A etapa de broad-phase para a detecção de colisão em cenas compostas de n objetos que se movimentam é um problema desafiador, pois enumerar os pares de colisão revela uma complexidade quadrática. Estruturas de dados espaciais são desenvolvidas para acelerar o processo, mas muitas vezes a natureza estática dessas estruturas dificulta o manejo de cenas dinâmicas. Nesse trabalho, é proposta uma nova estrutura chamada de árvore BSP semi-ajustável para representar cenas compostas de milhares de objetos dinâmicos. Um algoritmo de agendamento avalia onde a árvore BSP torna-se desbalanceada, usa várias estratégias para alterar os planos de corte e atualizações preguiçosas para reduzir os custos de reconstrução. É mostrado que a árvore não precisa uma total reconstrução mesmo em cenas altamente dinâmicas, ajustando-se e mantendo propriedades desejáveis de balanceamento e profundidade. / The broad-phase step of collision detection in scenes composed of n moving objects is a challenging problem because enumerating collision pairs has an inherent O(n²) complexity. Spatial data structures are designed to accelerate this process, but often their static nature makes it difficult to handle dynamic scenes. In this work we propose a new structure called Semi-Adjusting BSP-tree for representing scenes composed of thousands of moving objects. A scheduling algorithm evaluates locations where the BSP-tree becomes unbalanced, uses several strategies to alter cutting planes, and defers updates based on their re-structuring cost. We show that the tree does not require a complete re-structuring even in highly dynamic scenes, but adjusts itself while maintaining desirable balancing and height properties.

VIEIRA, Roberto César Cavalcante. Geração de personagens virtuais simulando o processo reprodutivo de seres diplóides. 2007. 81 f. Dissertação (Mestrado em ciência da computação)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2007. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-07-12T16:36:44Z No. of bitstreams: 1 2007_dis_rccvieira.pdf: 16247883 bytes, checksum: a475b8382433f145cfc9fbc0feb2c480 (MD5) / Approved for entry into archive by Rocilda Sales (rocilda@ufc.br) on 2016-07-21T16:12:01Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2007_dis_rccvieira.pdf: 16247883 bytes, checksum: a475b8382433f145cfc9fbc0feb2c480 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-21T16:12:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2007_dis_rccvieira.pdf: 16247883 bytes, checksum: a475b8382433f145cfc9fbc0feb2c480 (MD5) Previous issue date: 2007 / In many Computer Graphics aplications, virtual character are needed, and can be used in animations, educational softwares, as an avatar, chosen to represent an user in a virtual reality application, etc. Usually, the available models is very limited. Therefore, combinations of hair color, cloth texture, and skin color are used to increase the selection space. In this paper, human reproduction is mimicked to produce an unlimited number of characters, which inherit traits from two parents. The meshes of all models are constructed based on control parameters that are distributed as genes among a group of chromosomes. Hence, the implementation consists of a pre-selected distribution of characteristics, represented as control parameters, over a pre-determined number of chromosome pairs for both parents; followed by a simulation of the father’s and mother’s gametes generation; which are randomly combined in a simulated fecundation. The diversity is ensured in three random processes: 1) random exchange of segments during crossover; 2) random alignment of homologous chromosomes at metaphase I of meiosis; and 3) random union of male and female gametes during fecundation. / Em inúmeras aplicações de Computação Gráfica, são necessários personagens virtuais, que podem ser utilizados em animações, aplicações educativas, representação de usuários em aplicações de realidade virtual, etc. Geralmente o número de modelos disponíveis é bastante limitado. Combinações de cor do cabelo, textura da roupa e cor da pele são utilizadas para ampliar as possibilidades de seleção. Neste trabalho, a reprodução humana é simulada para produzir um número ilimitado de personagens, que herdam características dos seus dois ascendentes. As malhas dos modelos são construídas a partir de parâmetros de controle que são distribuídos como genes entre um grupo de cromossomos. Assim, a implementação consiste na distribuição das características, representadas como parâmetros de controle, sobre um número pré-especificado de pares de cromossomos dos pais; seguida pela simulação do processo de geração dos gametas do pai e da mãe, os quais são aleatoriamente combinados através de fecundação simulada. A diversidade é garantida através de três processos aleatórios: 1) a troca aleatória de segmentos durante o crossover que ocorre na prófase I da meiose; 2) o alinhamento aleatório dos cromossomos homólogos durante a metáfase I da meiose; 3) a união aleatória dos gametas masculinos e femininos durante a fecundação.

As tarefas de visão computacional incentivam uma significativa parte da pesquisa em todas as áreas científicas e industriais, entre as quais, cita-se a área voltada para o desenvolvimento de arquiteturas de computadores. A visão computacional é considerada um dos problemas mais desafiadores para a computação de alto desempenho, pois esta requer um grande desempenho, bem como um alto grau de flexibilidade. A flexibilidade é necessária pois a visão computacional abrange aplicações em que há diferentes tarefas a serem realizadas com diferentes necessidades de desempenho. Esta flexibilidade é particularmente importante em sistemas destinados a atuar como ambientes experimentais para novas técnicas de processamento visual ou para a prototipação de novas aplicações. Computação configurável tem demonstrado, por meio de exemplos implementados pela comunidade científica, fornecer uma boa relação entre alto desempenho e flexibilidade necessária para a implementação de diferentes técnicas utilizadas na área de visão computacional. Contudo, poucos esforços de pesquisa têm sido realizados na concepção de sistemas completos visando a solução de um problema de visão computacional, incluindo ambos os requisitos de software e de hardware. O principal objetivo deste trabalho é mostrar que as técnicas e tecnologias disponíveis na área de computação configurável podem ser empregadas para a concepção de um sistema capaz de implementar um grande número de aplicações da área de visão computacional na pesquisa e no ambiente industrial. Entretanto, não é escopo deste trabalho implementar um sistema de computação que seja suficiente para abordar os requerimentos necessários para todas as aplicações em visão computacional, mas os métodos aqui introduzidos podem ser utilizados como uma base geral de implementação de várias tarefas de visão computacional. Este trabalho utiliza ambientes que permitem implementações conjuntas de hardware e software, pois os mesmos facilitam a validação das técnicas aqui apresentadas, por meio da implementação de um estudo de caso, sendo parte deste estudo de caso implementado em software e outra parte em hardware.

Este trabalho introduz uma interface para estender vídeos educacionais com panoramas e navegação não-linear baseada em conteúdo. Em vídeos de e-learning convencionais, cada quadro está restrito ao subconjunto da cena capturado naquele momento. Isso torna difícil para o usuário revisitar conteúdos mostrados anteriormente, que podem ser essenciais para o entendimento dos conceitos seguintes. Localizar conteúdos anteriores nesses vídeos requer uma navegação linear no tempo, o que pode ser ineficiente. Estendemos vídeo-aulas para prover ao usuário o acesso direto a todo o conteúdo apresentado através de uma simples interface. Isso é feito pela detecção automática de pontos relevantes no vídeo e a criação de hyperlinks a partir desses pontos de maneira completamente transparente. Nossa interface constrói gradualmente um panorama clicável que mostra todo o conteúdo visto no vídeo até o dado momento. O usuário pode navegar pelo vídeo simplesmente clicando no conteúdo desejado, ao invés de utilizar a tradicional barra deslizante de tempo. Nosso panorama também pode ser exportado no final da execução, juntamente com anotações feitas pelo usuário, como um conjunto de notas de aula. A eficiência da nossa técnica foi demonstrada com a aplicação bem-sucedida a três categorias de vídeos que são representativas de todo o conjunto de vídeo-aulas disponíveis: Khan Academy, Coursera e aulas convencionais gravadas com uma câmera. Demonstramos que foi possível atingir os resultados em tempo real para vídeos de baixa resolução (320x240). No caso de resoluções mais altas, é necessário que a detecção de features (usando SIFT) seja feita em uma fase de pré-processamento. Como a parte mais custosa do nosso pipeline é extremamente paralelizável, acreditamos que a execução de vídeos de alta resolução em tempo real seja um resultado alcançável em curto prazo. As técnicas descritas nessa dissertação disponibilizam maneiras mais eficientes de explorar vídeos educacionais. Dessa forma, elas tem potencial para impactar a educação, disponibilizando experiências educacionais mais customizáveis para milhões de estudantes em todo o mundo. / This thesis introduces a new interface for augmenting existing e-learning videos with panoramic frames and content-based non-linear navigation. In conventional e-learning videos, each frame is constrained to the subset of the lecture content captured by the camera or frame grabber at that moment. This makes it harder for users to quickly revisit and check previously shown subjects, which might be crucial for understanding subsequent concepts. Locating previously seen materials in pre-recorded videos requires one to perform visual inspection by sequentially navigating through time, which can be distracting and time-consuming. We augment e-learning videos to provide users direct access to all previously shown content through a simple pointing interface. This is achieved by automatically detecting relevant features in the videos as they play, and assigning them hyperlinks to a buffered version in a completely transparent way. The interface gradually builds panoramic video frames displaying all previously shown content. The user can then navigate through the video in a non-linear way by directly clicking over the content, as opposed to using a conventional time slider. As an additional feature, the final panorama can be exported as a set of annotated lecture notes. We demonstrate the effectiveness of our approach by successfully applying it to three representative styles of e-learning videos: Khan Academy, Coursera, and conventional lecture recorded with a camera. We show that we can achieve real-time performance for low-resolution videos (e.g., 320x240) on a single desktop PC. For higher resolution videos, some pre-processing is required for feature detection (using SIFT). However, since the most expensive parts of our processing pipeline are highly parallel, we believe that real-time performance might be soon achievable even for full HD resolution. The techniques described in this thesis provide more efficient ways for exploring the benefits of e-learning videos. As such, they have the potential to impact education by providing more customizable learning experiences for millions of e-learners around the world.

A síntese de imagens é uma ferramenta valiosa na compreensão de diversos fenômenos da natureza. Nos últimos anos várias abordagens têm sido propostas para sintetizar tais fenômenos. A grande maioria de tais abordagens têm se centralizado no desenvolvimento de modelos procedurais. Porém, cada uma destas técnicas simula exclusivamente um fenômeno natural. Um dos métodos de síntese de imagens fotorealísticas mais proeminente é denominado de Traçado de Raios (Ray Tracing). Contudo, apesar de produzir imagens de excelente qualidade, este método é computacionalmente muito oneroso. A síntese de fenômenos naturais utilizando-se o traçado de raios é um desafio. É importante que este problema seja abordado, apesar da sua complexidade, pois a simulaçao fotorealista da natureza é muito importante para os cientistas e pesquisadores desde o surgimento dos computadores. Um algoritmo versátil e rápido para a síntese de fenômenos da natureza através do traçado de raios utilizando campos de altitude é proposto. O algoritmo utiliza uma modificação do algoritmo do Analisador Diferencial Digital de Bresenham para atravesar uma matriz bidimensional de valores de altitude. A determinação das primitivas geométricas a serem interseccionadas por um raio é obtida num tempo ( N ) , sendo N o número de altitudes no campo de altitude. Este trabalho faz uma comparação em termos de velocidade e realismo deste método com outras abordagens convencionais; e discute as implicações que a implementação deste método traz. Finalmente, destaca-se a simplicidade e versatilidade que este método proporciona devido à pequena quantidade de parâmetros necessária para a síntese de fenômenos naturais utilizando o traçado de raios. Para a criação de animações basta a especificação de novos parâmetros num intervalo de tempo diferente. / Visualization is a powerful tool for better undestanding of several natural phenomena. In recent years, several techniques have been proposed. Considerable interest in natural scene synthesis has focused on procedural models. However, these techniques produce synthetic scenes of only one natural phenomenon. Ray tracing is one of the most photorealistic methods of image syntesis. While providing images of excellent quality, ray tracing is a computationally intensive task. Natural scene synthesis is a challenging problem within the realm of ray tracing. It is important to tackle this problem, despite of its complexity, because photorealistic simulation have been important to scientific community since the appearance of computers. A fast and versatile algorithm for ray tracing natural scenes through height fields is presented. The algorithm employs a modified Bresenham DDA to traverse a two dimensional array of values. The objects tested for intersection are located in ( N ) time where N is the number of values in the field. This work compares the speed-up and photorealism achieved in natural scene synthesis using this method with other algorithms and discusses the implications of implementing this approach. As a final point, the simplicity and versatility of synthesizing complex natural scenes from a few parameters and data is especially attractive. Animated sequences require only the additional specifications of time modified parameters or data.

Esta dissertação apresenta uma solução prática para o problema de reiluminação de imagens para objetos com geometria arbitrária. Nossa técnica baseia-se no que chamamos de shading proxies (versões deformadas de modelos 3D que aproximam o objeto a ser reiluminado) para guiar o processo de reiluminação. Nosso método é flexível e robusto, podendo reiluminar fotografias, pinturas, e desenhos de diferentes objetos de maneira eficaz. Além de reiluminação, nossa técnica pode ser usada para estimar mapas de normais e profundidade, bem como realizar decomposição intrínsica de imagens, e transferir iluminação para desenhos delineados. Uma avaliação preliminar mostra que nossa técnica produz resultados convincentes, e usuários novatos podem reiluminar imagens facilmente em poucos minutos. / We present a practical solution to the problem of single-image relighting of objects with arbitrary shapes. It is based on a shading-ratio image obtained from the original and target lighting applied to shading proxies (warped versions of 3-D models that approximate the objects to be relit). Our approach is flexible and robust, being applicable to objects with non-uniform albedos. We demonstrate its effectiveness by relighting a large number of photographs, paintings, and drawings containing a variety of objects of different materials. In addition to relighting, our technique can estimate smooth normal and depth maps from pictures, as well as perform intrinsic-image decomposition. Preliminary evaluation has shown that our technique produces convincing results, and novice users can relight images in just a couple of minutes.

Submitted by Francisco Costa (xcosta@ufba.br) on 2014-07-17T13:42:15Z No. of bitstreams: 1 Mestrado-Flavia Biccas-2014.pdf: 31688835 bytes, checksum: 17d639667ffcfa006c33bf64582714ca (MD5) / Approved for entry into archive by Edilene Costa (ec@ufba.br) on 2014-07-28T23:11:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Mestrado-Flavia Biccas-2014.pdf: 31688835 bytes, checksum: 17d639667ffcfa006c33bf64582714ca (MD5) / Made available in DSpace on 2014-07-28T23:11:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mestrado-Flavia Biccas-2014.pdf: 31688835 bytes, checksum: 17d639667ffcfa006c33bf64582714ca (MD5) / Nas últimas décadas, houve novos desenvolvimentos na Geometria, nas ferramentas computacionais aplicadas ao projeto e à construção, que influenciaram os processos de projetação arquitetônica. Principalmente a partir do final da década de 1990, quando surgiu uma diversidade de propostas de paradigmas projetuais digitais, sob a designação de Arquitetura Digital. Como um dos resultados, nota-se um aumento da complexidade das formas propostas na produção arquitetônica contemporânea, em especial, a renovação do interesse por formas curvilíneas. Desempenhando um papel importante nessa situação, encontra-se a Modelagem Paramétrica, uma vez que possui recursos particularmente adequados a dar suporte à concepção dessas formas. Como ainda é uma ferramenta pouco explorada no Brasil, o presente trabalho propõe estudar os aspectos tecnológicos da Modelagem Paramétrica na fase de concepção de projetos arquitetônicos contemporâneos que possuam a forma principal curvilínea. Para tanto, elabora um vocabulário formado, por um lado, de recursos e ferramentas da geometria sobre as representações, transformações e análises de formas curvas, e por outro lado, de uma gama de técnicas de modelagem geométricas. Esse vocabulário será utilizado na análise tanto das formas da coletânea representativa das obras mais emblemáticas da Arquitetura Contemporânea, quanto na aplicação direta da Modelagem Paramétrica ao se modelar três dessas obras. Com isso, procura-se refletir sobre os procedimentos técnicos adotados nessa modelagem, de modo a apontar as capacidades e as limitações da aplicação da Modelagem Paramétrica para a concepção da forma arquitetônica. E confirmar que essas ferramentas possuem versatilidade de uso e potencial para explorar construções geométricas cada vez mais complexas, principalmente mediante variações paramétricas, assim ampliando as possibilidades de concepção formal de obras arquitetônicas.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T21:06:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 103034.pdf: 12255773 bytes, checksum: 44c2b0e2c8615d4c3beda15a98ae00dc (MD5) Previous issue date: 1996 / Apresenta um modelo computacional na área de reconhecimento de padrões. Os padrões em questão são nematóides, animais vermiformes de importância econômica devido seu potencial destrutivo de lavouras em geral. Em função do formato (morfologia) do estilete, um típico órgão do nematóide, identifica-se o animal, na medida do possível, dentro de uma taxionomia adequada. Em linhas gerais, o modelo assim se compõe: na fase de aprendizado l) Toma-se uma imagem digitalizada do nematóide. 2) Indica-se, na imagem, a localização do estilete. 3) Representa-se o contorno do estilete por um polígono, através do processo de aproximação poligonal. 4) Armazena-se o polígono (um template) numa base de conhecimento bem como a digitação de características do nematóide possuidor de tal formato de estilete. Na fase de reconhecimento/identificação propriamente dito de um padrão desconhecido, o modelo baseia-se na técnica de template matching: toma-se o grafo que caracteriza as relações entre as arestas do polígono caracterizador do estilete do padrão desconhecido e compara-o raciocínio aproximado baseado em conjuntos difusos com todos os grafos dos polígonos que estão na base de conhecimento. Por medida de similaridade identifica-se o padrão desconhecido.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-06-25T21:36:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 313460.pdf: 6437697 bytes, checksum: 28d8c3c074d5febb4534a14f28366597 (MD5) / Este trabalho trata da visualização grá?ca de conjuntos de dados cujas principais características é ser formado por esferas e possuir um grande volume de informações. As principais di?culdades em se trabalhar com dados numerosos é, além da performance, exibir a informação de forma clara. Para solucionar estes problemas foi criado um renderizador básico baseado na técnica de sprites com otimizações em nível de objeto e de imagem. Posteriormente foram analisados algoritmos de renderização com suporte a transparência, onde o depth peeling se mostrou adequado. O algoritmo foi adaptado para permitir a geração de uma imagem incompleta, tendo em vista a performance, porém foi feita uma quanti?cação do erro para limites aceitáveis poderem ser estabelecidos. Finalmente a modalidade de renderização utilizando a técnica de ambient occlusion foi implementada para melhor compreensão espacial dos dados, usando otimização de deferred shading. A performance obtida foi su?ciente para a visualização interativa dos conjuntos de dados.<br> / Abstract : This work deals with the graphical visualization of datasets which the main feature is being formed by spheres e have a great volume of information. The main dificulties when working with numerous data is, in addition to performance, show the information in a clear way. In order to solve these problems a basic renderer was created based on sprites techniques with optimizations at object and image level. Afterwards rendering algorithms with translucency support were analyzed, where depth peeling shown itself adequate. The algorithm was adapted to allow the generation of an incomplete image, in view of performance, but a quantification of the error was created so acceptable thresholds can be established. Finally the rendering mode using the ambient occlusion technique was implemented for better spatial comprehension of the data, using deferred shading optimization. The performance was enough for a interactive visualization of the datasets.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2012. / Made available in DSpace on 2013-07-16T04:37:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 316862.pdf: 4394654 bytes, checksum: bdb0cb2f62a279225434e07d464e4ad3 (MD5) / Tubulações metálicas são comumente utilizadas na indústria petroquímica para o transporte de produtos, matérias-primas e fluidos de processo. Estas tubulações estão sujeitas a avarias, inclusive decorrentes da própria interação com o material transportado, como ocorre no caso da corrosão interna. Devido à alta importância das tubulações metálicas e à consequente demanda da monitoração da sua integridade, novos métodos de inspeção geométrica interna têm sido desenvolvidos. Na categoria de métodos ópticos, foi desenvolvido um sensor por triangulação cônica a laser no LABMETRO-EMC-UFSC capaz de medir o perfil geométrico de uma secção de tubo a cada aplicação. Esta dissertação tem o objetivo de fornecer subsídios para que se possa utilizar este sensor em uma completa solução de perfilometria de tubos de refinarias de petróleo e de exploração sujeitos à corrosão interna, respeitadas as características do sensor e uma estrutura mecânica predefinida. Para possibilitar a medição do perfil geométrico de uma região completa formada por secções contíguas, foi desenvolvido um sistema de aquisição e disponibilização de imagens, através de hardware e software embarcados no novo perfilômetro, além de uma biblioteca de gerenciamento da câmera utilizada no sensor óptico. A integração destas ferramentas com o sensor e outros componentes do perfilômetro possibilitou o desenvolvimento de um protótipo capaz de adquirir a geometria interna de uma região de um tubo na forma de uma nuvem de pontos cilíndrica. Para realizar a leitura dos perfis geométricos inspecionados de forma inovadora e poderosa, foi desenvolvido um sistema de visualização e análise de nuvens de pontos utilizando técnicas de realidade virtual. O uso conjunto destas ferramentas permitiu a correta aplicação do perfilômetro baseado no sensor óptico por triangulação cônica a laser na inspeção de tubos de exploração de gás severamente danificados por corrosão interna. Portanto, esta dissertação demonstra a adequabilidade da tecnologia apresentada na inspeção geométrica de tubos na indústria de petróleo e gás.<br> / Abstract : Metal pipes are commonly used in the petrochemical industry to transport goods, raw materials and process fluids. These pipes are subject to damage, including those arisen from its interaction with the transported material, as it is the case of internal corrosion. Due to the high importance of metal pipes and the consequent demand of the monitoring of their integrity, new internal geometry inspection methods have been developed. With regard to the optical category, LABMETRO-EMC-UFSC has developed an optical sensor which uses laser conical triangulation and is capable of measuring the geometric profile of one pipe section per application. The objective of this study is to provide support for the implementation of this sensor into a complete profilometry solution, given the characteristics of the sensor and a default mechanical structure. This profilometer is used to assess the geometric inspection of pipes employed at oil refineries and exploration sites, for these pipes are subject to internal corrosion. To enable the measurement of the geometric profile of a full region formed by contiguous sections, this study has developed a system that acquires images through embedded hardware and software in the new profilometer. These images are made available through a management library used for the camera of the optical sensor. The integration of these tools with the sensor and the other profilometer components has enabled the development of a prototype which is able to acquire the internal geometry of the region of a pipe in the form of a cylindrical cloud of points. In order to read the acquired geometric profiles in an innovative and powerful manner, a virtual reality system has been developed for visualization and analysis of the clouds of points. The combined use of these tools has allowed the correct application of the profilometer based on the use of laser conical triangulation sensor. Ultimately, this thesis demonstrates the capability of the laser profilometer to geometrically inspect corroded pipes in the oil and gas industry.