Teste de Software é uma das áreas de pesquisa existentes dentro da Engenharia de Software, sendo a principal atividade utilizada para aferir a conformidade entre requisitos de software e suas respectivas implementações. O processo de automatização da atividade de teste de software é uma tarefa fundamental que visa oferecer produtividade e efetividade à atividade de teste. A automatização da atividade de teste possibilita que a mesma possa ser conduzida sob critérios sistemáticos, o que garante reprodutibilidade, além de aumentar, significativamente, a chance de identificação de falhas no produto avaliado. Oráculos de teste desempenham uma função fundamental dentro da atividade de teste, sendo responsáveis por avaliar o comportamento das saídas produzidas por um software durante a atividade de teste. Oráculos de teste podem ser derivados a partir de especificações do software, métodos formais, assertivas, técnicas de aprendizagem de máquina, relações metamórficas, entre outros. Esta tese de doutorado propõe e avalia uma nova abordagem automatizada de teste de software para aplicações de Realidade Virtual. Diferentemente de programas convencionais, aplicações de realidade virtual sofrem de um problema denominado de problema do oráculo de teste, que ocorre em situações nas quais as saídas do sistema em teste são dadas em formatos não convencionais como, por exemplo, imagens, objetos tridimensionais e ambientes de realidade virtual. O propósito da abordagem proposta nesta tese é utilizar-se da técnica de testes metamórficos para criar restrições de teste em aplicações de realidade virtual e utilizar aprendizado por reforço a fim de possibilitar a geração automática de dados de teste para automatizar o processo de teste de aplicações de realidade virtual. Esta tese de doutorado estende estes dois conceitos em uma abordagem de teste para o domínio de aplicações de realidade virtual. Para isso o trabalho foi desenvolvido em três diferentes etapas: (i) o levantamento de artefatos de software, disponibilizados em repositórios de código aberto, a fim de entender percepções e extrair modelos de práticas de qualidade de software no contexto de programas de realidade virtual; (ii) um survey para investigar a percepção de grupos de interesse, visando identificar deficiências nas práticas de qualidade de software no contexto de realidade virtual, de forma a mapear as necessidades existentes; e por fim, (iii) o desenvolvimento e avaliação da abordagem de teste proposta a partir dos resultados observados nas etapas anteriores.

Software Testing is one of the existing research areas in Software Engineering, being the main activity used to verify the conformity between software requirements and their respective implementations. The process of automating the software testing activity is a fundamental task that aims to give productivity and effectiveness. The automation of the software testing activity allows it to be conducted under systematic criteria, which guarantees the activitys reproducibility, in addition to significantly increasing the chance of identifying flaws in the evaluated product. Test oracles play a fundamental role within the testing activity, being responsible for evaluating the behavior of the outputs produced by a software during the testing activity. In this context, test oracles can be derived from software specifications, formal methods, assertions, machine learning techniques, metamorphic relationships, among others. This doctoral thesis proposes and evaluates a new automated software testing approach for Virtual Reality applications. Unlike conventional programs, virtual reality applications suffer from the test oracle problem, which occurs in situations where the outputs of the system under test are given in unconventional formats, such as machine learning models, images, three-dimensional objects and virtual reality environments. The purpose of the approach presented in this thesis is to use the metamorphic testing technique to create test constraints for virtual reality applications and to use reinforcement learning to enable the automatic generation of test data to automate the testing process of virtual reality applications. To do so, the work was conducted in three different stages: (i) the first stage consisted of a survey of software artifacts, available in open source repositories, in order to understand perceptions and extract models of practices of software quality in the context of virtual reality programs; in the second stage (ii) was a survey designed to investigate the perception of groups of interest, aiming to discover what is lacking about software quality practices in the context of virtual reality in order to clearly map the existing needs; and finally the third stage (iii) consisted in the development and evaluation of the testing approach based in the results observed in the previous steps.