colaborativo em um grupo, é necessário que seus
integrantes se comuniquem através da troca de informações em um ambiente de cooperação, e
essas sejam gerenciadas pela coordenação. A comunicação estabelecida através das trocas de
informações gera acordos que são administrados pela coordenação, que por sua vez organiza e
dispõe as tarefas que são executadas na cooperação.
Ao cooperar os desenvolvedores têm necessidade de se comunicar para negociar e
tomar decisões sobre situações não previstas. Através da percepção, o desenvolvedor se
informa sobre o que está ocorrendo e sobre o que os outros integrantes do grupo estão
fazendo, coletando informações pertinentes para suas atividades (FUKS, RAPOSO e
GEROSA, 2003). A Figura 3 mostra a relação dos princípios de comunicação, coordenação,
cooperação e percepção, a qual norteia o processo de colaboração em um grupo de trabalho.
Figura 3: Diagrama do modelo 3C de Colaboração
A comunicação possibilita a troca de conhecimento e a negociação de tarefas. Através
da coordenação, os membros e as atividades recebem apoio em caso de conflito, perda de
comunicação e de cooperação. A cooperação é o trabalho conjunto dos membros do grupo
imbuídos na realização de uma tarefa em um ambiente compartilhado. Através de recursos de
percepção o indivíduo obtém retorno de suas ações e de seus colegas.
Comunicação
Cooperação
Coordenação
demanda
organiza as tarefas para
gera compromissos
gerenciados pela
Percepção
3.2.2.1 Comunicação
Comunicação é a ação de trocar informações para que ocorra um acordo comum entre
as idéias discutidas. De acordo com Fuks, Raposo e Gerosa (2003), na colaboração, a
comunicação é direcionada para a ação. Os integrantes de um grupo de trabalho trocam idéias,
apresentam seus argumentos com a finalidade de gerar novos conhecimentos em um
determinado contexto.
Segundo Fuks (2000), no seu princípio, comunicação era intrinsecamente ligada à
cooperação, mas com sua evolução a comunicação oportunizou novas técnicas como auto-
expressão. A interação de um grupo de trabalho depende da informação e da eficiência da
comunicação entre seus membros (MELODY, 1994).
Através da comunicação, o grupo debate pontos de vista para alinhar e refinar as
idéias, o que é fundamental para que o grupo consiga realizar tarefas interdependentes, não
completamente descritas ou que necessitem de negociação (FUSSEL et al., 1998).
As ferramentas wikis possibilitam a comunicação assíncrona entre os integrantes de
um grupo, por isso, devem permitir elementos de percepção de forma que as tarefas
cooperativas sejam coordenadas. Os elementos perceptíveis são as funcionalidades previstas
para o ambiente ou as interações que nele ocorrem, e devem se tornar conhecidos para que o
andamento do trabalho do grupo aconteça de maneira correta (ASSIS, 2000).
A comunicação assíncrona gerada pelas ferramentas wikis permite a edição
colaborativa de documentos entre os integrantes de um grupo de trabalho sem restrição de
tempo, ou seja, eles podem cooperar sempre que tiverem novas informações que oportunize
novos conhecimentos ao grupo.
3.2.2.2 Coordenação
A comunicação baseada em ação gera acordos de idéias. Para que se estabeleçam estes
acordos e se realize o trabalho colaborativo, é de fundamental importância a coordenação das
atividades. Segundo Raposo et al. (2001), a coordenação organiza o grupo para evitar que
esforços de comunicação e de cooperação sejam perdidos e que as tarefas sejam realizadas de
maneira correta e no tempo previsto.
32
A coordenação de atividades desempenhada pelo grupo é necessária para garantir o
cumprimento dos acordos estabelecidos na comunicação e a realização do trabalho
colaborativo através da soma das tarefas de cada integrante.
Um coordenador é definido com a intenção de administrar o grupo nas atividades de
cooperação. O coordenador gerencia os integrantes e tarefas e analisa o desenvolvimento dos
processos de trabalho. Alguns grupos cumprem com suas obrigações, organizando as
atividades de cooperação por área de interesse, diminuindo as informações repassadas ao
coordenador do ambiente (DRON, BOYNE e MITCHELL, 2001). Esta visão é apropriada
para grupos pequenos, coesos e com participantes competentes e comprometidos (TELES,
2004).
Nas ferramentas wikis a coordenação é mediada pelo gerente do ambiente, o qual
define as atividades para cada integrante do grupo e monitora cada interação, analisando os
conteúdos publicados.
Um ponto relevante que deve ser considerado nas ferramentas wikis é a quantidade de
conteúdos que o coordenador analisa, a fim de que as informações publicadas por seus autores
e co-autores estejam devidamente corretas. Com isso, os elementos de percepção devem ser
projetada de forma que auxilie a tomada de decisão frente algum problema na publicação de
conteúdos.
3.2.2.2 Cooperação
Cooperação é a ato de trabalhar conjuntamente em um ambiente compartilhado
buscando a troca de informações. Em um ambiente de cooperação, os integrantes de um grupo
criam e alteram documentos com o objetivo de compartilhar novos conhecimentos em um
determinado contexto (ASSIS, 2000).
O trabalho cooperativo além de viabilizar a complementação de capacidades, do
auxílio mútuo e da motivação advindos da colaboração, os novos profissionais são preparados
a se relacionar, a negociar, a se expor, a liderar, a ter responsabilidade, e a se comunicar,
coordenar e cooperar (FUKS, 2000).
De acordo com Motta e Borges (2000), as ferramentas de colaboração devem
possibilitar a avaliação dos objetos no repositório compartilhado, de modo a dar subsídio a um
sistema de recomendação.
33
As ferramentas wikis proporcionam o controle de versão, possibilitando recuperar
edições anteriores, comparar conteúdos entre versões e alterar informações. Este recurso deve
ser considerado em atividades de cooperação, pois em caso de problemas é preciso recuperar
a última versão, e ainda, identificar o autor, a data e as alterações realizadas nas páginas, a fim
de que sejam tomadas medidas de segurança ao ambiente de trabalho.
As interações do grupo são registradas no histórico de páginas, que representam as
atividades de cooperação realizadas no ambiente. Quando um colaborador está editando uma
página wiki, ela fica bloqueada para acesso simultâneo, para que não haja conflito nos dados
que serão publicados.
3.2.2.2 Percepção
Perceber é adquirir conhecimento, por meio dos sentidos, do que está acontecendo e
do que as outras pessoas estão fazendo, mesmo sem se comunicar diretamente com elas
(BRINCK e MCDANIEL, 1997). Para permitir uma colaboração eficiente, a percepção torna-
se um fator fundamental na comunicação, coordenação e cooperação de um grupo de trabalho.
Segundo Fuks e Assis (2001), perceber as atividades dos outros indivíduos é essencial para o
fluxo e naturalidade do trabalho e para diminuir as sensações de impessoalidade e distância,
comuns nos ambientes virtuais.
As informações de percepção fornecidas pelo acompanhamento da colaboração são
especialmente úteis para o coordenador do grupo, que precisa saber, quais integrantes estão
cooperando com as atividades do ambiente e como as informações são disponibilizados, a fim
de que o grupo possa adquirir novos conhecimentos.
Os integrantes de ambientes colaborativos buscam nos elementos de percepção as
informações necessárias para montar seu contexto de trabalho e identificar as intenções dos
companheiros do grupo, de maneira a fornecer ajuda quando necessário (BAKER et al.,
2001).
Os Recursos de percepção proporcionam o entendimento compartilhado. O
entendimento fornecerá elementos para a coordenação de atividades dentro do ambiente e
possibilitará a cooperação. Os elementos de percepção devem ser associados aos mecanismos
de comunicação, coordenação e cooperação, de modo que o ambiente proporcione o trabalho
colaborativo.
34
4 FERRAMENTAS WIKI
Neste capítulo são abordadas ferramentas wikis, utilizadas para apoiar o trabalho
colaborativo na web.
As ferramentas wikis possuem como característica a possibilidade de que documentos
sejam editados de forma cooperativa, utilizando uma linguagem simples, através de um
navegador web, e também a geração de novos conhecimentos de forma compartilhada em
qualquer tempo e lugar.
Entretanto, o uso incorreto dessas ferramentas pode gerar a perda de informações,
quando os integrantes do grupo não estão envolvidos no processo de cooperação,
comunicação e coordenação, que são fundamentais para o trabalho colaborativo.
A seguir apresentam-se algumas ferramentas wikis que apóiam o trabalho
colaborativo, permitindo que integrantes do grupo possam cooperar na edição de documentos.
4.1 TWiki
O Twiki é uma ferramenta de escrita colaborativa na WEB, que permite a interação de
várias pessoas, compartilhando informações em um processo de cooperação em grupo.
Através do Twiki, é possível desenvolver documentação em formato de hipertexto através da
web, de uma forma dinâmica e rápida.
Para que a colaboração ocorra, é necessário que a ferramenta possua características que
facilitem a interação entre os usuários presentes nesse ambiente e forneçam serviços para
comunicação, cooperação e coordenação.
Segundo Schmitt (2006), mesmo que o ambiente seja extremamente útil para o
trabalho colaborativo e possua uma interface amigável para que os participantes possam
interagir na construção de conteúdos, existe uma deficiência no que diz respeito às atividades
de coordenação e comunicação. Isto se explica porque a idéia original da ferramenta Twiki é,
justamente, permitir uma construção absolutamente igualitária e dinâmica de hipertextos. Já
na última versão, a ferramenta contempla os serviços de comunicação, como por exemplo,
mensagens através de email e comentários adicionados no perfil de cada usuário.
Na ferramenta são permitidos vários acessos concorrentes a uma página, o que gera
um armazenamento das alterações feitas simultaneamente. No entanto, os participantes não
podem decidir qual é o conteúdo mais adequado, ou se a página deve ser utilizada por mais de
35
um usuário ao mesmo tempo. Assim, uma página editada por mais de um usuário deve ser
analisada, afim de que se obtenha uma solução do conteúdo publicado.
O controle de acesso à página no Twiki permite que se definam, para cada página, os
usuários que podem modificá-la ou visualizá-la. Essa restrição é feita por comentários textuais
dentro da própria edição da página e depende da criação de usuários e da definição de grupos,
feita pelo administrador, como pode ser visualizado na Figura 4.
Figura 4: Tela de grupos da Twiki da Universidade Federal da Bahia (UFBA)
Cada membro do ambiente Twiki possui sua própria lista sobre quais são os membros
desse grupo, a cada admissão de um novo integrante, ou exclusão de um membro, essa lista é
atualizada e as informações são disponibilizadas para os integrantes do grupo através do
serviço de WebNotify que se encarregará de repassar o email aos usuários com as devidas
modificações, sem a necessidade de conferir se algo mudou.
O serviço de WebNotify, pode ser visto como o coordenador das atividades realizadas
pelo grupo no ambiente wiki, tanto na atualização dos membros dos grupos quanto na edição
ou exclusão de conteúdos, garantindo que as tarefas de cooperação sejam enviadas à todos
integrantes. A comunicação é mediada por troca assíncrona de mensagens textuais de correio
eletrônico e comentários. Já a cooperação acontece na edição colaborativa de uma página
wiki, buscando a troca de informações de forma compartilhada.
Outra característica do Twiki é o recurso de modelos que é utilizado para desenvolver
uma versão multi-linguagem da ferramenta a fim de atender a diversidade de usuários com
36
idiomas diferentes. Assim, o ambiente permite a personalização da interface de acordo com o
idioma escolhido, proporcionando aos usuários mais segurança no compartilhamento de
informações.
4.2 MediaWiki
A Mediawiki tem um conjunto de características que englobam a possibilidade de
geração automática de links, a edição do conteúdo por qualquer usuário, a existência de regras
de formatação de texto e de hiperlinks para navegação (PONTES, SOUZA e BARBOSA,
2005). Também possui alguns mecanismos de defesa, onde o administrador do sistema pode
restringir a leitura ou edição de conteúdo a grupos específicos de usuários, bem como o
bloqueio de acesso por determinados endereços IP.
De acordo com Ebersbach et al (2005), a Mediawiki é um software livre com licença
GNU GPL
1
que tem como uma de suas principais características, a facilidade de uso, até
mesmo por usuários sem conhecimento em desenvolvimento de páginas web.
A ferramenta apresenta características relevantes de segurança, como histórico de
página que contém informação sobre a data, a hora, o nome do usuário e o IP de acesso,
relativas a todas as alterações realizadas, detalhadas por página e por autor; visualização da
diferença entre quaisquer versões de páginas e controle de permissões para os diferentes tipos
de usuários ou grupos de usuários.
Quando o usuário se registra em um ambiente wiki é criada uma conta de acesso, que
ao cooperar, tanto na forma de criação de novas páginas ou na alteração das já existentes, é
armazenado seu perfil pelo controle de versões que gera um histórico de todas as
contribuições realizadas por usuário, e ainda, possibilita a recuperação da última versão caso
as informações sejam deletadas.
A partir da autenticação o controle de versão é quem se encarregará de armazenar
todas as interações dos usuários com o ambiente, disponibilizando informações ao grupo pelo
histórico de páginas.
A Mediawiki oferece a possibilidade dos usuários cadastrados criarem e editarem suas
páginas e alterarem outras páginas, contribuindo com novas informações. Ao criarem uma
1
GNU General Public License (Licença Pública Geral), GNU GPL ou simplesmente GPL, é a designação da
licença para software livre idealizada por Richard Stallman no final da década de 1980, no âmbito do projeto
GNU da Free Software Foundation. A GPL é a licença com maior utilização por parte de projetos de software
livre.
37
nova conta, cada usuário cadastrado no sistema tem permissão para utilizar funcionalidades
específicas, como possuir um perfil próprio, criar filtros específicos e ter um maior controle
sobre seus conteúdos de interesse. Para cadastrar uma nova conta de usuário deve selecionar a
opção Login/create account, conforme mostrado na Figura 5.
Figura 5: Tela de criação de usuário
Após a criação da conta e da definição de suas preferências de usabilidade, o usuário
está habilitado para cooperar com o ambiente, produzindo novos conhecimentos ao grupo de
trabalho.
Para maior segurança das informações publicadas, a Mediawiki, permite a restrição de
acesso à criação de contas através de linhas de código implementadas na configuração da
ferramenta, a fim de que impossibilite a entrada de intrusos. O administrador se
responsabilizará em cadastrar todos os usuários no banco de dados do ambiente de maneira a
proporcioná-los mais segurança.
Embora que a Mediawiki forneça recursos de segurança na criação de contas, trazendo
mais tranqüilidade aos usuários do grupo, não traz certeza da possibilidade de invasão por
usuários maliciosos, sendo necessário o uso de ferramentas específicas.
4.3 SnipSnap
A SnipSnap é um software livre desenvolvido em Java e disponibilizado sob licença
GPL. A ferramenta é expansível por meio de macros e filtros. Os macros são extensões
especiais para formatação de tabelas e códigos fontes, como por exemplo, definição dos
parâmetros de exibição de um arquivo de imagens. Já os filtros são recursos utilizados para
formatação de textos, como criação de títulos, subtítulos, links, entre outros.
A ferramenta wiki, SnipSnap, é um projeto realizado pelo instituto Fraunhofer
Gesellschaft, que tem como objetivo o desenvolvimento de um ambiente que permita a edição
colaborativa de documentos em grupo, contemplando as características de comunicação,
cooperação e coordenação abordadas no CSCW.
Os serviços de comunicação, como post comment, são mostrados em todas as páginas
do ambiente, permitindo que os usuários cadastrados possam incluir seus comentários, com a
intenção de sugerir novas idéias. Os comentários oferecem informações de percepção para os
outros membros do grupo ou para o próprio criador da anotação. O uso desse recurso permite
que os usuários saibam quem interagiu, quando ocorreu essa interação e quem é o responsável
por uma determinada ação.
Outro elemento de percepção disponível na ferramenta é o histórico de página, que
armazena informações referentes às tarefas de cooperação realizadas pelos usuários em uma
determinada página do ambiente, como pode ser visualizado na Figura 6.
Figura 6: Tela do histórico de página do ambiente TECWEB.
O ambiente TECWEB, gerado pela ferramenta SnipSnap, possibilita a aquisição de
conhecimento por meio da percepção das atividades de cooperação dos usuários, buscando
assim, coordenar as interações e tornar o trabalho em grupo mais participativo. O coordenador
39
garante que os compromissos feitos durante o processo de comunicação sejam cumpridos, de
forma que cada contribuição proporcione novos conhecimentos ao grupo.
A SnipSnap oferece funcionalidades para editar e exibir a estrutura e o conteúdo de
documentos no ambiente, e para notificar o usuário através de informações de percepção,
como por exemplo, restrição de acesso simultâneo na edição de páginas, permitindo que não
haja conflito na publicação dos conteúdos.
4.3 XWiki
A Xwiki é um software livre para edição colaborativa de documentos na web,
construída a partir de componentes que definem os recursos de comunicação, cooperação,
coordenação e percepção, permitindo o trabalho colaborativo.
A ferramenta Xwiki oferece aos usuários à capacidade de desenvolver um ambiente
colaborativo através de suas características básicas, como edição de páginas, controle de
versão, administração de direitos, organização de documentos por domínio, uso de interface
de programação de aplicativos (API), histórico de documentos, anexos de arquivos, pesquisa,
adição de modelos para a interface do ambiente, e estendê-la através de plugins, conforme
mostrado na Figura 7.
Figura 7: Tela principal da ferramenta Xwiki.
40
Os usuários do ambiente colaborativo, Xwiki, buscam nos elementos de percepção,
como controle de versão e administração de direitos, informações claras sobre as atividades
de cooperação e sobre as restrições de acesso de usuários e de grupos.
O histórico gerado pelo controle de versão possibilita o rastreamento do usuário
através da observação de suas ações no ambiente, sendo possível saber suas informações
pessoais e as ações executadas pelo mesmo durante a interação com a página wiki.
Quando o usuário faz uma requisição de colaboração a uma página que tem restrição
para edição, deverá encaminhar ao coordenador do grupo uma solicitação de acesso para que
possa cooperar com novos conteúdos. O coordenador utilizando o recurso, administração de
direitos, cadastra as preferências do usuário selecionando o tipo de usuário e o grupo que fará
parte, e ainda, selecionará o nível de permissão concedido a eles, como mostrado na Figura 8.
Figura 8: Tela de administração de direitos da wiki.
Utilizando este recurso será possível que os usuários conheçam a descrição das regras
impostas pelo ambiente wiki, informando quais são os direitos dos usuários e dos grupos,
proporcionando assim, mais segurança às informações.
Para possibilitar a coordenação do grupo são necessárias informações sobre as
cooperações dos usuários com o ambiente, armazenadas pelo controle de versão. O
acompanhamento da participação é necessário para o coordenador monitorar o andamento das
atividades de modo a intervir quando necessário e para os usuários compararem e ajustarem
suas contribuições.
A cooperação através da edição de página viabiliza que os usuários compartilhem
idéias e se comuniquem na obtenção de um objetivo comum, produzindo resultados
41
satisfatórios no desempenho das tarefas propostas pelo grupo. As tarefas originam-se dos
acordos estabelecidos durante a comunicação, devendo ser cumpridas pela cooperação entre
os usuários e retornadas por elementos de percepção.
Através dos elementos de percepção oferecidos pelo ambiente Xwiki, eventos
importantes, como atividades de cooperação e regras de acesso podem ser percebidas e
interpretadas pelos usuários, sem que haja descontinuidade no processo de colaboração. O
acesso a essas informações, torna-se imprescindível para que o coordenador e os usuários
possam conhecer os integrantes e as tarefas que desempenham.
As informações armazenadas em uma página wiki devem ser mantidas e gerenciadas
apenas por usuários que tenham permissão e que sejam de confiança do grupo. Isso se deve de
modo a não infringir os conteúdos publicados.
O Xwiki oferece uma interface que disponibiliza recursos, como wysiwyg, objects,
class, access rights e history na edição de uma página wiki, conforme ilustrado na Figura 9.
Figura 9: Tela de edição de página
Nessa figura pode-se observar que: 1) uma página wiki no modo de edição
disponibiliza elementos de percepção importantes para a comunicação, coordenação e
cooperação entre o grupo de trabalho. 2) wysiwyg dispõe de uma interface com alguns
recursos de formatação de um editor comum. 3) objects e class oferecem um conjunto de
propriedades que adicionam informação a uma página wiki, como por exemplo, direitos de
segurança. 4) access rights mostra a configuração dos direitos de acesso para usuários e
grupos. 5) history apresenta os registros de interação dos usuários com a página wiki.
O serviço de pesquisa, full-text search, permite que benefícios sejam oferecidos aos
usuários, como a possibilidade de mostrá-los o nome da página referenciado pela busca, a
42
organização por domínio de conteúdo, configurado através do recurso spaces, a data de
atualização e o nome do último usuário que contribuiu.
O recurso, Space Rights, permite que os usuários organizem seus documentos por
domínio de conteúdo, facilitando a administração das informações e dos direitos de usuários e
grupos. Através desse recurso é possível cadastrar quais usuários e grupos terão acesso a um
determinado domínio do ambiente, como mostrado na Figura 10.
Figura 10: Tela de edição de direitos de acesso, Space Rights.
Várias vantagens são apresentadas através do recurso, Space Rights: i) o usuário fica
ciente sobre quais usuários e grupos fazem parte de cada domínio e quais são suas permissões;
ii) inspira mais confiabilidade aos usuários que, ao tomarem conhecimento de que o ambiente
possui regras de proteção, se sentem mais seguros para publicarem suas idéias, e iii) impede
que usuários não autorizados possam editar ou alterar conteúdos.
Todas as ferramentas wikis apresentadas neste capítulo, se utilizadas corretamente
podem permitir o compartilhamento de informações em um ambiente de trabalho colaborativo
mediadas pelos elementos de comunicação, cooperação, coordenação e percepção.
Nos próximos capítulos serão apresentados os trabalhos desenvolvidos e os resultados
obtidos, tendo como base a pesquisa bibliográfica, de modo a desenvolver trabalhos
relevantes à documentação da arquitetura de sistemas e frameworks para processamento e
análise de imagens.
43
5 CONSTRUINDO PADRÕES DE DOCUMENTAÇÃO DA
ARQUITETURA DE SOFTWARE
A partir de conclusões obtidas através de pesquisas realizadas em documentação de
software, foi possível notar que a maioria das ferramentas para esse fim, não define Padrões
com regras claras a um domínio específico de aplicação, tornando-as muito genéricas na visão
dos projetistas de software.
Merson (2000) relata que os engenheiros de software possuem experiência no
desenvolvimento de software, conhecimento em tecnologias e design patterns, mas pecam
pelo fato de não criarem e publicarem a documentação da arquitetura de software de forma
adequada. Ainda, sua pesquisa demonstra a importância da criação de templates de
documentação da arquitetura que atendam às necessidades de cada domínio de aplicação e do
princípio básico, o qual define que a documentação da arquitetura deve ser baseada em visões.
Um trabalho feito pela equipe de pesquisadores do Software Engineering Institute
mostra que para documentar uma arquitetura em camadas é necessário catalogar as
propriedades dos componentes e suas relações (BACHMANN et al., 2000).
Com base nessas pesquisas, ressalta-se que tais documentos informem aos projetistas
regras claras e específicas ao domínio do software. Também, devem fornecer as
características relevantes de cada componente e suas interações no contexto de
desenvolvimento da arquitetura do sistema.
Devido a isso, é proposta uma padronização para a documentação da arquitetura de
sistemas e frameworks para processamento e análise de imagens, de maneira que possibilite
os projetistas documentarem e publicarem suas arquiteturas de forma clara e objetiva com o
propósito de reuso. A criação desses Padrões foi baseada na visão lógica e de caso de uso da
UML, capítulo 3.
Para padronizar a documentação foram utilizados Padrões, que de acordo com Borches
(2000), podem ser compreendidos como uma forma de armazenar e disponibilizar
conhecimento por meio de textos e esboços em um formato estruturado, cuja solução é de
sucesso já que os mesmos podem ser aplicados em problemas comuns em um determinado
contexto. Gamma et al. (1995) relata que os padrões de projeto capturam soluções que foram
criadas e implementadas ao longo do tempo. Para Alexander, Ishikawa e Silverstein (1977)
padrão é uma solução de sucesso para um problema recorrente em um determinado contexto.
Coplien e Harrison (2004) apresentam o padrão como uma configuração estrutural recorrente
que resolve um problema em um determinado contexto.
44
Os padrões de documentação da arquitetura, desenvolvidos neste trabalho, abordam
assuntos referentes ao modelo de arquitetura em camadas, isto é, mostram as características de
reuso relevantes dos componentes e suas interações na construção da modelagem da
arquitetura.
5.1 Padrões e suas características
Os padrões são utilizados em várias abordagens e definidos por diferentes autores em
suas respectivas áreas de atuação, no entanto todas as definições mostram um principal
objetivo para os padrões: o seu reuso (LOBATO e ZORZO, 2007b).
Para que determinadas regras venham a ser um padrão, essas devem apresentar usos
conhecidos que comprovem sua eficácia na resolução do problema (OLIVEIRA, BALBY e
GIRARDI, 2004). Dessa forma, o objetivo dos padrões é apresentar um problema e propor a
solução, o contexto no qual o problema ocorre, restrições que levam à diferentes
considerações durante a elaboração da solução e as conseqüências de uso do padrão,
documentando a essência da solução, para que essa possa ser utilizada inúmeras vezes em
situações similares.
Fazendo uso de padrões, neste caso, de documentação da arquitetura, ocorre um ganho
no desenvolvimento de padronização de documentos para a arquitetura de sistemas e
frameworks para processamento e análise de imagens, já que as soluções encontram-se
desenvolvidas e comprovadas suas relevâncias. Esses poderão ser seguidos, permitindo uma
otimização de tempo na criação de documentação gerado pelos desenvolvedores, uma vez que
as regras são claras e de fácil entendimento.
Com a reutilização dos padrões, aumenta-se a qualidade da documentação da
arquitetura de sistemas, já que as soluções foram elaboradas frente a um problema recorrente,
comprovadas e testadas, diminuindo o risco de construir uma documentação ineficiente aos
desenvolvedores.
5.2 Metodologia para formatação dos padrões
Na pesquisa realizada sobre documentação da arquitetura de sistemas e frameworks
para processamento e análise de imagens, foi observado que algumas visões arquiteturais não
tinham sido encontradas na padronização da documentação. Baseado nessa observação, para a
45
definição dos padrões foram utilizados algumas dessas visões a fim de definir uma
documentação que apresente regras claras aos desenvolvedores de software.
O formato e estilo dos padrões foram baseados na “Linguagem de Padrões para escrita
de Padrões” de Meszaros e Doble (1996), onde é evidenciado que os padrões são mais fáceis
de entender e aplicar quando alguns elementos estão presentes no seguinte formato, como:
• Nome: descreve um nome que referencia o objetivo principal do padrão;
• Contexto: descreve em que circunstâncias o problema ocorre;
• Problema: descreve o problema que o padrão soluciona;
• Forças: descreve as considerações positivas e negativas que influenciam o uso do
padrão;
• Solução: descreve claramente o que é necessário para resolver o problema;
• Conseqüências: descreve as conclusões da aplicabilidade do padrão;
• Usos Conhecidos: descreve exemplos conhecidos da aplicação do padrão.
Com a utilização desses padrões, os desenvolvedores sentem-se mais seguros ao
criarem a documentação de suas arquiteturas, uma vez que possuem informações bem claras e
objetivas do que catalogar.
5.3 Catálogo de padrões definidos.
Os padrões definidos foram organizados de acordo com as notações da visão lógica e
de caso de uso da UML, formando o catálogo de padronização para a documentação da
arquitetura. A organização desses Padrões pode ser visualizada na Figura 11.
Figura 11: Definição dos Padrões para Documentação da Arquitetura
1 - Nome: Padrão Documentação de Componentes de Software
Contexto:
A documentação das técnicas de processamento e análise de imagens deve abordar as
características de reuso dos componentes, de forma a mostrar quais são os problemas
encontrados neste domínio e como as soluções são aplicadas.
Problema:
Como documentar componentes de sistemas e frameworks para processamento e análise de
imagens especificando as características de reuso?
Forças:
1. A área de processamento e análise de imagens apresenta vários problemas, como
suavização de imagens ruidosas, detecção de bordas e correção de iluminação, entre
outros, que precisa utilizar técnicas de processamento e análise de imagens com o objetivo
de resolvê-las. Dessa forma, é de vital importância a documentação detalhada de seus
componentes, à medida que os projetistas necessitam reutilizá-los;
2. Os componentes de software para processamento e análise de imagens de imagens devem
ser bem documentados, com o intuito de auxiliar o projetista a compreendê-los e utilizá-
Visão Lógica da UML
1. Padrão Documentação de Componentes de
Software
2.Padrão Documentação da Interação entre
Componentes
3. Padrão
Documentação da Interface de acesso entre
Componentes
4. Padrão Documentação de Pacotes
Visão de Caso de Uso da UML
5. Padrão Documentação de Caso de Uso
47
los em outras aplicações que precisam implementar técnicas de processamento e análise
de imagens. Na documentação dos componentes é importante constar características de
reuso, ou seja, um conjunto de informações que descreve o problema, a funcionalidade do
componente, atributos da imagem fonte, operações sobre imagens, parâmetros de entrada
do componente, interface de acesso, métodos matemático, dentre outros;
3. As técnicas de processamento e análise de imagens estão baseadas em métodos
matemáticos, os quais precisam ser considerados na documentação, uma vez que, definem
as operações de aplicabilidade da técnica;
4. Quanto mais complexas são as técnicas de processamento e análise de imagens, mais
difícil se torna a sua documentação quando não se têm uma padronização específica para
o domínio da aplicação.
Solução:
Defina o problema encontrado em imagens digitais bem como a técnica de processamento e
análise de imagem utilizada para resolvê-lo. É importante ainda documentar as características
de reuso do componente, tais como: nome, funcionalidade, interface de acesso dos
componentes, operadores do método/técnica, parâmetros de entrada da técnica, atributos da
imagem fonte, métodos matemáticos, atributo da imagem resultado, resultado da aplicação da
técnica, de modo que o projetista possa compreender melhor sua funcionalidade.
A descrição abordada na Tabela 1, mostra como é aplicada a solução para o problema
de documentação de componentes de software para área de processamento e análise de
imagens.
Documentação de Componentes
Definição do problema em imagens:
Realce de bordas
Técnica de processamento de imagens:
Segmentação de imagens por detecção de bordas
Nome do componente:
MethodSegEdgeDetection
48
Funcionalidade do componente:
O componente executa a segmentação de imagens digitais baseado na detecção
de contornos. Essa técnica utiliza máscaras de convoluções (kernels) para detectar as
bordas da imagem. Para que essa detecção ocorra é necessário executar duas
convoluções na imagem, sendo que a primeira detecta as bordas horizontais e a segunda
detecta as bordas verticais. Após a aplicação dessas máscaras, um processo de
limiarização global é executado com o objetivo de definir claramente o que é borda e o
que é plano de fundo da imagem.
Interface de acesso:
MethodInterface
Operadores do método/técnica:
O método utiliza operadores de gradiente, como Robert, Sobel, Prewitt,
FreiAndChen.
Parâmetros de entrada da técnica:
(0): Integer - Flag que indica o tipo de máscara que será utilizada
- (0) RobertsSegmentation (3x3)
- (1) SobelSegmentation (3x3)
- (2) PrewittSegmentation (3x3)
- (3) FreiAndChenSegmentation (3x3)
(1): Integer - Threshold (Limiar)
Atributo da imagem fonte:
(0): PlanarImage - imagem a ser segmentada
Métodos matemáticos
ImagemDestino(x,y) = (Imagem1(x,y))² + (Imagem2(x,y))²
Atributo da imagem resultado
Tabela 2: Exemplo da Aplicação do Padrão 1
Conseqüências:
Com a documentação das características de reuso dos componentes o projetista torna-se mais
confiante em relação às soluções aplicadas a certos problemas e a usabilidade em outros
sistemas de mesmo domínio.
Usos conhecidos:
O framework Athena de Freitas (2006) e o sistema Arthemis
2
disponibilizam aos projetistas a
documentação dos componentes, a qual referencia soluções para problemas recorrentes na
área de imagens.
2
Software de Processamento e Análise de Imagens em desenvolvimento pelo GPIM – Grupo de Processamento
de Informações Multimídia – Universidade Federal de Santa Maria.
49
2 – Nome: Padrão Documentação da Interação entre Componentes
Contexto:
Na modelagem da arquitetura em camadas de sistemas e frameworks para processamento e
análise de imagens é de fundamental relevância documentar as mensagens de comunicação
entre os componentes, pois, é através delas que o desenvolvedor irá entender o funcionamento
do sistema.
Problema:
Como documentar as técnicas de processamento e análise de imagens através da especificação
das mensagens de interação entre componentes, representadas no diagrama de comunicação
da UML?
Forças:
1. Na documentação da interação entre as camadas de uma arquitetura de sistemas e
frameworks para processamento e análise de imagens, é possível registrar as mensagens
de comunicação entre os componentes pertencentes às camadas distintas da arquitetura;
2. A documentação do fluxo de controle das técnicas de processamento e análise de imagens
permite ao desenvolvedor entender seu processo de funcionamento, através da
especificação dos componentes participantes e das mensagens de execução de operações
entre os componentes;
3. As mensagens ilustradas no diagrama de comunicação devem ser bem documentadas, uma
vez que, são elas que conduzem as operações que os componentes devem executar para a
realização das técnicas de processamento e análise de imagens;
4. A utilização do Padrão de documentação da arquitetura possibilita aos desenvolvedores,
regras claras do que é necessário para catalogar o funcionamento das técnicas de
processamento e análise de imagens, facilitando assim, a criação de documentos
relevantes do sistema.
Solução:
As atividades descritas abaixo são baseadas no diagrama de comunicação da UML, que ilustra
a interação dos componentes, através das mensagens de comunicação do fluxo de controle,
conectando os componentes participantes através das operações solicitadas.
1. Definir o nome da técnica de processamento e análise de imagens;
2. Citar o caso de uso da funcionalidade e nomeá-lo;
50
Documentação da Interação entre os Componentes
Técnica de processamento e análise de imagens:
Segmentação de imagem por detecção de bordas
Definição do caso de uso:
Segmentar por contorno de bordas
Ator da aplicação da técnica:
Usuários de sistemas de processamento e análise de imagens
Fluxo de controle:
O componente Nome envia a mensagem:
Número da mensagem: mensagem (parâmetro) para o componente Nome
Fluxo 1:
O componente principal envia a mensagem:
1: instancia()para o componente guiprincipal;
Fluxo 2:
O componente guiprincipal envia uma mensagem:
2: adicionaMenu(“AbrirArquivo”) para ele mesmo;
Fluxo 2.1 e 2.2:
O componente guiprincipal envia a mensagem:
2.1: escolheComponente(1)para o componente strategyComponente;
2.2: principalAbrir() para o componente principalAbrirArquivo;
Fluxo 3 e 3.1:
O componente principalAbrirArquivo envia a mensagem:
3: principalExibirImagem(imagem,diretorio)
para o componente
principalExibirImagem;
3.1: instancia() para o componente guiExibirImagem;
Fluxo 3.2:
O componente guiExibirImagem envia a mensagem:
3.2: atualizaImagem(imagem) para o componente
acessoCamadaInferior;
3. Especificar o ator do cenário de caso de uso;
4. Elencar os componentes e suas mensagens de interação com outros componentes na
realização de uma funcionalidade especificada no caso de uso.
Aplicação do Padrão:
51
Fluxo 4, 4.1 e 4.2:
O componente guiprincipal envia a mensagem:
4: adicionaMenu(“Segmentação por contornos”) para ele mesmo;
4.1: escolheComponente(3) para o componente strategyComponente;
4.2: principalGerarMascara() para o componente
principalGeraMascara;
Fluxo 5:
O componente principalGeraMascara envia a mensagem:
5: instancia() para o componente guiGerarMascara;
Fluxo 6:
O componente guiGerarMascara envia a mensagem:
6: atualizaDadosEntrada(tamanho, tipo, limiar) para o
componente acessoCamadaInferior;
Fluxo 7:
O componente componenteSegmentacaoContorno envia a mensagem:
7: getParametros() para o componente acessoCamadaInferior;
7.1: getImagem() para o componente acessoCamadaInferior;
7.2: executaSegmentacao() para ele mesmo
7.3: setImagem(resultado) para o componente
acessoCamadaInferior;
Fluxo 8:
O componente acessoCamadaInferior envia a mensagem:
8: avisaObserver(resultado) para o componente observer.
Tabela 3: Exemplo da Aplicação do Padrão 2
Conseqüências:
Com a utilização da documentação da interação entre os componentes, os projetistas ficam
mais seguros quanto ao funcionamento das técnicas de tratamento de imagem, uma vez que as
mensagens dos fluxos de controle definem as operações entre os componentes.
Usos conhecidos:
O framework Athena de Freitas (2006) e os sistemas Arthemis e MeSegHi de Lourega (2006)
utilizam a documentação da interação entre os componentes para registrarem a interação entre
os componentes que compõem as camadas da arquitetura.
52
3- Nome: Padrão Documentação da Interface de acesso entre Componentes
Contexto:
Atualmente, alguns desenvolvedores de sistemas e framewok para processamento e análise de
imagem estão utilizando técnicas de desenvolvimento baseado em componentes nos seus
projetos arquiteturais. Com isso, a documentação da interface entre os componentes se faz
necessária, pois é por meio dela que ocorre o acesso de novos componentes ao sistema.
Problema:
Como documentar a interface entre os componentes de sistemas para processamento e análise
de imagens especificando as características dos dados de acesso?
Forças:
1. O Uso da interface de acesso entre componentes na arquitetura em camadas de sistemas
para processamento e análise de imagens possibilita que os projetistas conheçam apenas o
componente e sua interface para implementar os algoritmos, ao invés, de entender toda a
lógica do sistema. Na documentação da interface de acesso entre os componentes é
importante constar características dos dados de acesso, ou seja, um conjunto de
informações que descreve a funcionalidade da interface, domínio da aplicação na área de
imagens, atributos da interface no âmbito de imagens, parâmetros das operações, dentre
outros;
2. A documentação da interface de acesso entre os componentes, tem por objetivo, auxiliar o
projetista a compreender como integrar os algoritmos das técnicas de processamento e
análise de imagens ao sistema, de forma, clara e padronizada;
3. Os parâmetros de entrada da interface de acesso entre os componentes devem ser bem
documentados, uma vez que, é através deles que os projetistas irão instanciar os dados
para implementar os algoritmos de processamento e análise de imagens.
Solução:
A solução é definida pelos seguintes passos:
1. Definir o nome da interface de acesso;
2. Na descrição da funcionalidade da interface, deve constar seu objetivo e sua
aplicabilidade;
3. Especificar o domínio de aplicação na área de imagens;
53
Documentação da Interface de acesso entre os Componentes
Nome da interface de acesso: acessoCamadaInferior
Funcionalidade da interface de acesso: A classe acessoCamadaInferior tem o
objetivo de prover uma interface de acesso aos componentes do Athena, um framework
para a construção de interfaces humano-computador no domínio da segmentação de
imagens. Com essa interface evita-se que o desenvolvedor, ao utilizar o Athena, tenha
que entender toda a hierarquia de classes do framework. Além disso, por meio dessa
interface o desenvolvedor acessa os dados de entrada necessários aos algoritmos de
segmentação e armazena a imagem resultado, a qual será atualizada pelo componente
exibirImagem.
Domínio da aplicação na área de imagens: Interfaces gráficas de aplicações que
envolvem a segmentação de imagens em suas soluções.
Atributos da interface de acesso e suas funcionalidades:
imagem (PlanarImage): armazena a imagem acessada pelo usuário;
parametrosEntrada (Vector): contem os parâmetros de entrada para os
algoritmos de segmentação.
Nome, parâmetros e funcionalidades das Operações:
avisaObserver(PlanarImage):void → método que observa se o
parâmetro imagem da classe acessoCamadaInferior foi alterado. Caso
afirmativo, esse método solicita ao componente exibirImagem que atualize a imagem
corrente;
getImagem():void → método utilizado para acessar o atributo imagem da
classe acessoCamadaInferior;
getParametros():Object → método que acessa os parâmetros de entrada
necessários aos algoritmos de segmentação;
setImagem(PlanarImage) → método que armazena a imagem resultante do
processo de segmentação na classe acessoCamadaInferior;
setParametros()→ método que armazena os parâmetros de entrada dos
algoritmos de segmentação no vetor parametrosEntrada da classe
acessoCamadaInferior.
4. Descrever o nome, parâmetro e funcionalidade das operações.
Aplicação do Padrão:
Tabela 4: Exemplo da Aplicação do Padrão 3
Conseqüências:
A documentação da interface de acesso entre componentes, no domínio de imagens,
possibilita ao projetista conhecer a área de aplicabilidade, sua funcionalidade, suas operações,
como também, a forma de interligar o componente ao sistema por meio de serviços da
interface.
54
Usos conhecidos:
O framework Athena de Freitas (2006) e os sistemas Arthemis e MeSegHi de Lourega (2006)
utilizam a documentação da interface de acesso entre os componentes para registrarem as
operações de contrato de serviço entre os componentes.
4- Nome: Padrão Documentação de Pacotes
Contexto:
O diagrama de pacotes da UML expressa a hierarquia dos componentes, organizadas
semanticamente em grupos. Dessa forma, os componentes de sistemas para processamento e
análise de imagens, pertencentes a uma mesma camada da arquitetura podem fazer parte de
pacotes distintos em função de sua semântica.
Problema:
Como documentar as técnicas de processamento e análise de imagens, abordando a estrutura
de informações contidas em um diagrama de pacotes?
Forças:
1. A documentação através de diagramas de pacotes é utilizada para modelar a arquitetura de
sistemas para processamento e análise de imagens, isto é, organizar hierarquicamente os
componentes semanticamente relacionados no mesmo grupo;
2. Na documentação de pacotes de sistemas para processamento e análise de imagens, é
possível registrar como é estruturada a organização dos componentes abordada em uma
arquitetura em camadas;
3. As características dos pacotes, tais como: domínio da aplicação do pacote, tipo do
elemento, nome do elemento, descrição do domínio do elemento devem ser bem
documentadas, com o intuito de disponibilizar aos projetistas o registro da aplicabilidade
do pacote e o domínio de seus elementos pertencentes à arquitetura de sistemas para
processamento e análise de imagens.
Solução:
A solução constitui-se nas seguintes etapas:
1. Especificar o nome da camada da arquitetura;
2. Definir o nome do pacote principal;
55
Documentação de Pacotes
Nome da camada da arquitetura: Aplicação – segunda camada
Nome do pacote principal: algebra
Domínio da aplicação do pacote: Métodos algébricos utilizados em operações entre
imagens.
O pacote Nome do pacote:
Tipo do elemento / Nome do elemento: descrição do domínio de aplicação
O pacote algebra:
pacote set: Neste pacote contém métodos de operações de conjunto aplicadas entre
imagens, tais como diferença, media, negação, produto e histograma;
pacote geometry: Neste pacote contém métodos de operações geométricas
aplicadas na imagem, como operação de escala;
pacote point: Neste pacote contém métodos de operações ponto a ponto aplicadas
na imagem, como operação de brilho e da Look-up table.
3. Descrever a área de domínio do pacote;
4. Criar a estrutura de organização do pacote nomeado na etapa 2;
5. Adicionar os tipos de elementos evidenciando o nome e o domínio de aplicabilidade.
Aplicação do Padrão:
Tabela 5: Exemplo da Aplicação do Padrão 4
Conseqüências:
Na documentação de pacotes lógicos no domínio de processamento e análise de imagens, é
permitido ao desenvolvedor catalogar a organização dos pacotes e dos elementos que os
constituí, criando assim, uma estrutura hierárquica dos componentes utilizados na modelagem
do sistema.
Usos conhecidos:
O framework Athena de Freitas (2006) e o sistema Arthemis utilizam o “Padrão
Documentação de Pacotes” para registrar a organização hierárquica dos pacotes que fazem
parte de seus projetos arquiteturais.
56
5- Nome: Padrão Documentação de Casos de Uso
Contexto:
A documentação dos casos de uso dos requisitos funcionais de sistemas para processamento e
análise de imagens descreve a aplicabilidade das funcionalidades observada por algum ator, e
também, expressa os fluxos de eventos que representam uma seqüência de ações que
apresentam as etapas de execução dos casos de uso da aplicação.
Problema:
Como documentar os requisitos funcionais das técnicas de processamento e análise de
imagens, através da especificação dos casos de uso, o qual descreve o comportamento do
sistema em termos de seqüências de ações.
Forças:
1. Na documentação dos casos de uso de sistemas para processamento e análise de imagens,
é possível registrar os fluxos de eventos referentes à produção de um resultado coerente
conforme observação do ator. Assim, é construído um conjunto de situações de sucesso e
de erros nas interações entre os atores e as funcionalidades da aplicação que são
respectivamente, denominados de fluxo principal e fluxo secundário;
2. Os cenários ilustrados pelos fluxos de eventos dos casos de uso devem ser bem
documentados, uma vez que, são eles que conduzem a seqüência de ações de interação
entre o ator e a técnica de processamento e análise de imagens.
Solução:
A solução aborda as seguintes etapas:
1. Criar um caso de uso que defina a funcionalidade e nomeá-lo;
2. Citar as pós-condições definidas na conclusão do caso de uso;
3. Adicionar as atividades selecionadas no fluxo principal;
4. Definir as atividades elencadas no fluxo secundário.
57
Aplicação do Padrão:
Tabela 6: Exemplo da Aplicação do Padrão 5
Conseqüências:
A documentação dos casos de uso de sistemas para processamento e análise de imagens
contém informações sobre um conjunto de cenários de sucesso e de situações previstas que
ilustram os atores interagindo com as funcionalidades do sistema.
Usos conhecidos:
O framework Athena de Freitas (2006) e o sistema Arthemis catalogam os cenários de
interação entre o ator e a técnica de processamento e análise de imagens através do “Padrão
de Caso de Uso”.
Documentação de Casos de Uso
Caso de uso:
Gerar Mascara
Pós-condições:
Imagem segmentada
Fluxo principal de atividades:
1 - A imagem selecionada pelo usuário deve ser em nível de cinza;
2 - Usuário escolhe o tamanho e o tipo do operador;
3 - O usuário escolhe um valor de limiar “mexendo” em uma barra que mostra alguns
valores predefinidos do histograma;
4 - O usuário pode digitar um valor de limiar na área de texto;
5 - Opção ok gera as modificações na imagem exibida
Fluxo secundário de atividades:
1 - Se a imagem selecionada for colorida o método converterCor será chamado;
2 - Se o usuário não define o tamanho e o tipo de operador (máscara) o sistema
seleciona o operador Frein-chen 3x3;
3 - Se o usuário não escolher um valor de limiar uma mensagem é exibida.
58
6 O AMBIENTE “DOCARQWIKI”
Para solucionar as questões relacionadas à documentação da arquitetura de sistemas e
frameworks para processamento e análise de imagens, foram criados padrões de
documentação da arquitetura baseados nas visões arquiteturais da UML, conforme mostrado
no capítulo 5.
Neste trabalho foi desenvolvido um ambiente colaborativo na ferramenta
MoinMoinWiki, chamado “DocArqWiki”, disponibilizando templates para os padrões
propostos:
i) Padrão Documentação de Componentes de Software;
ii) Padrão Documentação da Interação entre Componentes;
iii) Padrão Documentação da Interface de acesso entre Componentes;
iv) Padrão Documentação de Pacotes;
v) Padrão Documentação de Casos de Uso.
Para criação dos padrões apresentados pelo “DocArqWiki” foi utilizado a visão lógica e
de caso de uso da UML, a fim de definir regras claras para documentação de sistemas e
frameworks para processamento e análise de imagens.
A seguir são apresentadas a descrição e as configurações do “DocArqWiki”, assim como,
os requisitos funcionais do ambiente wiki. É abordada também as funcionalidades dos
templates dos padrões.
6.1 Descrição do ambiente
Quando técnicas e ferramentas colaborativas de documentação da arquitetura de
software são utilizadas em conjunto, torna-se possível disponibilizar aos usuários regras claras
e serviços de comunicação, cooperação e coordenação na criação da documentação.
Dessa forma, o “DocArqWiki” disponibiliza aos desenvolvedores um ambiente
colaborativo para a documentação da arquitetura de sistemas e frameworks para
processamento e análise de imagens, oportunizando as pessoas a compartilharem idéias e
experiências promovendo a interatividade e o conhecimento.
Uma representação do modo de funcionamento do “DocArqWiki” é apresentada na
Figura 12, onde deve ser informado pelo usuário o que deseja realizar e então a opção
escolhida é executada pelo “DocArqWiki” e a resposta é retornada de forma clara e precisa.
59
usuário
Figura 12: Diagrama de caso de uso do funcionamento do ambiente “DocArqWiki”
Observa-se nessa figura que, em relação ao processo de documentação da arquitetura
de sistemas e frameworks para processamento e análise de imagens, referente ao que os
ambientes wikis possibilitam, foram utilizadas as seguintes metodologias para criação de
documentos padronizados. O “DocArqWiki” precisa inicialmente de uma entrada com a
opção desejada do Padrão de documentação a ser seguido, como:
• Template do Padrão Documentação de Componentes de Software;
• Template do Padrão Documentação da Interação entre Componentes;
• Template do Padrão Documentação da Interface de acesso entre Componentes;
• Template do Padrão Documentação de Pacotes;
• Template do Padrão Documentação de Casos de Uso.
Para documentação da arquitetura é necessário que o usuário selecione qual template
deseja utilizar, dentre as opções já cadastradas no “DocArqwiki”. No entanto, os templates
dos padrões podem ser atualizados, inseridos e apagados, tornando dessa forma o
“DocArqWiki” adaptável a outros padrões de documentação.
O “DocArqWiki” utilizou o elemento, Solução, dos padrões de documentação da
arquitetura, apresentados no capítulo 5, para criar os templates disponibilizados aos usuários,
resultando uma catalogação clara e objetiva.
Conhecido o elemento, Solução, de cada padrão de documentação da arquitetura,
foram então incluídas nos templates do “DocArqWiki” as características que definem seu
formato e, já tendo as informações para cada template, torna-se possível criar a documentação
de forma padronizada, retornando aos usuários soluções para problemas recorrentes.
Tais informações são referentes à solução proposta por cada padrão contemplando as
características a serem documentadas pelos usuários. Isso é feito de modo que, com o
conhecimento dessas informações, seja possível criar um repositório de documentação da
arquitetura de sistemas e frameworks para processamento e análise de imagens.
create page
edit page
view page
new page
template
seleciona
cria
padrões de
documentação
60
Para elaboração das características do elemento, Solução, dos padrões de
documentação da arquitetura foi utilizada as definições da visão lógica e de caso de uso,
apresentados no capítulo 3. Foi necessária a documentação através dessas características, pois
essas definem os componentes e suas interações.
A principal funcionalidade atribuída ao “DocArqWiki” é a possibilidade de oferecer
Padrões de documentação da arquitetura para sistemas e frameworks para processamento e
análise de imagens em um ambiente de trabalho colaborativo, de maneira que os
desenvolvedores cooperem na construção de novos conhecimentos.
Na Figura 13 é mostrada a tela inicial do “DocArqWiki”, onde algumas informações
são disponibilizadas aos usuários.
Figura 13: Tela principal do “DocArqWiki”
Nesta figura, além das principais funcionalidades disponibilizadas pelo “DocArqWiki”
são também apresentadas outras informações, como recentchanges e findpage, às quais têm o
intuito de mostrar aos usuários as recentes mudanças ocorridas no ambiente, e de
disponibilizar um sistema de busca por conteúdo.
Através do menu de funcionalidades são disponibilizadas informações aos usuários de
como utilizar o “DocArqWiki”; características e os passos seguidos para sua utilização;
padrões de documentação da arquitetura disponíveis; templates criados através do elemento,
Solução, dos padrões; opção de edição de páginas; histórico de contribuições; busca; ajuda,
bem como a ferramenta que apoiou a construção do ambiente colaborativo.
61
As informações geradas pelo “DocArqWiki” são armazenadas em arquivos para a
segurança dos dados, sejam elas informações de configuração do ambiente ou das páginas
referente a documentação da arquitetura.
Esses arquivos estão no formato texto, podendo ser recuperados a qualquer momento,
caso ocorra perda de dados na versão recente. As informações são exibidas aos usuários
através do histórico de revisões, que identifica os dados do autor a cada interação.
Em relação às recentchanges, essas são informações referentes a todas as alterações
efetuadas no ambiente, sendo registrado as páginas que foram deletadas pelos usuários. A
partir dessas informações, é possível que o coordenador verifique o andamento das atividades
de cooperação.
Na Figura 14 é mostrada as recentchanges da tela inicial do “DocArqWiki”, o qual
aborda todas as interações realizadas na página pelos usuários, armazenando seus dados de
modo que fique visível aos integrantes que estão cooperando e as tarefas que estão
executando.
Figura 14: Recentchanges da tela principal do “DocArqWiki”
Nesta tela, apresentada na Figura 14, são especificadas as características utilizadas
pela recentchanges, sendo elas: i) data, hora e nome do usuário, referente a cada alteração
realizada; ii) visualização do envio dos anexos; iii) observação das ações executadas pelo
usuário no ambiente, visualizadas através dos ícones e, iv) acesso aos conteúdos das páginas
wikis.
62
6.2 Configurações do “DocArqWiki”
O “DocArqWiki” possibilita a criação de documentação da arquitetura de sistemas e
frameworks para processamento e análise de imagens por meio de templates, disponibilizando
regras claras aos usuários e oferecendo um ambiente de trabalho colaborativo.
A configuração de usuários no “DocArqWiki” pode ser feita pela opção
UserPreferences. Nesse módulo o usuário pode criar sua conta sem nenhuma restrição de
acesso ao ambiente.
Dessa forma, são disponibilizados recursos de segurança das informações através de
linhas de códigos inseridos no cabeçalho de cada página, permitindo que o autor do conteúdo
estabeleça permissões, assegurando que usuários comuns não possam ter acesso a edição de
páginas, de modo a proteger as informações publicadas no “DocArqWiki”.
A edição colaborativa proposta pelo “DocArqWiki” possibilita que os usuários
autorizados, interajam com o ambiente, sempre que for necessário incluir novas informações a
documentação da arquitetura, compartilhando assim, conhecimento a qualquer tempo.
As opções de edição, recuperação e exclusão das páginas wiki, bem como ações para
salvar, podem ser executadas apenas pelos usuários que tem permissão de acesso, concedida
pelo administrador da página. Essas contêm ícones representando as opções e ações que
podem ser executadas, de modo que a interface seja amigável.
A página wiki referente ao Padrão de Documentação de Componentes de Software
encontra-se preenchida com regras de proteção contra usuários maliciosos, podendo ser
visualizada no início da página. Quando o usuário clicar em uma página que não possui
permissão, o link de edição ficará desabilitado, autorizando apenas a leitura. Para efetivar a
permissão é necessário inserir uma linha de código, como mostrado na Figura 15.
Figura 15: Tela de edição de página do Padrão Documentação de Componentes de Software
#acl PatriciaEstivalete:admin,read,write,delete,revert pigs:read
63
Nesta figura ainda são mostradas informações como previsão de publicação,
verificação ortográfica e visualização gráfica referente ao conteúdo que está sendo editado, e
ainda, aviso de bloqueio para edição, de modo que não permite a edição simultânea de
conteúdos.
Na exclusão das páginas wikis, para que a ação possa ser efetivada é necessário que o
usuário tenha permissão para executá-la. Após a exclusão de uma página, a ação fica
armazenada na recentchanges.
Medidas de organização são tomadas para evitar que aconteçam problemas na
coordenação das atividades do ambiente, como por exemplo: caso sejam feitas alterações
pelos usuários e essas sejam salvas, será registrado no histórico de revisões a nova versão da
página e os dados do usuário, a fim de que o coordenador possa analisar o processo de
colaboração.
As ações e medidas de coordenação apresentadas na tela de histórico de revisões estão
disponíveis aos usuários do ambiente, como visto na Figura 16.
Figura 16: Tela de histórico de revisões do Padrão Documentação de Componentes de Software
Não serão detalhadas as funcionalidades do histórico de revisões, de modo a evitar
redundância de informações, já que são as mesmas apresentadas pelas recentchanges,
seguindo um mesmo padrão e lógica.
No momento de alteração de uma página, um registro é fornecido ao histórico de
revisões, informando o nome da pessoa que executou as alterações. Isso é feito para permitir
que seja identificado o responsável pelas informações modificadas, de modo a garantir a
veracidade dessas.
A seguir são mostradas as telas da “DocArqWiki” para avaliação dos templates dos
padrões de documentação da arquitetura. Essas são funcionalidades mais relevantes da
64
“DocArqWiki”, pois serviram para validar de forma prática a utilização da visão lógica e de
caso de uso da UML.
6.3 Templates dos padrões
Depois de já terem sido apresentados os passos seguidos para utilização do
“DocArqWiki” e algumas de suas funcionalidades, nesta seção é apresentada a construção do
módulo dos templates dos Padrões.
Através da “DocArqWiki” tornou-se possível apresentar aos usuários, de forma clara e
objetiva, templates baseados nos padrões de documentação da arquitetura, verificando-se o
trabalho colaborativo entre os integrantes do grupo.
A visão lógica e de caso de uso da UML foram utilizadas para padronização da
Documentação da Arquitetura, mostrada na seção 5.3, de forma que, sabendo-se quais
características da visão arquitetural o padrão contempla, é possível gerar documentos mais
facilmente e com mais segurança.
Utiliza-se características de sistemas e frameworks para processamento e análise de
imagens para estabelecer o domínio de uso dos padrões, pois através dessas características é
mais fácil para o usuário entender os templates oferecidos.
Essas características são apresentadas aos usuários na forma de padrões para facilitar o
entendimento do usuário e, conhecido o resultado da documentação, torna-se possível aos
usuários o reuso dos componentes de forma consciente.
Na Figura 17 é mostrada a tela do “DocArqWiki”, com a opção do usuário escolher
qual template deseja utilizar para documentar a arquitetura.
Figura 17: Tela de templates dos padrões de documentação da arquitetura
65
A documentação da arquitetura feita pela “DocArqWiki” foi disposta de modo que os
usuários pudessem criar novos documentos seguindo templates e oportuniza-se a interação
através da edição colaborativa das páginas wikis.
A seguir é apresentada, de forma detalhada os templates dos padrões de documentação
da arquitetura, sendo eles: “PadraoComponenteTemplate,
PadraoInteracaoComponenteTemplate, PadraoInterfaceComponenteTemplate, PadraoPacotes
Template e PadraoCasoUsoTemplate.
6.3.1 Template “PadraoComponenteTemplate”
Na Figura 18 é mostrado o funcionamento do “Padrão Componente Template”,
exemplificando a maneira como o “DocArqWiki” foi desenvolvido para a documentação dos
componentes de software.
Figura 18: Exemplificação do “Padrão Componente Template”
Pelo “DocArqWiki” são apresentados ao usuário opções de templates dos padrões
previamente cadastrados. De acordo com a escolha do usuário é retornada uma nova página,
descrevendo as características oferecidas pelo mesmo.
Através do “PadraoComponenteTemplate” são apresentados aos usuários
características de reuso dos componentes de sistemas e frameworks para processamento e
análise de imagens. Conforme o preenchimento do usuário é retornado uma página wiki no
ambiente, mostrando as características documentadas referente ao componente.
O componente, cujas informações sobre suas características foram documentadas na
“DocArqWiki”, são disponibilizadas em uma página wiki, de maneira que os usuários possam
cooperar com novas informações a qualquer tempo através da opção “Editar”, como mostrado
na Figura 19.
Informe o nome da página
conforme o exemplo:
Documentação/nomedapagina
66
Figura 19: Tela de documentação do componente “MethodSegEdgeDetection”
A partir do conhecimento de quais características de reuso o Padrão contempla, torna-
se possível retornar ao usuário a documentação do componente de forma que seja
compreendido e aplicável em outros sistemas de mesmo domínio.
Pode-se observar que o “Padrão Componente Template” apresenta as características
abordadas no elemento, Solução, do padrão documentação de componentes de software,
sendo elas: definição do problema em imagens; técnica de processamento de imagem
utilizada para resolvê-lo; nome do componente; funcionalidade do componente; operadores
do método/técnica; parâmetros de entrada da técnica; atributo da imagem fonte; métodos
matemáticos; atributo da imagem resultado e resultado da aplicação da técnica. O template
ainda aborda a característica, Interface de acesso, do padrão documentação da interface de
acesso entre componentes, como mostrado na Figura 20.
67
Figura 20: Tela de documentação do componente “MethodSegEdgeDetection”
Tendo conhecimento dos componentes documentados, o usuário pode tomar decisões
estando mais seguro quanto a qual componente utilizar. A partir do resultado da
documentação dos componentes, o usuário ainda pode ver detalhes de suas informações, bem
como qual template foi utilizado e o nome do responsável pela criação da página wiki no
“DocArqWiki”.
6.3.2 Template “PadraoInteracaoComponenteTemplate”
Nesta seção é detalhado o “PadraoInteracaoComponenteTemplate”, abordando as
características de interação entre componentes e ainda, sua funcionalidade no ambiente
“DocArqWiki”.
68
Para documentação das interações entre os componentes através do template é
necessário que o usuário esteja cadastrado no ambiente e possua permissão para “edição”, de
maneira que possa criar novas páginas wikis e ainda, cooperar com novas informações em
páginas já publicadas.
Na Figura 21 é mostrada uma exemplificação do “Padrão Interação Componente
Template”, onde são especificadas as mensagens de comunicação entre componentes,
representada pelo fluxo de controle.
Figura 21: Tela de documentação da técnica “SegmentacaoContornoBordas”
Através do “PadraoInteracaoComponenteTemplate” são apresentados aos usuários às
mensagens de comunicação, representada pelo fluxo de controle da técnica de processamento
e análise de imagem, possibilitando o entendimento sobre seu processo de funcionamento.
Para que a documentação da interação entre componentes possa ser realizada de
maneira satisfatória, o template deve referenciar todas as regras que identificam as
características do fluxo de controle e, a partir daí, analisar e documentar os relacionamentos
existentes em cada técnica.
Durante a documentação da interação entre componentes algumas regras impostas na
sua criação devem ser cumpridas. Um exemplo são as mensagens de comunicação que
69
especificam as operações que cada componente deve executar, a fim de que a técnica de
processamento e análise de imagem seja implementada corretamente.
Para cada mensagem de comunicação a ser documentada, existem algumas que são
relevantes para a estrutura básica da técnica e outras que especificam sua usabilidade na
aplicação. Dessa forma, a documentação apresenta-se mais eficiente quando é possível aplicar
soluções já testadas e comprovadas, otimizando o processo de desenvolvimento do sistema.
6.3.3 Template “PadraoInterfaceComponenteTemplate”
Para a escolha do “PadraoInterfaceComponenteTemplate”, utiliza-se a página wiki
“Templates dos Padrões de Documentação da Arquitetura”, a qual contempla todas as opções
de padronização de documentos. Essas opções foram disponibilizadas na “DocArqWiki” em
uma caixa de texto, onde o usuário digita o nome da página que deseja criar para sua
documentação, gerando-a automaticamente com o padrão selecionado. A Figura 22 mostra
uma exemplificação do conteúdo do template adicionado à nova página.
Figura 22: Exemplificação do “PadraoInterfaceComponenteTemplate”
Nessa figura pode-se visualizar que na resposta da criação da nova página de
documentação usando o template, retornada ao usuário, são identificadas regras relevantes à
interface de acesso que devem ser catalogadas.
A seguir, na Figura 23, é apresentada a documentação da interface,
acessoCamadaInferior, no “DocArqWiki”, seguindo a padronização do
“PadraoInterfaceComponenteTemplate”.
70
Figura 23: Tela de documentação da interface “acessoCamadaInferior”
Nessa tela, é possível observar que são retornados aos usuários informações sobre a
documentação da interface de acesso, divididas por suas características, sendo elas: nome,
funcionalidade, domínio, atributos e, ainda nome, parâmetros e funcionalidades das
operações.
Através do “PadraoInterfaceComponenteTemplate” são disponibilizados aos usuários
regras claras para catalogar as características da interface de acesso entre componentes. A
partir de sua documentação, torna-se possível retornar ao usuário os métodos oferecidos e
suas funcionalidades, de maneira a ajudá-los a compreender como integrar novos
componentes ao sistema.
6.3.4 Template “PadrãoPacotesTemplate”
Na Figura 24 é mostrado o funcionamento do “PadrãoPacotesTemplate”,
exemplificando a maneira que as características dos pacotes foram distribuídas no
“DocArqWiki”, possibilitando a documentação dos pacotes lógicos de sistemas e frameworks
para processamento e análise de imagens.
71
Figura 24: Exemplificação do “PadraoPacotesTemplate”
Nessa figura pode-se observar que as características estabelecidas no template para a
documentação de pacotes lógicos são organizadas de maneira que os componentes
semanticamente relacionados pertençam ao mesmo grupo, de forma a hierarquizar a
arquitetura do sistema.
A documentação do pacote, álgebra, no “DocArqWiki” usando o
“PadraoPacotesTemplate” pode ser visualizado na Figura 25.
Figura 25: Tela de documentação do pacote “algebra”
Nessa tela, é possível observar que são mostrados aos usuários informações sobre as
características dos pacotes, sendo elas: nome do pacote principal, tipo do elemento, nome do
elemento, descrição do domínio do elemento, disponibilizando aos projetistas o registro da
aplicabilidade do pacote e o domínio de seus elementos.
72
Através do “PadraoPacotesTemplate” é proposto uma padronização para catalogar as
características dos pacotes lógicos. A partir de sua documentação, torna-se possível retornar
ao usuário a organização dos pacotes e de seus elementos, construindo uma estrutura
hierárquica dos componentes de mesma semântica.
6.3.5 Template “PadrãoCasoUsoTemplate”
Na Figura 26 é detalhado o “PadrãoCasoUsoTemplate”, exemplificando a maneira que
os fluxos de eventos foram distribuídas no “DocArqWiki”, possibilitando a documentação das
ações dos atores interagindo com as funcionalidades do sistema.
Figura 26: Exemplificação do “PadraoCasoUsoTemplate”
Nessa figura pode-se visualizar que as características estabelecidas no template para a
documentação de casos de uso são organizadas de maneira que sejam definidas as pós-
condições e as ações do fluxo principal e secundário, observados pelos atores.
A documentação dos casos de uso de sistemas para processamento e análise de
imagens através do “PadraoCasoUsoTemplate”, possibilita registrar os fluxos de eventos
referentes ao resultado da observação do ator. Dessa forma, constrói-se um conjunto de
situações de sucesso e de erros nas atividades de interações entre os atores e as
funcionalidades do sistema, chamados de fluxo principal e fluxo secundário;
A seguir, na Figura 27, é mostrado a documentação do caso de uso, Gerar Mascara, no
“DocArqWiki” usando o “PadraoCasoUsoTemplate”.
73
Figura 27: Tela de documentação do caso de uso “Gerar Mascara”
Nessa tela, é possível observar que é mostrada aos usuários a seqüência de ações
efetuadas pelos atores no momento que interagem com a funcionalidade, gerar mascara,
proporcionado um histórico de ocorrências de situações de sucesso e de erro.
Tendo conhecimento da documentação dos casos de uso, o usuário sente-se mais
seguro ao executar uma funcionalidade, sabendo que pode ocorrer situações de erro caso ele
não informe os dados certos ao sistema.
6.4 Conclusões
O desenvolvimento do “DocArqWiki” foi importante para validar conceitos sobre os
templates dos Padrões de Documentação da Arquitetura oferecidos durante a interação dos
usuários com o ambiente. Através do uso do “DocArqWiki” pode-se utilizar, de forma
prática, os templates definidos.
Seu desenvolvimento ainda foi necessário devido ao fato de poder se ter um
repositório de informações sobre a documentação da arquitetura de sistemas e frameworks
para processamento e análise de imagens, facilitando dessa forma o estudo dos
desenvolvedores e projetistas de software dessa área. Além de ser também um repositório de
templates dos Padrões de Documentação e de suas respectivas características.
Outra vantagem apresentada pelo “DocArqWiki” é a sua capacidade de propor um
ambiente de trabalho colaborativo, principalmente em relação a documentação da arquitetura
74
as quais estão sujeitas a constantes modificações, o que oportuniza a cooperação de vários
integrantes em relação a um determinado assunto.
O “DocArqWiki” aborda temas referentes aos templates dos Padrões de
Documentação da Arquitetura, permitindo que os usuários estejam integrados do assunto e
percebam o quão importante é documentar a arquitetura de sistemas e os benefícios oferecidos
pelo ambiente colaborativo.
O ambiente de trabalho colaborativo “DocArqWiki”, encontra-se no endereço:
http://laca2.inf.ufsm.br:8080/.
75
7 Estudo de Caso – Documentação da Arquitetura do “Arthemis”
Apresenta-se neste capítulo um Estudo de Caso no sistema de processamento e análise
de imagens “Arthemis” que tem como objetivo a documentação da arquitetura através dos
padrões de documentação disponibilizados no ambiente colaborativo “DocArqWiki” na forma
de templates.
Esses templates representam o elemento, Solução, dos padrões de documentação da
arquitetura, evidenciando as características que devem ser documentadas pelos
desenvolvedores e projetistas, a fim de criarem uma documentação padronizada. O resultado
deste Estudo de Caso serviu como base para documentar a arquitetura do sistema “Arthemis”
através da utilização dos templates dos padrões de documentação propostos pelo ambiente
“DocArqWiki”, sendo esse o objetivo principal desse capítulo.
De acordo com Yin (2005) são empregados Estudos de Caso quando se quer investigar
e compreender em profundidade fenômenos sociais, através de abordagens empíricas e
holísticas de problemas contemporâneos.
Além disso, Estudos de Caso são especialmente pertinentes quando as perguntas de
pesquisa buscam a compreensão de como se desenvolvem determinados processos, suas
causas e motivações (como e por quê) (YIN, 2005).
Seu objetivo é compreender o evento em estudo e ao mesmo tempo desenvolver
teorias mais genéricas a respeito dos aspectos característicos do fenômeno observado (FIDEL,
1993). A abordagem de Estudo de Caso não é um método propriamente dito, mas uma
estratégia de pesquisa.
7.1 O sistema “Arthemis”
Tendo a decisão pela utilização da linguagem Java para a implementação do
“Arthemis” foi tomado como ambiente uma API que oferece suporte ao Java e disponibiliza
recursos visuais, de forma a facilitar a criação de interfaces amigáveis.
Para isso utilizou-se a API NetBeans IDE 5.5 como ferramenta de desenvolvimento, o
compilador Java e o ambiente de execução presente no pacote de desenvolvimento Java
Development Kit (JDK) versão 1.5.0.09, a API JAI como biblioteca para processamento e
análise de imagens, aliado aos recursos da arquitetura baseada em componentes e padrões de
projeto.
76
O “Arthemis” tem a funcionalidade de implementar métodos de processamento e
análise de imagens em microscopia quantitativa e anatomopatologia, evidenciando os
seguintes pontos: a filtragem, a segmentação e o reconhecimento, o qual busca classificar os
objetos a partir de informações encontradas na imagem.
7.2 Levantamento de dados
A questão da documentação da arquitetura é um dos pontos relevantes no
desenvolvimento de software. Os sistemas, especificamente os de processamento e análise de
imagens que são retratados neste trabalho, dispõem de informações referente a suas técnicas
como segmentação de imagens, realce de imagens, filtragem de ruídos, etc., que precisam ser
catalogadas para posterior entendimento de seu funcionamento.
Técnicas de processamento e análise de imagens estão auxiliando diversas áreas do
conhecimento, como exemplo, na medicina, as técnicas auxiliam os médicos a diagnosticarem
com maior precisão patologias e no campo geoespacial permitem visualizar o estado climático
de uma região ou quantificar o desmatamento em uma determinada área.
Do ponto de vista da engenharia de software, tanto a análise quanto a especificação
dos requisitos desses sistemas devem ser bem definidos e documentados a fim de atender as
necessidades dos usuários e oferecer maior segurança para os projetistas no desenvolvimento
das funcionalidades.
Os sistemas devem disponibilizar uma documentação com regras claras e
características relevantes de modo que os desenvolvedores possam entendê-los e adicionar
novas funções de maneira confiável. Como por exemplo, padrões para documentação dos
componentes, interação entre componentes, interface de acesso, pacotes e casos de uso, de
modo que auxiliam a catalogação no desenvolvimento do software.
Pensando nisso, definiu-se um cenário de estudo para a documentação da arquitetura
do “Arthemis”, sendo esse o sistema voltado ao domínio de processamento e análise de
imagens.
A seguir é apresentada a metodologia empregada para o estudo de caso no sistema
“Arthemis”, definindo-se para isso algumas etapas a serem seguidas, de forma a conduzir a
realização das tarefas.
Objetivou-se conhecer informações precisas sobre os componentes a serem
documentados no “Arthemis”, de forma que fossem úteis na comprovação da eficácia dos
77
padrões de documentação da arquitetura. Dessa forma, com a utilização desses padrões pelo
“Arthemis”, tornou-se possível criar um repositório de documentos referente a sua arquitetura.
Essas informações são adquiridas através do conhecimento científico, que se dá pela
investigação planejada, de acordo com normas guiadas por uma metodologia bem definida.
Dessa forma, busca-se compreender ou explicar a realidade pela prática de um conjunto de
procedimentos técnicos e intelectuais denominados métodos científicos (GIL, 2002).
7.3 Metodologia utilizada
De acordo com Russ (1999), técnicas de processamento de imagens consistem em
melhorar a aparência visual da imagem para a visão humana e/ou preparar a imagem para
análise e mensuração de características e estruturas presentes.
A escolha pelo sistema “Arthemis” para o estudo deu-se ao fato de suas características
serem voltadas ao processamento e análise de imagens. Essas características se bem
documentadas podem ser utilizadas em outros sistemas de mesmo domínio.
Para tanto, utilizou-se uma metodologia composta por duas etapas, de modo a ampliar
o entendimento dos resultados na formação do conhecimento.
Sabido do número de componentes desenvolvidos e em desenvolvimento no
“Arthemis” viu-se necessário utilizar uma metodologia de amostragem para escolha de quais
componentes seriam documentados.
A Figura 28 ilustra, de forma sintética as etapas gerais desta pesquisa, sendo que os
detalhes dessas etapas, constituídos do projeto e desenvolvimento do Estudo de Caso, são
apresentados nas próximas seções.
Figura 28: Ilustração das etapas seguidas para o levantamento de dados
ETAPA
1
ETAPA
2
Determinação dos componentes do
sistema “Arthemis” a serem documentados.
Documentação das
características de acordo com os
padrões de documentação.
78
As etapas compreendem um levantamento de dados para fornecer auxílio na
identificação dos componentes relevantes a serem analisados no “Arthemis”, para a
documentação da arquitetura conforme os padrões sugeridos.
Tais padrões podem auxiliar na determinação de regras claras de documentação da
arquitetura, a partir das visões da UML já propostas, podendo esses serem utilizados como
recurso para a documentação em outros sistemas de mesmo domínio.
Etapa 1 - Determinação dos componentes do sistema “Arthemis” a serem
documentados.
De acordo com a nova reestruturação do “Arthemis”, é inviável a documentação de
todos os componentes em função que não foram adicionados na versão atual do sistema. Para
suprir essa dificuldade, fez-se uma amostragem selecionando parcelas menores desse conjunto
de componentes que representam as funcionalidades principais do sistema.
Para a amostra dos componentes selecionados foram levadas em consideração algumas
técnicas de processamento e análise de imagens que fazem parte do “Arthemis”. Cada
componente da amostra foi documentado com a utilização dos templates do ambiente
“DocArqWiki”.
Etapa 2 - Documentação das características de acordo com os padrões de documentação.
Após a determinação da amostra, nesse passo foram realizadas as atividades
relacionadas a catalogação da arquitetura do “Arthemis” baseados nos padrões de
documentação disponibilizados no ambiente “DocArqWiki”.
Para a determinação desses templates foi levado em consideração o elemento, Solução,
dos padrões de documentação desenvolvidos, os quais subsidiaram o desenvolvimento de
regras que registram as características relevantes da arquitetura.
Tais templates foram dispostos em um ambiente de trabalho colaborativo, chamado
“DocArqWiki”, de modo que a arquitetura possa ser documentada de forma cooperativa pelos
desenvolvedores do sistema.
79
7.4 Catalogação dos componentes do “Arthemis” no ambiente “DocArqWiki”
Nesta seção é apresentada a catalogação dos componentes do “Arthemis” que fizeram
parte do estudo de caso, através dos templates dos padrões de documentação disponíveis no
ambiente “DocArqWiki”.
Esses templates são importantes para facilitar a interação dos usuários com a
documentação da arquitetura, garantindo e disponibilizando regras claras para a catalogação
das informações. Ainda são relevantes pois através deles tornou-se possível identificar os
elementos que compõem a visão lógica e de caso de uso da UML.
De acordo com a metodologia proposta, com os templates dos padrões de
documentação já apresentados, foram documentadas as características dos componentes
seguindo os modelos sugeridos.
A seguir, apresenta-se a documentação da arquitetura do “Arthemis” no ambiente
“DocArqWiki”, utilizando o “PadraoComponenteTemplate”, o
“PadraoInteracaoComponenteTemplate” e o “PadraoCasoUsoTemplate”.
7.4.1 Uso do “PadraoComponenteTemplate”
Através do “PadraoComponenteTemplate” é apresentado aos usuários a documentação
das características de reuso dos componentes do sistema “Arthemis”.
7.4.1.1 Componente de software “MethodCorrectSub”
O componente tem a funcionalidade de receber duas imagens e um offset
(deslocamento) e executar a operação de subtração entre as imagens utilizando o
deslocamento para ajustar as intensidades dos pixels da imagem resultado. O método tem
como entrada uma imagem com iluminação irregular e uma imagem que representa o padrão
de iluminação irregular. O resultado é uma imagem corrigida através da operação de
subtração.
A seguir, na Figura 29, é mostrado a documentação do componente de software,
MethodCorrectSub , no “DocArqWiki” usando o “PadraoComponenteTemplate”.
80
Figura 29: Tela de documentação do componente “MethodCorrectSub”
7.4.1.2 Componente de software “MethodCorrectDiv”
O componente tem a função de receber duas imagens e um offset (deslocamento) e
executar a operação de divisão entre as imagens utilizando o deslocamento para ajustar as
intensidades dos pixels da imagem resultado. O método tem como entrada uma imagem com
iluminação irregular e uma imagem que representa o padrão de iluminação irregular. O
resultado é uma imagem corrigida através da operação de divisão.
A seguir, na Figura 30, é mostrado a documentação do componente de software,
MethodCorrectDiv , no “DocArqWiki” usando o “PadraoComponenteTemplate”.
81
Figura 30: Tela de documentação do componente “MethodCorrectDiv”
7.4.1.3 Componente de software “MethodGenGauss”
O componente tem a finalidade de receber uma imagem, o tamanho do kernel e o
número de passagens do filtro. O kernel é gerado pela equação de Gauss, sendo aplicado
através da operação de convolução na imagem definida como fonte. O número de passagens
do kernel é definido na entrada. A operação de convolução utiliza a "copia de bordas" para
tratar as bordas da imagem. A imagem resultado da operação é colocada no vetor de saída.
A seguir, na Figura 31, é mostrado a documentação do componente de software,
MethodGenGauss , no “DocArqWiki” usando o “PadraoComponenteTemplate”.
82
Figura 31: Tela de documentação do componente “MethodGenGauss”
7.4.1.4 Componente de software “MethodGenInt”
O componente tem a funcionalidade de receber uma imagem, o número de linhas e
colunas em que a imagem foi dividida e retângulos correspondentes as seleções do fundo da
imagem. Para cada posição (linha, coluna), os retângulos correspondentes são recortados e
calculados o pixel mediano dos mesmos. A matriz (linha, coluna) é preenchida com os pixels
medianos formando uma imagem, e essa será ampliada através de uma interpolação bicúbica
gerando o padrão de fundo da imagem. A operação de escala utiliza a "copia de bordas" para
tratar as bordas da imagem. A imagem resultado da operação é colocada no vetor de saída.
A seguir, na Figura 32, é mostrado a documentação do componente de software,
MethodGenInt , no “DocArqWiki” usando o “PadraoComponenteTemplate”.
83
Figura 32: Tela de documentação do componente “MethodGenInt”
7.4.1.5 Componente de software “CalcPhase”
O componente CalcPhase, com base em um padrão de histogramas aproximados de
componentes homogêneos presentes em uma ou mais imagens, juntamente com o histograma
de cada imagem na qual quer-se calcular as frações de área dos componentes presentes, utiliza
a análise linear de histogramas para a determinação destas frações.
A seguir, na Figura 33, é mostrado a documentação do componente de software,
CalcPhase, no “DocArqWiki” usando o “PadraoComponenteTemplate”.
84
Figura 33: Tela de documentação do componente “CalcPhase”
7.4.2 Uso do “PadraoInteracaoComponenteTemplate”
Através do uso do “PadraoInteracaoComponenteTemplate” é possível catalogar às
mensagens de comunicação que ocorrem entre os componentes para o funcionamento das
técnicas de processamento e análise de imagens existentes no sistema “Arthemis”.
7.4.2.1 Interação entre os componentes da técnica “Correção de Iluminação”
Na Figura 34, é mostrada a documentação da interação entre os componentes da
técnica, correção de iluminação, no “DocArqWiki” usando o
“PadraoInteracaoComponenteTemplate”.
85
Figura 34: Tela de documentação da técnica “Correção de Iluminação”
7.4.2.2 Interação entre os componentes da técnica “Cálculo de frações de área de um conjunto
de imagens”
Na Figura 35, é mostrada a documentação da interação entre os componentes da
técnica, cálculo de frações de área de um conjunto de imagens, no “DocArqWiki” usando o
“PadraoInteracaoComponenteTemplate”.
86
Figura 35: Tela de documentação da técnica “Cálculo de frações de área de um conjunto de imagens”
7.4.3 Uso do “PadraoCasoUsoTemplate”
Através do uso do “PadraoCasoUsoTemplate” é possível catalogar os fluxos de
eventos, isto é, as ações dos atores com as técnicas de processamento e análise de imagens
existentes no sistema “Arthemis”.
7.4.3.1 Caso de uso da técnica “Correção de Iluminação”
Na Figura 36, é mostrada a documentação do caso de uso da técnica, correção de
iluminação, no “DocArqWiki” usando o “PadraoCasoUsoTemplate”.
87
Figura 36: Tela de documentação do caso de uso da técnica “Correção de Iluminação”
7.4.3.2 Caso de uso da técnica “Cálculo de frações de área de um conjunto de imagens”
Na Figura 37, é mostrada a documentação do caso de uso da técnica, cálculo de
frações de área de um conjunto de imagens, no “DocArqWiki” usando o
“PadraoCasoUsoTemplate”.
Figura 37: Tela de documentação do caso de uso da técnica “Cálculo de frações de área de um conjunto de
imagens”
88
8 RESULTADOS FINAIS
A mais relevante contribuição apresentada pelo trabalho realizado é a definição de
Padrões de Documentação da Arquitetura de sistemas e frameworks para processamento e
análise de imagens. Esses são constituídos através da visão lógica e de caso de uso da UML,
as quais representam características importantes que devem ser documentadas na arquitetura
de sistemas.
Esses Padrões foram propostos de modo que sejam utilizados para documentar a
arquitetura de sistemas e frameworks na área de imagens, otimizando a criação de
documentos de forma padronizada.
Desenvolveu-se ainda neste trabalho um ambiente colaborativo, chamado
“DocArqWiki”, o qual dispõem de um conjunto de templates dos Padrões de Documentação
a serem seguidos pelos desenvolvedores, contemplando as características de sistemas e
frameworks na área de imagens.
Para criação desses templates, foram contempladas as características do elemento,
Solução, de cada Padrão de Documentação, de modo que essa possa ser usada inúmeras vezes
em situações semelhantes.
Outra grande relevância apresentada pela pesquisa é o desenvolvimento de um
ambiente de trabalho colaborativo, o qual, através das características de cooperação,
coordenação e comunicação, proporcionam aos usuários compartilhar conhecimentos na
construção da documentação da arquitetura.
Tendo os templates disponíveis em um ambiente colaborativo via web, como o
“DocArqwiki”, tornou-se possível construir a documentação da arquitetura de sistemas e
frameworks para processamento e análise de imagens, através de regras claras e objetivas e,
ainda proporcionar aos usuários a colaboração a qualquer tempo.
Ainda como resultado desta pesquisa foi possível adicionar novas contribuições à área
de design patterns, documentação da arquitetura de software e processamento e análise de
imagens.
8.1 Conclusões e trabalhos futuros
O trabalho desenvolvido contribui de modo significativo para a área de documentação
da arquitetura de sistemas e frameworks para processamento e análise de imagens, trazendo
89
uma fonte de pesquisa, de experimentos realizados e resultados obtidos, onde os usuários e
pesquisadores poderão basear-se para o desenvolvimento de outras propostas similares.
Neste trabalho, importantes decisões de construção de Padrões de Documentação da
Arquitetura de sistemas e frameworks na área de imagens foram tomadas e colocadas em
prática, tendo a “DocArqWiki” como grande aliada ao tema em questão.
Os Padrões apresentados apresentaram uma relevante utilização para a documentação
da arquitetura e oferta de serviços padronizados aos usuários, e com a utilização desses pelo
“DocArqWiki”, pode-se propor a criação de documentos baseados nos templates oferecidos
pelo ambiente.
Através do uso do “DocArqWiki” pode-se aplicar de forma prática a importância do
uso de Padrões de documentação da arquitetura para domínios específicos, caracterizando
cada área e, ainda o quanto de benefícios ela oferece, mesmo que em uma versão inicial, a
qual, no entanto, já contempla e supre o trabalho de mestrado proposto.
O “DocArqWiki” foi desenvolvida em uma ferramenta wiki open source, estando
disponível para testes e maiores contribuições de funcionalidades no endereço
http://laca2.inf.ufsm.br:8080/.
No entanto, deve ser observado que para sua utilização deve-se seguir a licença GPL
(General Public License) a ela atribuída. É permitida sua utilização, ou modificação se
necessário, sem que os autores percam o direito autoral e de forma que a ferramenta continue
estando aberta à comunidade de pesquisa e desenvolvimento.
Neste trabalho foram utilizadas templates para documentação da arquitetura, no
entanto, podem ser incluídas novas padronizações para facilitar e otimizar a geração de
documentos. Essas novas funcionalidades, acopladas à “DocArqWiki” irão otimizar os
resultados tanto em cumprimento de regras a serem seguidas quanto em repositório de
informações aos usuários.
Como trabalhos futuros pode-se citar um melhoramento nas funcionalidades atribuídas
ao “DocArqWiki”, de modo que a documentação da arquitetura seja melhorada. Algumas
sugestões de trabalhos futuros são:
• Permitir que a “DocArqWiki” disponha recursos, como administração de direitos, a fim de
cadastrar as preferências dos usuários, selecionando o tipo de usuário, o grupo que será
incluído e as permissões de acesso;
• Implementar novos Padrões de documentação no “DocArqWiki” que contemple as outras
fases do ciclo de vida de desenvolvimento de software;
90
• Possibilitar aos usuários a organização de seus documentos por domínio de conteúdo,
facilitando a administração das informações e os direitos de usuários e grupos e, ainda
otimizando as buscas por assunto;
• Possibilitar que os usuários utilizem um sistema de troca de mensagens através do ambiente
e que estas fiquem armazenadas para que o coordenador possa consultá-las;
• Propõe-se ainda um melhoramento na interface da “DocArqWiki” com vistas a cada vez
torná-la mais amigável ao usuário, facilitando sua utilização;
• Ainda é sugerido como trabalho futuro o desenvolvimento de um plug-in acoplado ao
DocArqWiki”, possibilitando a modelagem da arquitetura através dos diagramas UML.
Tal pesquisa traz como benefício a colaboração para o meio acadêmico, contribuindo
para um avanço tecnológico, onde toda a comunidade de desenvolvedores de sistemas e
frameworks para área de imagens e áreas correlatas, poderão se beneficiar com a pesquisa.
Durante o desenvolvimento do trabalho de mestrado e posterior escrita da dissertação,
foi possível obter a aprovação de artigos referentes às pesquisas desenvolvidas, validando
dessa forma o estudo apresentado.
91
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