This study has been carried out as a part of the EC funded project, SMARTDOC IST-2000-28137, with the objective of developing application components that provide highly interactive visualization and collaboration functionalities. The low-level components from the graphics library AVS OpenViz 2.0 are used as the development basis. The application components can be inserted into electronic documents that allow embedded controls such as web documents or Microsoft Word or PowerPoint documents. Instead of displaying results as static images, a SMARTDOC component provides the ability to visualize data and interact with it inside the document. Although the principal goal of the SMARTDOC project is to create components in a number of different application domains this study concentrates on developing a medical imaging application component in collaboration with the project partners AETmed and professor Alan Jackson at the University of Manchester. By incorporating the application component into patient reports, the clinicians are provided the ability to interact with the 3D data that is described in the reports. To improve the usability of the component, it makes use of a visual user interface (VUI), which gives the user the ability to interact and change parameters directly in the visualization process. Collaborative work over geographical distances is an area that is becoming increasingly common and thus more interesting. As the availability of bandwidth has increased and the communication technologies have advanced, many companies express their interest for this new practical method of work. A company with offices in different countries would benefit from collaborative techniques providing closer cooperation within the company. Specialized institutions and laboratories could gather much experience and information through collaborative research. Medical imaging and visualization technique are areas where distinct disciplines such as networking, user interfaces and 3D visualization naturally can be fused together in order to develop collaborative environments. The visualization components developed within the SMARTDOC project will be the foundation for collaborative application components integrated with the Microsoft DirectX® multimedia library. In the medical imaging area, collaborative work can be used to improve diagnoses, journaling and teaching. This study focuses on developing a prototype of an interactive visualization component for 3D medical imaging and creating a collaborative environment using a multimedia library originally meant for network gaming.

Detta examensarbete är gjort åt ingenjörsfirman Navo AB i Karlstad. Syftet med arbetet är att förvandla och återskapa en befintlig instruktionsbok i pappersform till en komplett interaktiv presentation med 3D-animationer skapade i Cult3D. En metodik för att skapa instruktions-boken ska utarbetas, samt utreda vilka möjligheter Cult3D har för arbetet. Det mesta av materialet är hämtat från elektroniska källor. Rapporten delas in i två delar: en teoridel och en utförandedel. Teoridelen presenterar de använda programmen och beskriver dess funktioner med tyngdpunkt på Cult3D. Denna 3D-motor har med fotorealistiska ytor, användarvänlighet och möjligheten att komma närmare verkligheten, snabbt blivit världsledande inom interaktiv 3D-grafik. Den praktiska delen beskriver hur instruktionsboken tagit form, hur programvarorna använts och hur de beslut bakom tekniska- och designmässiga lösningar tagits. Resultatet blev en fullt funktionerlig, interaktiv instruktionsbok med illustrativa Cult3D-objekt. Den är färdig att användas vid en arbetsstation från antingen CD-media eller lokal hårddisk. / This degree project is made for the engineering firm Navo AB in Karlstad. The aim of the report is to turn an existing paper manual into an interactive presentation with 3D animations created in Cult3D. A method to create the manual will be prepared and to find out which possibilities Cult3D has for the work. Mostof the material in the report is taken from various electronic sources. The report is divided in two parts: a theory and a practical part. The theory part presents the used software and describes their functions with more detailed information about Cult3D. This 3D motor has rapidly been world leading within interactive 3D graphics because of its user ability, photo realistic surfaces and the possibility to reach reality. How the manual took shape is described in a practical part. It describes how the software has been used and the decisions behind the design and technical solutions. The result was a fully functional, interactive manual with illustrative Cult3D objects. It is ready to use at a workstation from either a CD or a local harddrive.

This report describes the work and the results found when comparing three different 3d modeler applications. The programs are 3ds Max, Maya and Cinema 4D. The comparisons focus on the possibilities/the amount of freedom these programs interface offer to its plugins. The comparisons are made from the point of view of a tool for creating animations developed as a plugin for these modelers. This plugins demands on the system it is loaded into have been analyzed and from the results of this analysis a template have been created. This template is to be used when porting the plugin to other modeler programs in order to be able to tell at an early stage if it’s possible, or not. This template is appended as an appendix. The plugin described above is in it self a system with a plugin architecture and is described on a higher level in the report. / Rapporten beskriver arbetet och resultatet funnet vid jämförelser mellan tre olika 3d modelleringsprogram. Programmen är 3ds Max, Maya och Cinema 4D. Jämförelserna fokuserar på de möjligheter/friheter dessa programs gränssnitt erbjuder sina plugins. Utgångspunkt i jämförelserna är ett animerings verktyg utvecklat som ett plugin till dessa modelleringsporgram. Detta plugins krav på systemet det laddas i har analyserats och utifrån dessa analyser har en mall skapats för att vid vidare portningar till andra modelleringsprogram på ett tidigt stadium kunna avgöra om det är möjligt eller inte. Denna mall finns med som en bilaga till rapporten. Pluginet som nämns ovan är i sin tur också det ett system med plugin arkitektur och beskrivs på en övergripande nivå i rapporten.

The city of Kalmar has a desire that their 3D maps of the city should come to a greater use and get residents more involved in Kalmar city. The purpose of this report is to show one way to work with these 3D maps when it comes to presenting information about Kalmar for its residents and tourists in a specific area.  The report also includes information about advantages and disadvantages with the use of 2D and 3D maps in different environments. Various reports and other sources indicate an interest in 3D and a use for this, but even that 2D is still seen as a natural way to read a map. By collecting information from relevant literature, interviews and user testing, the group has obtained sufficient background information to present the results of a web site, where the visitor can navigate in both 2D and 3D in a specific area of Kalmar. User tests and surveys have been conducted in two rounds and the web site has been revised after their results. / Kalmar kommun har en önskan om att deras 3D-kartor över staden skall komma till en utökad användning och att få kommuninvånarna mer engagerade i Kalmar kommun. Syftet med denna rapport är att visa hur man på ett sätt kan arbeta med dessa 3D-kartor när det kommer till att presentera information om Kalmar kommun för dess invånare och turister i ett specifikt område. I rapporten tas även fördelar och nackdelar upp med att använda sig av 2D- respektive 3D-kartor i olika miljöer. Olika rapporter och andra källor visar på ett intresse för 3D och ett användningsområde för detta, men även att 2D fortfarande ses som ett naturligt sätt att läsa en karta. Genom att samla in information både från relevant litteratur, intervjuer samt användartester har gruppen fått tillräcklig bakgrundinformation för att presentera resultatet med en webbplats, där besökaren kan navigera både i 2D och 3D i ett specifikt område i Kalmar. Användartester och enkäter har utförts i två omgångar på webbplatsen och har omarbetats efter det som framgick där.

Le pilotage de véhicule blindé est rendu difficile par la faible visibilité offerte aux pilotes face aux environnements et aux situations complexes qu’ils doivent traverser.La protection des opérateurs de véhicules militaires et l’intégrité de ces véhicules sont des besoins primordiaux pour l’armée de terre.Afin de répondre à la problématique : sécuriser le pilotage des véhicules militaires avec comme périmètre la définition d’un système de perception d’environnement, nous avons procédé à l’étude au sens large de l’aide au pilotage dans le contexte militaire en environnement naturel et semi-structuré afin de mettre en exergue les moyens et les capteurs utilisables pour réaliser un système d’aide au pilotage.Ainsi, nous offrons une réponse technique pour la réalisation d’un tel système au travers premièrement d’une étude des méthodes et algorithmes existants applicables à notre cas d’application. Ensuite nous définissons les capteurs utilisables avec de telles méthodes. De cet état de l’art, nous définissonsune système répondant à notre problématique et nous expliquons sa mise en pratique au travers de la création d’une plateforme d’expérimentation.Cette plateforme se compose des solutions présentées et permet de valider le concept par l’évaluation des solutions d’acquisition de l’environnement afin d’offrir les données nécessaires à une aide au pilotage.Puis, l’étude des moyens d’analyse de cet environnement offre des pistes de réflexion sur le futur système d’aide au pilotage.Enfin, une l’étude d’un moyen alternatif de restitution de l’information à l’opérateur complète la solution présentée en offrant une piste de réflexion sur l’impact de la restitution dans les performances des opérateurs. / Armored vehicule driving is difficult because of low visibility given to pilots in tough environnements conditions and complex situations they have to manage.Soldiers safety and vehicle integrity are part of main topics for French “Armée de Terre”. To answer the problem Make the driving of military vehicles safer by improving environnement perception through driver asssistance systems, we study driving assistance in unstructured environnemnt by looking for sensors and methods which are suitable to realize such a system.First, we study existing methods and algorithms which fit our application case. Conclusion of this study is the definition of our system.Second, thanks to the previous study we explain the creation of an experimentation platform allowing evaluation of our concept. Data obtained from reconstruction are then exploited through environment analysis to bring obstacle extraction methods.Third, study of an alternative display solution is exposed and complete this work in explaining impact of restitution in operating cycle.

Les travaux développés dans cette thèse s’intéressent à l’analyse fine des véhicules à partir d’une image. Nous définissons le terme d’analyse fine comme un regroupement des concepts suivants : la détection des véhicules dans l’image, l’estimation de leur point de vue (ou orientation), la caractérisation de leur visibilité, leur localisation 3D dans la scène et la reconnaissance de leur marque et de leur modèle. La construction de solutions fiables d’analyse fine de véhicules laisse place à de nombreuses applications notamment dans le domaine du transport intelligent et de la vidéo surveillance.Dans ces travaux, nous proposons plusieurs contributions permettant de traiter partiellement ou complètement cette problématique. Les approches mises en oeuvre se basent sur l’utilisation conjointe de l’apprentissage profond et de modèles 3D de véhicule. Dans une première partie, nous traitons le problème de reconnaissance de marques et modèles en prenant en compte la difficulté de la création de bases d’apprentissage. Dans une seconde partie, nous investiguons une méthode de détection et d’estimation du point de vue précis en nous basant sur l’extraction de caractéristiques visuelles locales et de la cohérence géométrique. La méthode utilise des modèles mathématiques uniquement appris sur des données synthétiques. Enfin, dans une troisième partie, un système complet d’analyse fine de véhicules dans le contexte de la conduite autonome est proposé. Celui-ci se base sur le concept d’apprentissage profond multi-tâches. Des résultats quantitatifs et qualitatifs sont présentés tout au long de ce manuscrit. Sur certains aspects de l’analyse fine de véhicules à partir d’une image, ces recherches nous ont permis de dépasser l’état de l’art. / In this thesis, we are interested in fine-grained analysis of vehicle from an image. We define fine-grained analysis as the following concepts : vehicle detection in the image, vehicle viewpoint (or orientation) estimation, vehicle visibility characterization, vehicle 3D localization and make and model recognition. The design of reliable solutions for fine-grained analysis of vehicle open the door to multiple applications in particular for intelligent transport systems as well as video surveillance systems. In this work, we propose several contributions allowing to address partially or wholly this issue. Proposed approaches are based on joint deep learning technologies and 3D models. In a first section, we deal with make and model classification keeping in mind the difficulty to create training data. In a second section, we investigate a novel method for both vehicle detection and fine-grained viewpoint estimation based on local apparence features and geometric spatial coherence. It uses models learned only on synthetic data. Finally, in a third section, a complete system for fine-grained analysis is proposed. It is based on the multi-task concept. Throughout this report, we provide quantitative and qualitative results. On several aspects related to vehicle fine-grained analysis, this work allowed to outperform state of the art methods.

Uppsatsen undersöker skillnader mellan 3D program och spelmotorer. En producent i dagens mediesamhälle har många val mellan program och ibland kan det vara svårt att dra slutsatser. Syftet var att ta reda på hur valet mellan de båda programtyperna påverkar användaren av projektet, allt i ett arkitekturs och interiörs visualiserings sammanhang. En bättre förståelse av detta kan hjälpa en producent med valet av produktionsprogram och förbättra upplevelsen hos slutanvändarna. Sex personer intervjuades utifrån ett snöbollsurval för att få fram data som sedan kan analyseras. Deltagarna delades in i två grupper, en med tidigare erfarenhet av interaktiva projekt och spel och en utan, intervjuerna skedde individuellt. Dessa deltagare fick se och prova fyra exempel bestående av tre projekt producerade i 3D program och spelmotorer. Det visade sig att majoriteten av deltagarna tyckte att grafiskt sätt var exemplet producerat i 3D programmet bättre från ett grafiskt perspektiv men deltagarna tyckte att spelmotorn låg så nära att det egentligen inte spelade någon roll, båda programmen låg på samma nivå när det kom till grafisk kvalitet. Alla förutom en av deltagarna föredrog ett interaktivt exempel över en färdig video då deltagaren själv fick möjligheten att röra sig runt och fokusera på vad de själva vill. Deltagaren som inte föredrog ett interaktivt exempel sade att det var på grund av avsaknaden av tidigare erfarenhet. De andra två deltagarna som saknade den tidigare erfarenheten tyckte den gick att lära sig och såg stort potential med det interaktiva exemplet. Deltagarna önskade sig även mer interaktivitet, både i form av interaktiva funktioner som normalt sätt finns i spel men även mer som tillåter dem att leva sig in i projektet.

Den här uppsatsen undersöker vikten av fyra av Disneys 12 animationsprinciper i ansiktsanimation för 3D. De principer som undersöks är Anticipation, Followthrough and Overlapping action, Appeal och Secondary action. Detta prövas genom att först skapa en originalanimation, där alla Disneys animationsprinciper används, och därefter skapa fyra ytterligare, separata, animationer där en av detidigare nämnda principerna tas bort. Dessa animationer visades sedan för sex testpersoner som därefter fick svara frågor i en intervju. Det märktes tydligt att alla av de fyra testade principerna är viktiga för en animation, dock var avsaknaden av Appeal eller Secondary action tydligast. / This bachelor-thesis discusses the importance of four of Disney’s 12 animation principles in 3D facial animation. The principles discussed are Anticipation, Followthrough and Overlapping action, Appeal and Secondary Action. This is done by first constructing a standard animation, using all of Disney’s animation principles, and then creating four additional, separate, animations by removing the usage of one of the afore mentioned principles at the time. Six test subjects then view the animations and answer a series of questions in an interview format. We found that all four of the tested principles are important to an animation, but that out of the four it was the most obvious when either Appeal or Secondary Action was omitted.

Le traitement et l’analyse d’images angiographiques rotationnelles 3D (3DRA) de haute résolution spatiale pour l’aide à la planification d’interventions en neuroradiologie interventionnelle est un domaine de recherche récent et en plein essor. Les neuroradiologues ont besoin d’outils interactifs pour la planification des procédures d’embolisation et l’optimisation du guidage de microcathéters durant les interventions endovasculaires. L’exploitation des données d’imagerie pour l’aide au diagnostic et la thérapeutique requiert le développement d’algorithmes robustes et de méthodes efficaces. Ces méthodes permettent d’intégrer les informations contenues dans ces images pour en extraire des descripteurs anatomiques utiles durant les phases pre et per-opératoires.Cette thèse est dédiée au développement d’une chaine de traitement complète comprenant la segmentation, la reconstruction tridimensionnelle (3D) et la représentation symbolique de vaisseaux cérébraux à partir d’images 3DRA, pour faciliter la planification d’interventions d’embolisation pour le traitement de Malformations ArtérioVeineuses cérébrales (MAVs).La première partie du travail est consacrée à l’étude des différentes approches utilisées en segmentation des vaisseaux. Deux méthodes de segmentation sont ensuite proposées. Tout d’abord, une méthode de segmentation 2D coupe par coupe est développée ainsi qu’un technique robuste de suivi de vaisseaux permettant de détecter les bifurcations et de poursuivre le tracking de plusieurs branches du même vaisseau. Un maillage basé sur la triangulation Contrainte de Delaunay permet ensuite la reconstruction et la visualisation 3D des vaisseaux ainsi obtenus. Une méthode de segmentation 3D automatisée des images 3DRA est ensuite développée, elle présente l’avantage d’être plus rapide et de traiter le volume d’images entier en 3D. Cette méthode est basée sur la croissance de régions. Le processus 3D démarre à partir d’une coupe initiale pré-segmentée en utilisant la reconstruction géodésique et sur laquelle les germes sont placés de manière automatique. Finalement, une représentation du réseau vasculaire sur laquelle on distingue clairement les trois entités que sont les artères, les veines drainantes et le nidus est obtenue.La deuxième partie de la thèse est consacrée à la représentation symbolique des vaisseaux. L'étude hiérarchique du squelette permet de donner une description graphique du réseau vasculaire cérébral. A partir de cette description graphique, les vaisseaux et leurs branches sont labellisés et un ou plusieurs vaisseaux peuvent être isolés du reste du réseau pour une analyse visuelle plus précise, ce qui n’est pas possible avec les reconstructions 3D du constructeur. De plus, cette représentation améliore la détermination des chemins optimaux pour l’embolisation de la MAV et réduit la complexité due à l’enchevêtrement des vaisseaux malformés.La chaine de traitement complète ainsi développée aboutit à une description 3D précise des vaisseaux. Elle permet une meilleure compréhension structurelle du réseau vasculaire cérébral et offre aux neuroradiologues la possibilité d’extraire des descripteurs anatomiques, et géométriques (taille, diamètre…) des vaisseaux. Enfin, une étape de vérification des résultats par un expert neuroradiologue a permis la validation clinique des résultats de segmentation et de reconstruction 3D. L’intégration des algorithmes développés dans une interface graphique intuitive et facile d’utilisation devra être faite pour permettre l’exploitation de nos résultats en routine clinique / The processing and analysis of 3D Rotational Angiographic images (3DRA) of high spatial resolution to facilitate intervention planning in interventional neuroradiology is a new and booming research area. Neuroradiologists need interactive tools for the planning of embolization procedures and the optimization of the guidance of micro-catheters during endovascular interventions. The exploitation of imaging data to help in diagnosis and treatment requires the development of robust algorithms and efficient methods. These methods allow integrating information included in these images in order to extract useful anatomical descriptors during preoperative and peroperative phases.This thesis is dedicated to the development of a complete processing pipeline including segmentation, three-dimensional (3D) reconstruction and symbolic representation of cerebral vessels from 3DRA images, aiming to facilitate the embolization intervention planning for the treatment of cerebral ArterioVenous Malformations (AVMs).The first part of the work is devoted to the study of the different approaches used for the segmentation of vessels. Two segmentation methods are then proposed. First, a 2D slice-by-slice segmentation method is developed, followed by a robust vessel tracking process that enables detecting bifurcations and further following several branches of the same vessel. A mesh based on the Constrained Delaunay triangulation allows then the 3D reconstruction and visualization of the obtained vessels. An automated 3D segmentation method of 3DRA images is then developed, which presents the advantage of being faster and processing the whole 3D volume of images. This method is region growing based. The 3D process starts from an initial pre-segmented slice using the geodesic reconstruction, where the seeds are automatically placed. Finally, a representation of the vasculature is obtained, in which these three entities are clearly visible: the feeding arteries, the draining veins and the nidus.The second part of the thesis is devoted to the symbolic representation of the vessels. The hierarchical study of the skeleton allows giving a graphic description of the cerebral vascular network. From this graphic description, the vessels and their branches are labeled and one or more vessels can be isolated from the rest of network for a more accurate visual analysis, which is not possible with the original 3D reconstructions. Moreover, this improves the determination of the optimal paths for the AVM embolization and reduces the complexity due to the entanglement of the malformed vessels.The complete processing pipeline thus developed leads to a precise 3D description of the vessels. It allows a better understanding of the cerebral vascular network structure and provides the possibility to neuroradiologists of extracting anatomical and geometric descriptors (size, diameter...) of the vessels. Finally, a verification step of the results by a neuroradiology expert enabled clinical validation of the 3D segmentation and reconstruction results. The integration of the developed algorithms in a user-friendly graphical interface should be achieved to allow the exploitation of our results in clinical routine

Le procédé de tournage galetage (CoTuB) est un traitement d'usinage innovant réalisant les procédés de tournage et de galetage à billes simultanément et sur la même machine-outil. L'objectif du procédé combiné est d'améliorer l'intégrité de surface et en même temps d'augmenter la productivité par rapport aux traitements conventionnels de surface et les procédés d'usinage. En adoptant un plan d’expérience, il a été démontré qu'une amélioration considérable de l’intégrité de surface pourrait être obtenue en utilisant le nouveau procédé combiné et en sélectionnant les paramètres appropriés. Pour effectuer une étude paramétrique, un ensemble d'expériences basées sur un plan d’expérience de type Taguchi complété par une analyse de la variance (ANOVA) a été réalisée. Le but de cette étude expérimentale est d'identifier les paramètres optimaux du tournage / galetage lors du traitement de l'acier 42 Cr Mo 4 permettant de donner une intégrité de surface optimale.Pour une meilleure compréhension des phénomènes impliqués lors du procédé combiné d'usinage / galetage, des approches et méthodologies numériques ont été développées afin de reproduire le procédé combiné. Une nouvelle approche numérique, appelée «Approche Mixte», est développée et utilisée afin de simplifier la simulation du procédé combiné. Cette approche combine des données expérimentales et numériques afin de déterminer la forme et de quantifier les chargements thermiques et mécaniques exercés par l'outil de coupe sur la surface usinée sur chaque zone de cisaillement. Cette nouvelle méthode a permis d'effectuer une simulation 3D du procédé de tournage-galetage combiné et permet de simuler plusieurs passages des outils autour de la surface usinée. La simulation permet de prédire les contraintes résiduelles induites par le procédé combiné et la comparaison révèle un bon accord entre les résultats numériques et expérimentaux. / The Combined Turning-Burnishing (CoTuB) process is an innovative machining treatment that performs turning and ball-burnishing processes simultaneously and on the same machine tool. The aim of performing the combined process is to enhance surface integrity and increase productivity at the same time when compare to conventional surface treatment and machining processes. Based on adopting design of experiments, it has been depicted that a considerable improvement in surface quality could be obtained meaning the new combined process by using the suitable process parameters. In order to carry out a parametric study, a set of experiments based on Taguchi method completed with a statistical analysis of variance (ANOVA) were performed. The aim of this experimental investigation is to identify the optimal turning/burnishing parameters when treating AISI 4140 steel. This helps to get an optimal surface integrity. For a better understanding of the phenomena involved during combined machining / burnishing processes, numerical approaches and methodologies for reproducing the combined turning-burnishing process have been performed. A new approach, called the "Mixed Approach", is developed and used in order to simplify the simulation of the combined process. This approach combines experimental and numerical data in order to determine shape and to quantify thermal and mechanical loadings exerted by the cutting tool on the machined surface on each shear zone. This new method allowed to perform a 3D simulation of combined turning-burnishing and allows to model several tool passages on the machined surface. The simulation allows to predict residual stresses induced by the combined process and the comparison reveals good agreements between numerical and experimental results.