Made available in DSpace on 2016-06-02T19:05:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissJGDMF.pdf: 5555828 bytes, checksum: edc9d67a964fb160866aeceda53b71cb (MD5) Previous issue date: 2004-08-31 / The most efficient 3D acquisition systems use the principle of laser triangulation or the principle of time of flight TOF. In the systems based on triangulation, the range and the depth variation are very limited, but it has a great precision. On the other hand the opposite occurs to the TOF systems where it has a low precision, and a great range and depth variation. This work describes a project of a 3D acquisition system, with greater precision and range than traditional laser triangulation 3D scanners, and it s as versatile as TOF systems. An initial prototype of this system had been implemented. / Os sistemas de aquisição 3D mais eficientes utilizam o princípio da triangulação laser ou o princípio do tempo de vôo (TOF - time of flight). Nos sistemas baseados em triangulação, o alcance e a variação de profundidade são muito limitados, mas possuem grande precisão. Por outro lado, o oposto ocorre nos sistemas TOF, onde a precisão é baixa, e a variação de profundidade e o alcance são altos. Esse trabalho descreve o projeto de um sistema de aquisição 3D, com precisão e alcance superiores aos sistemas 3D tradicionais, baseados em triangulação laser e versatilidade similar aos sistemas TOF. Um protótipo simplificado desse sistema foi implementado.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:05:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissRA.pdf: 5355076 bytes, checksum: cc6b0f23d13ecc480fc75a683b6a64c4 (MD5) Previous issue date: 2006-05-20 / Facial animation has been widely used in many areas of applications and entertainment, presenting high levels of details and technology. However, its implementation still demands lots of hard work from the producer team. Aiming at the adaptation of a stereoscopic system to a financial low cost facial animation system, this research covers animation subjects and their main principles, in order to use them on an animated face. Studies on face anatomy, such as bones and muscles, are considered important to enhance the facial animation results. Several paradigms are covered in order to demonstrate the actual stage of this computer graphic area. The main aspects of a stereoscopic system, which uses two images as reference, presented in this work, are focused on a method development for a facial animation system. This research is based on facial control points on a human face, which is 3D modeled using the box modeling technique. The 3D virtual face is used to apply an ending result of a facial expression or lip sync obtained from the methods of stereoscopy, association and interpolation. The use of the stereoscopy demonstrated to be an efficient technique to capture 3D coordinates from real faces and use them to develop a realistic facial animation. The re-use, portability, target morphing, and key frames are the main contributions of the use of the stereoscopy in a facial animation system. / A animação facial tem sido amplamente utilizada em diversas áreas de aplicação e entretenimento, apresentando altos níveis de detalhamento e avanços tecnológicos. Contudo, sua implementação ainda exige um trabalho árduo da equipe de produção podendo desprender muito tempo nesta etapa. Com o objetivo de adequar um sistema estereoscópico a um sistema de animação facial de baixo custo financeiro, este trabalho trata de assuntos da área de animação e de seus principais fundamentos para serem aplicados em uma face. Estudos da anatomia da face, como sistema muscular e ósseo, são fundamentais para um melhor desempenho da animação facial, pois é notável que a face é, naturalmente, um sistema complexo. Diversos paradigmas de sistemas faciais são abordados mostrando os atuais estágios desta área da computação gráfica. Os princípios fundamentais de um sistema estereoscópico, que utiliza duas imagens como referência, são abordados, enfocando seu uso no desenvolvimento de métodos para uma animação facial. Esta pesquisa baseou-se na demarcação de pontos de controle faciais em uma face humana real, que foi modelada em 3D utilizando a técnica de box modeling, para a realização dos métodos de estereoscopia, associação e interpolação obtendo uma expressão facial e de sincronismo labial. A utilização da estereoscopia mostrou-se, neste trabalho, como sendo uma técnica eficiente para a captação das coordenadas 3D provenientes da face real, resultando em uma animação facial realista. Encontrou-se o re-uso, a portabilidade, a criação de target morphings e a criação de keyframes como as principais contribuições da estereoscopia, permitindo sua ampla utilização.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:05:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1905.pdf: 4899215 bytes, checksum: 8bd08afce2d9a13e46eae59bfce938ca (MD5) Previous issue date: 2007-06-06 / This work consists of the implementation of a 3D surface reconstruction algorithm from point clouds, using Self-Organizing Neural Networks. Among the Neural Networks the SOM (Self-Organizing Map) is distinguished, since it is a self-organized model based on competitive learning. The proposed system is based on the GCC (Growing Cell Structures), a self-organizing neural network that is a SOM incremental variation with some alteration in the way that the positions of the direct neighbors of the winner node are updated, and also in the way that new nodes are inserted and inactive nodes are removed. The system has been improved by the inclusion of the edge-swap operation, improving the quality of the generated mesh and the convergence of the algorithm. The algorithm than has been called GCS-M (GCS-Modified). To evaluate the results obtained by the implementation of the proposed system had been used metrics to evaluate the quality of the mesh, based on the values of the minimum distances between the point cloud and the elements that compose the polygon mesh. With this comparison mechanism, it had been performed comparisons of the GCS-M algorithm results and the traditional methods results of surface reconstruction. The obtained results show that the proposed algorithm is very efficient, obtaining realistically reconstructed surfaces with low error measures. / O trabalho consiste na implementação de um algoritmo de reconstrução de superfícies 3D a partir de nuvens de pontos, usando Redes Neurais Auto-Organizáveis. Dentre as Redes Neurais Artificiais destaca-se o SOM (Self-Organizing Map) que é um modelo autoorganizável baseado na aprendizagem competitiva. O sistema proposto foi baseado no modelo de rede neural auto-organizável GCS (Growing Cell Structures), que é uma variação incremental do SOM, com alterações na forma de atualização das posições dos vizinhos diretos do nodo vencedor e também na forma como são inseridos novos nodos e removidos nodos inativos. O sistema foi aperfeiçoado pela inclusão da operação de troca de arestas, que melhorou a qualidade da malha gerada e a convergência do algoritmo. O algoritmo foi então denominado GCS-M (GCS-Modificado). Para avaliar os resultados obtidos por meio da implementação do sistema proposto foram utilizadas métricas para mensurar a qualidade da malha baseada no valor das medidas das distâncias mínimas entre a nuvem de pontos e os elementos que compõem a malha poligonal. Com esse mecanismo foram realizadas comparações dos resultados obtidos pelo GCS-M com os resultados obtidos pelos métodos tradicionais de reconstrução de superfícies. O algoritmo proposto se mostrou bastante eficiente, obtendo superfícies reconstruídas realisticamente, com medidas de erro baixas.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:06:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissMAG.pdf: 11643347 bytes, checksum: dcaf64ea49dba6f68c7f414fd7f548a0 (MD5) Previous issue date: 2005-08-30 / Three-dimensional (3D) surface anthropometry enables us to extend the study to 3D geometry and morphology of human body. The purpose of this study is to build a whole 3D body scanner. Using lasers and cameras mounted on a scanning platform moved by a single motor and controlled by an embedded controller, a device has been implemented to capture the shape of the entire human body. One application case study (body fat percentage) is presented. The results suggests that the developed scanner can be useful for that particular case study and other like size surveying and medicine. / Um scanner antropométrico possibilita ampliar nossos estudos sobre geometria e morfologia tridimensional do corpo humano. O propósito desse estudo é construir um scanner 3D para todo o corpo humano. Utilizando lasers e câmeras instalados em uma plataforma movida por um único motor, controlado por um dispositivo dedicado, foi implementado um equipamento que permite a aquisição das formas do corpo inteiro. Uma aplicação para estudo de caso (determinação do percentual de gordura) é apresentada. Os resultados sugerem que o scanner desenvolvido pode ser útil para este caso de estudo em particular, além de outras aplicações tais como em censos antropométricos e em medicina.