[pt] Este trabalho tem por objetivo estudar algoritmos para a obtenção de representações simplificadas para modelos de terreno. Dados de terreno são considerados de difícil tratamento devido à sua complexidade e dimensão. Uma das técnicas mais utilizadas para amenizar a complexidade dos dados de terreno são os métodos de simplificação de superfícies. Dentre os vários métodos de simplificação de superfícies, os que têm fornecido melhores resultados são os métodos de simplificação por inserção gulosa baseada no erro vertical local. Apesar de suas qualidades, percebemos algumas falhas na qualidade perceptual das soluções fornecidas por este método quando aplicado a dados de terreno com regiões nas quais as altitudes apresentam diferentes graus de variabilidade. Neste trabalho investigamos a existência de métodos melhores para abordagem deste problema. Propomos métodos de inserção gulosa que utilizem critérios de seleção em que o erro vertical local seja modificado de acordo com a variabilidade da superfície.

[pt] Malhas são amplamente usadas na discretização de domínios geométricos em aplicações na engenharia, como simulações de fluxo, transmissão de calor e deformação mecânica. O problema de geração de malhas é bem conhecido e estudado, mas a geração automática de malhas para um domínio físico com geometrias complexas, criando elementos que obedeçam a forma do objeto, e de tamanho e qualidade adequados, ainda é um desafio. Neste trabalho, foram estudados e implementados métodos para gerar malhas com restrições arbitrárias. O gerador implementado é do tipo de Delaunay, que constrói malhas Delaunay com restrições, e utiliza as propriedades da malha para inserir novos vértices e melhorar a qualidade dos elementos. / [en] Meshes are widely used in the discretization of geometric domains for engineering applications such as fluid flow simulator, heat transfer simulations and mechanical deformation. The mesh generation problem is well known and studied, nevertheless the automatic generation of meshes to domains with complex geometry, creating elements that conform to the forms, and of adequate size and quality, is still a challenge. In this work, mesh generation methods capable of generation mesh of arbitrary restrictions were studied and implemented. The implemented generator is a Delaunay generator, which constructs constrained Delaunay meshes, and utilizes the properties of the mesh to insert new vertices and improve the quality of the elements.

[pt] O método de elementos finitos é uma ferramenta amplamente utilizada na análise e simulação de fenômenos físicos. Uma etapa crucial desse método consiste na discretização de um domínio contínuo em uma malha de elementos finitos. A precisão da solução obtida na análise está diretamente relacionada á qualidade da malha utilizada, a qual é determinada pela forma e consistência de seus elementos. Grande parte dos trabalhos existentes na literatura é baseada em métodos clássicos, como Avanço de Fronteira, Triangulação de Delaunay com Restrição e Decomposição de Domínios. Utilizando uma abordagem diferente, esta dissertação propõe um método de geração a posteriori, em que restrições do domínio são inseridas iterativamente na malha, a qual é deformada localmente a fim de satisfazer cada nova restrição. Para validar o método proposto, os resultados obtidos são analisados através de critérios de qualidade comumente utilizados na literatura. / [en] The finite element method (FEM) is a widely used tool in the analysis and simulation of physical phenomena. The discretization of a continuous domain into a finite element mesh is an essential FEM step. The accuracy of the solution is highly dependent on the quality of the input mesh, which is mainly evaluated through the shape of the elements. Most of the related works is based on traditional methods, such as Advancing Front, Constrained Delaunay Triangulation and Domain Decomposition. Unlike these methods, this work proposes an iterative mesh generation method with deferred constraint insertion, in which an initially regular mesh is locally deformed in order to satisfy each new domain constraint. In addition, in order to validate the proposed method, this work evaluates each output mesh according to quality criteria commonly used in the literature.

[pt] Algoritmos para visualização interativa de terrenos são complexos e, ao mesmo tempo, de grande importância para muitas aplicações como jogos e planejamento de atividades sobre terrenos. Em função desta complexidade e importância, o tema merecido, na última década, muita atenção da comunidade de pesquisadores em Computação Gráfica e, conseqüentemente, muitas estratégias têm sido desenvolvidas. Entre as mais bem sucedidas estratégias, destacam-se os recentes trabalhos de Lindstrom e Pascucci. O algoritmo proposto por estes autores possui diversas implementações disponíveis na Internet e merece ser reavaliado. Esta dissertação faz esta re-avaliação através de uma implementação independente feita pela autora e testada sobre uma base de terrenos reais. Com o objetivo de tornar esta análise mais completa e dar suporte a algumas conclusões, resultados comparativos de outros algoritmos da área também são apresentados. / [en] Algorithms for the interactive visualization of terrains are very complex and, at the same time, of great importance to many applications, such as games and activity-planning over terrains. Due to such complexity and importance, in the past decade this subject has received great attention by researchers on Computer Graphics. As a consequence, a number of strategies have been developed. Among the most successful strategies, one can highlight recent works by Lindstrom and Pascucci. The algorithm proposed by these authors has various implementations available in the Internet and deserves to be reevaluated. The present work makes such reevaluation by means of an independent implementation developed by the author and tested over a base or real terrains. With the purpose of making this analysis more complete and to support some conclusions, comparative results with other algorithms in the area are also presented.

[pt] Como um novo e poderoso paradigma para modelagem e implementação de sistemas de software, os sistemas multiagentes necessitam de metodologias, linguagens de modelagem, plataformas de desenvolvimento e linguagens de programação que explorem seus benefícios e características particulares. Contudo, diferentes metodologias, linguagens e plataformas para sistemas multiagentes propõem abstrações variadas e com definições muito diferentes. Nesse contexto, é necessário criar frameworks conceituais que definam as abstrações, seus relacionamentos e seus comportamentos. Como em qualquer novo paradigma para engenharia de software, o sucesso e a difusão de sistemas multiagentes requerem, entre outras tecnologias de software baseadas em agentes, linguagens de modelagem que explorem o uso de abstrações relacionadas a agentes e promovam o refinamento dos modelos de design para código. Esta tese contempla a definição de um framework conceitual para sistemas multiagentes chamado TAO e uma linguagem de modelagem para sistemas multiagentes chamada MAS-ML. Os objetivos desta tese são descrever os aspectos estáticos e dinâmicos das abstrações freqüentemente utilizadas em sistemas multiagentes definindo um framework conceitual, propor uma linguagem de modelagem que descreva diagramas estáticos e dinâmicos para modelar esses aspectos e descrever o refinamento dos modelos estáticos para código. / [en] As a powerful and new paradigm for designing and implementing software systems, multi-agent systems require methodologies, modeling languages, development platforms and programming languages that explore their benefits and their peculiar characteristics. However, different methodologies, languages and platforms for multi-agent systems propose very distinct and varied sets of abstraction. In this context, there is a need for creating a conceptual framework that defines the frequently used multi-agent system abstractions, their relationships and their behavior. As it is the case with any new software engineering paradigm, the successful and widespread deployment of multi-agent systems require modeling languages, among other agent-based software technologies, that explore the use of agentrelated abstractions and promote the traceability from the design models to code. This thesis contemplates the definition of a multi-agent system conceptual framework called TAO and of a multi-agent system modeling language called MAS-ML. Our goals are to describe the structural and dynamic aspects of the abstractions commonly used in multi-agent systems by defining a conceptual framework, to propose a modeling language that describes structural and dynamic diagrams to model such aspects and to present the traceability from the structural models into code.

[pt] Imprescindível para quaisquer aplicações de visão computacional ou realidade aumentada, a calibração de câmera é o processo no qual se obtém os parâmetros intrínsecos e extrínsecos da câmera, tais como distância focal, ponto principal e valores que mensuram a distorção ótica da lente. Atualmente o método mais utilizado para calibrar uma câmera envolve o uso de imagens de um padrão planar em diferentes perspectivas, a partir das quais se extrai pontos de controle para montar um sistema de equações lineares cuja solução representa os parâmetros da câmera, que são otimizados com base no erro de reprojeção 2D. Neste trabalho, foi escolhido o padrão de calibração aneliforme por oferecer maior precisão na detecção dos pontos de controle. Ao aplicarmos técnicas como transformação frontal-paralela, refinamento iterativo dos pontos de controle e segmentação adaptativa de elipses, nossa abordagem apresentou melhoria no resultado do processo de calibração. Além disso, propomos estender o modelo de otimização ao redefinir a função objetivo, considerando não somente o erro de reprojeção 2D, mas também o erro de colinearidade 2D. / [en] Crucial for any computer vision or augmented reality application, the camera calibration is the process in which one gets the intrinsics and the extrinsics parameters of a camera, such as focal length, principal point and distortions values. Nowadays, the most used method to deploy the calibration comprises the use of images of a planar pattern in different perspectives, in order to extract control points to set up a system of linear equations whose solution represents the camera parameters, followed by an optimization based on the 2D reprojection error. In this work, the ring calibration pattern was chosen because it offers higher accuracy on the detection of control points. Upon application of techniques such as fronto-parallel transformation, iterative refinement of the control points and adaptative segmentation of ellipses, our approach has reached improvements in the result of the calibration process. Furthermore, we proposed extend the optimization model by modifying the objective function, regarding not only the 2D reprojection error but also the 2D collinearity error.

[pt] A otimização topológica tem como objetivo encontrar a distribuição mais eficiente de material (ótima topologia) em uma determinada região, satisfazendo as restrições de projeto estabelecidas pelo usuário. Na abordagem tradicional atribui-se uma variável de projeto, constante, denominada densidade, para cada elemento finito da malha. Dessa forma, a qualidade da representação dos novos contornos da estrutura depende do nível de discretização da malha: quanto maior a quantidade de elementos, mais bem definida será a topologia da estrutura otimizada. No entanto, a utilização de malhas super-refinadas implica em um elevado custo computacional, principalmente na etapa de solução numérica das equações de equilíbrio pelo método dos elementos finitos. Este trabalho propõe uma nova estratégia computacional para o refinamento adaptativo local de malhas utilizando elementos finitos poligonais em domínios bidimensionais arbitrários. A ideia consiste em realizar um refinamento da malha nas regiões de concentração de material, sobretudo nos contornos internos e externos, e um desrefinamento nas regiões de baixa concentração de material, como por exemplo, nos furos internos. Desta forma, é possível obter topologias ótimas, com alta resolução e relativamente baixo custo computacional. Exemplos representativos são apresentados para demonstrar a robustez e a eficiência da metodologia proposta por meio de comparações com resultados obtidos com malhas super-refinadas e mantidas constantes durante todo o processo de otimização topológica. / [en] Topology optimization aims to find the most efficient distribution of material (optimal topology) in a given domain, subjected to design constraints defined by the user. The quality of the new boundary representation depends on the level of mesh refinement: the greater the number of elements in the mesh, the better will be the representation of the optimized structure. However, the use of super refined meshes implies in a high computational cost, especially regarding the numerical solution of the linear systems of equations that arise from the finite element method. This work proposes a new computational strategy for adaptive local mesh refinement using polygonal finite elements in arbitrary two-dimensional domains. The idea is to perform a mesh refinement in regions of material concentration, mostly in inner and outer boundaries, and a mesh derefinement in regions of low material concentration such as the internal holes. Thus, it is possible to obtain optimal topologies with high resolution and relatively low computational cost. Representative examples are presented to demonstrate the robustness and efficiency of the proposed methodology by comparing the results obtained herein with the ones from the literature where super refined meshes are held constant throughout all topology optimization process.