Neste trabalho é descrito um método automático para o cálculo das dimensões de caixas, em tempo real, a partir de uma única imagem obtida com projeção perspectiva. Conhecendo a orientação da caixa no espaço tridimensional e sua distância em relação à câmera, as coordenadas 3D de seus vértices podem ser estimadas e suas dimensões calculadas. Na técnica proposta, são utilizados conceitos de geometria projetiva para estimar a orientação espacial da caixa de interesse a partir de sua silhueta. Já a distância da caixa em relação à câmera é estimada por meio da projeção de feixes de laser sobre uma das faces visíveis da caixa. Esta abordagem pode ser aplicada quando duas ou três faces da caixa de interesse são visíveis simultaneamente na imagem, mesmo quando a caixa encontra-se parcialmente oclusa por outros objetos na cena. Entre as contribuições deste trabalho está o desenvolvimento de um eficiente processo de votação para a transformada de Hough, onde os pixels de uma imagem binária são processados em grupos ao invés de individualmente, como ocorre no método convencional. Também é apresentado um modelo estatístico para a remoção de fundo de cena. Nesse modelo, a cor de fundo é representada sob diferentes condições de iluminação por meio da delimitação de uma região no espaço de cores RGB. O modelo proposto não requer parametrização e é próprio para o uso em aplicações que requeiram câmeras móveis. Para a validação das técnicas descritas neste trabalho, foi construído um protótipo de scanner que calcula as dimensões de caixas a partir de imagens em tempo real. Com o auxilio do scanner, foram capturadas imagens e calculadas as dimensões de diversas caixas reais e sintéticas. As caixas sintéticas foram utilizadas em um ambiente controlado para a validação das técnicas propostas Um dos aspectos importantes deste trabalho é a análise da confiabilidade das medidas obtidas por meio da técnica proposta. Com o objetivo de estudar a propagação de erros ao longo do processo de cálculo das medidas, foi aplicado um método analítico baseado na Teoria de Erros. Também são apresentados estudos estatísticos envolvendo medições realizadas com o protótipo. Estes estudos levam em conta a diferença entre as medidas calculadas pelo sistema e as medidas reais das caixas. A análise dos resultados permite concluir que o método proposto é acurado e preciso.

As áreas de visualização e modelagem baseados em pontos têm sido pesquisadas ativamente na computação gráfica. Pontos com atributos (por exemplo, normais) são geralmente chamados de surfels e existem vários algoritmos para a manipulação e visualização eficiente deles. Um ponto chave para a eficiência de muitos métodos é o uso de estruturas de particionamento do espaço. Geralmente octrees e KD-trees, por utilizarem cortes alinhados com os eixos são preferidas em vez das BSP-trees, mais genéricas. Neste trabalho, apresenta-se uma estrutura chamada Constrained BSP-tree (CBSP-tree), que pode ser vista como uma estrutura intermediárias entre KD-trees e BSP-trees. A CBSP-tree se caracteriza por permitir cortes arbitrários desde que seja satisfeito um critério de validade dos cortes. Esse critério pode ser redefinido de acordo com a aplicação. Isso permite uma aproximação melhor de regões curvas. Apresentam-se algoritmos para construir CBSP-trees, valendo-se da flexibilidade que a estrutura oferece, e para realizar operações booleanas usando uma nova classificação de interior/exterior.

Este trabalho apresenta um método para detectar mudança de comportamento em multidões humanas baseado em histogramas de velocidade e orientação em coordenadas de mundo. Uma combinação de remoção de fundo e fluxo óptico é usada para extrair o movimento global a cada quadro do vídeo, descartando pequenos vetores de movimento devido artefatos como ruído, pixels de fundo não estacionários e problemas de compressão. Usando uma câmera calibrada, o movimento global pode ser estimado, e é usado para construir um histograma 2D contendo informações de velocidade e direção para todos os quadros. Cada quadro é comparado com um conjunto de quadros anteriores usando uma métrica de comparação de histogramas, resultando em um vetor de similaridade. Este vetor é então utilizado para determinar mudanças no comportamento da multidão, permitindo também uma classificação baseada na natureza da mudança no tempo: mudanças de curto ou longo prazo. Uma extensão do método apresentado é proposta utilizando técnicas de agrupamento para identificar diferentes grupos da cena, em seguida, aplicar o método de detecção em cada grupo. Isso proporciona não apenas detectar, mas também localizar a mudança de comportamento. O método foi testado em conjuntos de dados públicos disponíveis que envolvem cenários lotados. / This work presents a method to detect change behavior in human crowds based on histograms of velocities in world coordinates. A combination of background removal and optical ow is used to extract the global motion at each image frame, discarding small motion vectors due artifacts such as noise, non-stationary background pixels and compression issues. Using a calibrated camera, the global motion can be estimated, and it is used to build a 2D histogram containing information of speed and direction for all frames. Each frame is compared with a set of previous frames by using a histogram comparison metric, resulting in a similarity vector. This vector is then used to determine changes in the crowd behavior, also allowing a classification based on the nature of the change in time: short or long-term changes. An extension of the presented method is proposed using clustering techniques to identify di erent groups in the scene, and then apply the detection method in each group. This provides not just detect but also localize the change behavior. The method was tested on publicly available datasets involving crowded scenarios.

Este trabalho trata do suporte à interação simultânea de mais de um usuário, sobre um mesmo objeto, em Ambientes Virtuais Colaborativos. Este suporte é obtido através do conceito de Metáfora Colaborativa e da arquitetura que materializa este conceito. Primeiramente, abordam-se os aspectos referentes às formas de interação usadas em ambientes virtuais imersivos monousuários. São apresentadas algumas técnicas interativas consideradas relevantes ao desenvolvimento do trabalho. No que diz respeito aos Ambientes Virtuais Colaborativos propriamente ditos apresentam-se suas principais características incluindo as semelhanças com os ambientes tradicionais de suporte computadorizado ao trabalho cooperativo. São abordados tanto aspectos referentes às facilidades providas por estes ambientes, quanto ao seu projeto e arquitetura. As principais abordagens existentes para suportar a interação entre usuários em ambientes virtuais colaborativos são apresentadas e é feita uma análise da execução de tarefas colaborativas em ambientes imersivos apontando-se as principais dificuldades existentes nos sistemas atuais. A partir deste embasamento, faz-se o desenvolvimento da chamada Metáfora Colaborativa, que se constitui em um conjunto de regras que permitem combinar técnicas interativas comumente usadas na interação individual em ambientes virtuais imersivos. Esta combinação é baseada na definição de quais graus de liberdade cada usuário irá controlar durante a manipulação simultânea de um objeto. Para possibilitar a combinação das técnicas individuais na implementação de ambientes virtuais colaborativos, foi definida uma arquitetura que prevê sistemas de controle local sobre cada ambiente e a combinação dos comandos aplicados sobre os objetos. Com o objetivo de avaliar a Metáfora Colaborativa, foram modeladas e implementadas diversas técnicas de interação colaborativa e sua eficiência foi aferida através de tarefas. Foi definido um protocolo de testes aplicado a trinta duplas de usuários, comparando seu desempenho individual e colaborativo na execução das tarefas.

Após o refinamento, os critérios foram utilizados experimentalmente em três tipos de métodos de avaliação tradicionais, a saber, avaliação heurística, inspeção de conformidade e ensaios de interação. Os resultados obtidos com estas avaliações demonstraram que os critérios de avaliação, definidos neste trabalho, capturaram muito mais problemas relacionados à técnica do que os critérios tradicionalmente usados para avaliar interfaces gráficas. Um resultado promissor, não previsto, foi a constatação que o conjunto de critérios propostos detectaram, também, um número expressivo de problemas de usabilidade na interface, quando da aplicação das sessões de avaliação heurística. Este resultado evidencia a possibilidade de extensão deste conjunto de critérios a fim de avaliar, também, as principais características da interface das técnicas de visualização.

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Giving a “thumbs up,” pointing to an object of interest or raising a hand to call for attention are just a few examples. Current vision-based technologies such as the Microsoft Kinect, the Leap Motion have shown real-time tracking capabilities that enable a large range of developers and companies to explore these gestures on human-computer interactive solutions. We approach the process of building these interactions. Our efforts are to understand and aid designers, developers, and researchers in the field of Human-Computer Interaction (HCI) to build in-air gestural interfaces. With that goal in mind, we provide a set of techniques and tools to explore and prototype concepts of possible gestural interactions for a given target task. We divide the toolset into two main phases: the conception of the gestures to be used; and the prototype of solutions using these gestures. For the conception phase, we propose the use of a set of creative techniques. Moreover, we introduce a pair of web catalogs (as tools) to be used for analysis and inspiration while suggesting and creating new gestural interactions. By reviewing the literature regarding how researchers define the used gestures, we cataloged several examples according to a developed taxonomy. We also performed a similar study and built a catalog of in-air gestures present on Science Fiction (Sci-Fi) content. Sci-Fi contents, although not representing real interfaces, show potential while exploring innovative concepts that can influence the creation of new interfaces. For the prototype phase, we focused on the steps of producing and testing low-fidelity and high-fidelity prototypes for the recognition of the conceptualized gestures. For low-fidelity prototyping, we propose and validate the use of the Wizard of Oz technique, which enables fast testing of different concepts. For high-fidelity prototyping, we introduce a recognition tool called Prepose, which aims the easiness of use for creating and editing the gesture recognizers. Prepose allows a gesture to be written in natural language making it easy for developers and non-developers to read, write and edit the target gestures. At the same time, Prepose allows a gesture to be automatically written with one sample of its execution, speeding up the time to build recognizers for complex gestures. At last, we also conducted a pilot study to demonstrate the use of the toolset. In this study, we generated a set of 32 interaction concepts that was incrementally reduced while using the proposed techniques for selection and prototyping. In the end, the application of the toolset resulted in a high-fidelity prototype for the best-evaluated interaction concept. / O uso de gestos ao ar (in-air gestures) é parte do cotidiano da comunicação entre seres humanos. Levantar o polegar para expressar concordância, apontar para um objeto de interesse ou levantar a mão para atrair a atenção são somente alguns exemplos. Tecnologias atuais baseadas em visão computacional como o Microsoft Kinect e o Leap Motion demonstram a capacidade de restrear o usuário em tempo real, habilitando desenvolvedores e empresas a explorar gestos como forma de interação entre seres humanos e máquinas. Neste trabalho nós abordamos o processode construir tais interações. Nossos esforços são direcionados a entender e facilitar o processo de construção de interfaces gestuais para designers, desenvolvedores e pesquisadores do campo de Interação Humano-Computador. Com este objetivo em mente, nós introduzimos um conjunto de técnicas e ferramentas, para explorar e prototipar conceitos de possíveis interações gestuais para determinada tarefa. Este conjunto é dividido em duas fases principais: a concepção dos gestos a serem utilizados; e a construção de protótipos destes gestos. Para a fase de concepção nós propomos o uso de um conjunto de técnicas criativas. Em adição, nós introduzimos dois catálogos web para serem usados para análise e inspiração durante a criação de novas interações gestuais. Ao revisar a literatura relativa ao uso de gestos por pesquisadores, nós catalogamos diversos exemplos do uso de gestos. Realizamos uma revisão similar (também apresentada em um catálogo web) do uso de gestos em conteúdos de Ficção Científica. Estes conteúdos, apesar de não representarem interfaces reais, apresentam potencial ao explorar conceitos inovadores que podem influenciar a criação de novas interfaces. Para a fase de construção do protótipo nós focamos nas etapas relativas à produção e testes de protótipos de baixa e alta fidelidade. Para os protótipos de baixa fidelidade nós propomos o uso da técnica do Mágico de Oz, a qual permite testar rapidamente diversos conceitos. Para a prototipação de alta fidelidade nós apresentamos uma ferramenta para reconhecimento de gestos chamada Prepose. Prepose permite que cada gesto seja escrito em linguagem natural (usando o Inglês como idioma) tornando assim a atividade de construir e editar reconhecedores de gesto acessível para desenvolvedores e não-desenvolvedores. Ao mesmo tempo, Prepose permite que um gesto seja transcrito automaticamente através de um treinamento que requer uma única execução, acelerando o processo de construir reconhecedores de gestos complexos. Por fim, conduzimos um estudo piloto para demonstrar o uso das técnicas e ferramentas propostas. Neste estudo, geramos um conjunto de 32 conceitos de interações gestuais que foi incrementalmente reduzido através das técnicas de seleção e prototipação propostas. Ao fim, obtivemos um protótipo de alta-fidelidade com o conceito de interação mais bem avaliado.

Orientador: Leo Pini Magalhães / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-20T22:34:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Stahlke_TaniaMara_M.pdf: 7105677 bytes, checksum: c44a3ffb1e8e3eb2c2f3da486238564c (MD5) Previous issue date: 1993 / Resumo: Este trabalho procura organizar os conhecimentos divulgados até o momento sobre a Teoria dos Fractais e apresentá-los de maneira simples, mas precisa. Um novo conceito para fractais é proposto, baseado no processo de obtenção dos fractais e também uma taxonomia baseada nos tipos de algoritmos de geração. Pretende-se com este trabalho condensar a base teórica necessária ao estudo dos fractais, mostrando que a sua face mais divulgada, a beleza das imagens, é apenas uma das faces destes complexos objetos e que além desta existem muitas outras faces não tão conhecidas, mas igualmente importantes. Temos assim uma matemática rica e aberta a novas pesquisas, aplicações em vários ramos da Ciência e uma correspondência muito grande com a linguagem da natureza que nos cerca / Abstract: This work intends to organize the knowledge published until this moment about the fractal theory and show them in a facile and precise way. Here it is proposed a new conceit based on fractal generation process and also a taxonomy founded in this new algorithm. It is wanted with this work to concentrate the necessary theorical basis to study fractais, showing that its most announced face, the beauty of the images, is only one of the faces of these complex objects and that besides this there are many others faces, not so known, but with equal importance. There is than a rich mathematics area open to new researchs, with applications to many branchs of science and with a very large correspondence with the language of Nature around us / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Daisy Valle Machado Peccinini do Alvarado / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Artes / Made available in DSpace on 2018-07-22T16:34:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 D'Angelo_CelsoLuiz_M.pdf: 3137070 bytes, checksum: 9398178ff171d8f4668703e1aff640ab (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Nessa dissertação analiso os procedimentos e técnicas utilizados por alguns escultores para projetar sua obra e que pertencem a diferentes momentos da história da arte. Esta análise tem o intuito de verificar a importância dos estágios preparatórios - processo de organização que viabiliza a obra escultórica - bem como identificar e entender a tecnologia utilizada no seu processo criativo. Ao analisar os escultores, identifica-se a existência de simulação da obra como estágio preparatório essencial para seu trabalho. Utilizando um software de desenho 3D, realizo experimentos para mostrar que os resultados de simulação que estes artistas procuravam - através de desenhos, protótipos, maquetes, e modelos - podem ser amplamente obtidos com as técnicas e ferramentas que a computação gráfica disponibiliza atualmente. Portanto, este trabalho tem como objetivo apresentar um processo para Projeto de Escultura Auxiliado por Computador. Os experimentos e seus resultados estão impressos nesta dissertação e gravados no diskette que acompanha a mesma / Abstract: Not informed. / Mestrado / Mestre em Artes

Orientadores: Candido F. Xavier de Mendonça Neto, Jorge Stolfi / Tese(doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-27T20:02:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PerezLozada_LuisArturo_D.pdf: 7497775 bytes, checksum: 7a396addb394a35ee0bf20b3b276e833 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Um mapa tridimensional é uma coleção de elementos topológicos primitivos - células, faces, arestas e vértices - conectados por relações de adjacência e incidência. Abordamos nesta tese o problema de produzir automaticamente uma representação geométrica "bonita" de um mapa 3D, dada apenas sua representação topológica na forma de um esquema de colagem de poliedros. O modelo geométrico que construímos consiste de um grande número de tetraedros com faces planas, resultantes da subdivisão topológica das células do mapa dado. A geometria do modelo é determinada por funções numéricas, denominadas energias, que quantificam vários tipos de defeitos estéticos e utilitários do modelo. A geometria é escolhida minimizando-se uma combinação apropriada das funções de energia, por métodos padrões de otimização não-linear. O modelo geométrico é então exibido com diversas técnicas de visualização / Abstract: A three-dimensional map is a collection of primitive topological elements - cells, faces, edges and vertices - connected by adjacency and incidence relations. We consider in this dissertation the problem of automatically producing a "nice" geometric representation of 3D map, given only its topological description, presented as a polyhedral gluing mode. The geometric model that we build consists of a large number of tetrahedra with planar faces, resulting from topological subdivision of the cells of the given map. The model's geometry is determined by numerical functions called energies, which quantify several kinds of aesthetic and utilitarian defects of the mode!. The geometry is chosen by minimizing a suitable combination of energy functions, through standard non-linear optimization methods. The geometric model is then rendered using a variety of visualization techniques / Doutorado / Doutor em Ciência da Computação

Orientador: Alexandre Xavier Falcão / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-25T20:28:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carnielli_GiullianoPaes_M.pdf: 1917875 bytes, checksum: aed92d5fa2650459cb83d1ff580f96f6 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: Métodos de visualização de volumes requerem altos custos de armazenamento e tempo computacional. Para torná-los viáveis, pesquisadores têm proposto soluções baseadas em hardware e em software para minimizar tais custos. Na maioria dessas soluções, o rendering é realizado com projeção ortogonal. Entretanto, em muitas aplicações, tais como endoscopia virtual, a projeção perspectiva torna-se necessária. Este trabalho descreve um estudo sobre técnicas de processamento de imagens e computação gráfica para visualização de volumes aplicada à medicina. E estende um destes métodos de visualização, chamado shell rendering, para prover projeção perspectiva de forma eficiente. O método shell rendering é descrito e os problemas encontrados na sua extensão para perspectiva são discutidos. A solução adotada propõe uma modificação da estrudura de dados original e um algoritmo rápido de projeção, introduzindo o conceito de perspectiva digital. O método desenvolvido foi denominado shell rendering com perspectiva digital. A idéia principal em perspectiva digital é que as estruturas devem ser projetadas com tamanho inversamente proporcional à distância ao observador e que esta distância pode ser discretizada. Neste trabalho, assume-se o observador no exterior das estruturas. Os métodos shell rendering e shell rendering com perspectiva digital foram implementados, testados e comparados sob dois aspectos: qualidade de imagem e tempo computacional. O shell rendering com perspectiva digital mostrou produzir a mesma qualidade de imagem que o método original, com tempo de rendering apenas cerca de 1.6 vezes maior que o rendering com projeção ortogonal. / Abstract: Volume visualization methods require extensive storage and time-intensive computations. To make them viable, researches have proposed hardware-based and software-based solutions. In most of these solutions, the rendering is based on orthographic parallel projection. However, in many applications such as virtual endoscopy, perspective projection becomes necessary. This work reports a study on image processing and computer graphics techniques for volume visualization applied to medicine. And extends one of these methods, called shell rendering, to provide perspective projection in an efficient way. The method shell rendering is described and the problems related to its extension to perspective projection are discussed. The adopted solution proposes a modification in the original data structure and a fast projection algorithm, introducing the concept of digital perspective. The new method was denominated digital perspective shell rendering. The main idea in digital perspective is that each object should be rendered with size inversely proportional to its distance to the observer and this distance can be discretized. In this work, the observer is assumed to be always outside the object. The shell rendering and digital perspective shell rendering methods were implemented, tested and compared under two aspects: image quality and computational time. The digital perspective shell rendering has shown to produce the same image quality as the original method and computational time only about 1.6 times greater than with orthographic parallel projection. / Mestrado / Mestre em Ciência da Computação