Em simulações físicas baseadas em partículas, a informação sobre quais partículas pertencem à fronteira do sistema e quais são consideradas internas é, em geral, uma informação útil porém difícil de ser obtida eficientemente. Esta informação pode ser usada na geração da superfície livre de um fluido ou no cálculo da tensão superficial o mesmo, entre outras aplicações. Técnicas encontradas na literatura podem apresentar resultados satisfatórios, mas em geral são sensíveis à escala do problema, distribuição das partículas e envolvem operações computacionalmente caras como inversão de matrizes. O objetivo deste trabalho é estudar os métodos existentes e apresentar uma alternativa com custo computacional mais baixo e que seja capaz de lidar com problemas de diferentes escalas e naturezas de forma mais simples que os métodos existentes. / In particle-based physics simulations, the information about which particles belong to the boundary of the system and which are considered internal is, in general, an information that is useful but hard to obtain in an efficient way. This information can be applied to generate the free surface of the fluid or to compute the surface tension, among other applications. Techniques found in the literature may present satisfactory results, but in general they are sensible to the problem scale, particle distribution and involve computationally expensive operations such as matrix inversion. The goal of this study is to analyze the existing methods and present an alternative with lower computational cost and which is capable of handling problems with different scales and nature in a simpler way than the existing methods.

Em simulações físicas baseadas em partículas, a informação sobre quais partículas pertencem à fronteira do sistema e quais são consideradas internas é, em geral, uma informação útil porém difícil de ser obtida eficientemente. Esta informação pode ser usada na geração da superfície livre de um fluido ou no cálculo da tensão superficial o mesmo, entre outras aplicações. Técnicas encontradas na literatura podem apresentar resultados satisfatórios, mas em geral são sensíveis à escala do problema, distribuição das partículas e envolvem operações computacionalmente caras como inversão de matrizes. O objetivo deste trabalho é estudar os métodos existentes e apresentar uma alternativa com custo computacional mais baixo e que seja capaz de lidar com problemas de diferentes escalas e naturezas de forma mais simples que os métodos existentes. / In particle-based physics simulations, the information about which particles belong to the boundary of the system and which are considered internal is, in general, an information that is useful but hard to obtain in an efficient way. This information can be applied to generate the free surface of the fluid or to compute the surface tension, among other applications. Techniques found in the literature may present satisfactory results, but in general they are sensible to the problem scale, particle distribution and involve computationally expensive operations such as matrix inversion. The goal of this study is to analyze the existing methods and present an alternative with lower computational cost and which is capable of handling problems with different scales and nature in a simpler way than the existing methods.

Com o aumento da capacidade de armazenamento de informação em bancos de dados e em computadores pessoais, surge a necessidade de algoritmos computacionais capazes de realizar o processamento automático para recuperação desses dados. Esse fato não é diferente para objetos tridimensionais armazenados em formato de arquivos. Nesta Dissertação de Mestrado foram estudadas novas técnicas para processamento desses objetos utilizando uma abordagem não comum à área: técnicas para análise de séries temporais, tais como scattering wavelets e gráficos de recorrência. No caso de recuperação total de objetos, ou seja, dado uma malha tridimensional encontrar outras malhas que são visualmente semelhantes, uma única característica é extraída curvatura gaussiana e variação de superfície, por exemplo e ordenada como uma série com a informação provida pelo vetor de Fiedler. Então processa-se essa série utilizando a técnica scattering wavelets, que são capazes de analisar o comportamento temporal de conjunto de dados seriais. Para esse problema, os resultados obtidos são comparáveis com outras abordagens apresentadas na literatura que utilizam várias características para se chegar ao resultado. Já no caso de recuperação parcial de objetos, em que apenas uma parte do objeto é dado como parâmetro de busca, é necessário realizar uma segmentação das malhas para se encontrar outras partes que são visualmente semelhantes. Ao utilizarmos um gráfico de recorrência para analisar os objetos, é possível encontrar não apenas a região mais semelhante dentro da mesma (ou de outra) malha, mas também se obtém todas as regiões que são similares ao parâmetro de busca. / With the increasing data storage capacity of databases and personal computers, arises the necessity of computer algorithms capable of performing processing for automatic recovery of data and information. This fact is no different for three-dimensional objects stored in files. In this Masters Thesis we studied new techniques for processing such data objects using an unusual approach to the geometric processing area: techniques for analyzing time series, such as scattering wavelets and recurrence plots. For shape retrieval problem, i.e., given a tridimensional mesh try finding other meshes that are visually similar, our method extract only one feature Gaussian curvature and surface variation, for example and organize it as a series using information given by Fiedler vector. Then, the next step is to process the resulting series using a technique called scattering wavelets, that is capable of analyzing the temporal behavior of a set of serial data. For this problem, the results are comparable with other approaches reported in the literature that use multiple characteristics to find a matching mesh. In the case of partial retrieval of objects, in which only a part of the object is given as search parameter, it is necessary to perform a segmentation of the meshes in order to find other parts that are visually similar to the query. By using Recurrence Plot to analyze the objects, our method can find not only the most similar region within the same (or other) object, but also get all the regions that are similar to the search parameter.

Em Computação Gráfica, campos vetoriais possuem diversas aplicações desde a síntese e mapeamento de texturas à animações de fluidos, produzindo efeitos amplamente utilizados na indústria do entretenimento. Para produzir tais campos, é preferível o uso de ferramentas de design em vez de simulações numéricas não só devido ao menor custo computacional mas, principalmente, por prover liberdade ao artista ao sintetizar o campo de acordo com a sua necessidade. Atualmente, na literatura, existem bons métodos de design de campos vetoriais em superfícies de objetos tridimensionais porém, o design no interior desses objetos ainda é pouco estudado, principalmente quando o campo de interesse possui propriedades específicas. O objetivo deste trabalho é desenvolver uma técnica para sintetizar campos vetoriais, com características do movimento de fluidos incompressíveis, no interior de domínios. Em uma primeira etapa, o método consiste na interpolação dos vetores de controle, com uma certa propriedade desejada, em todo o domínio. Posteriormente, o campo obtido é modificado para respeitar a geometria do contorno. / Vector fields are important to an wide range of applications on the field of Computer Graphics, from the synthesis and mapping of textures to fluid animation, producing effects widely used on the entertainment industry. To produce such fields, design tools are prefered over numerical simulations not only for its lower computational cost, but mainly by providing freedom to the artist in the creation process. Nowadays, good methods of vector field design over surfaces exist in literature, however there is only a few studies on the synthesis of vector fields of the interior of objects and even fewer when specific properties of the field are required. This work presents a technique to synthesize vector fields with properties of imcompressible fluids motion in the interior of objects. On a first step, the method consists in interpolating control vectors with a certain desired property throughout the whole domain and later the resulting field is modified to properly fit the boundary geometry of the object.

Em Computação Gráfica, campos vetoriais possuem diversas aplicações desde a síntese e mapeamento de texturas à animações de fluidos, produzindo efeitos amplamente utilizados na indústria do entretenimento. Para produzir tais campos, é preferível o uso de ferramentas de design em vez de simulações numéricas não só devido ao menor custo computacional mas, principalmente, por prover liberdade ao artista ao sintetizar o campo de acordo com a sua necessidade. Atualmente, na literatura, existem bons métodos de design de campos vetoriais em superfícies de objetos tridimensionais porém, o design no interior desses objetos ainda é pouco estudado, principalmente quando o campo de interesse possui propriedades específicas. O objetivo deste trabalho é desenvolver uma técnica para sintetizar campos vetoriais, com características do movimento de fluidos incompressíveis, no interior de domínios. Em uma primeira etapa, o método consiste na interpolação dos vetores de controle, com uma certa propriedade desejada, em todo o domínio. Posteriormente, o campo obtido é modificado para respeitar a geometria do contorno. / Vector fields are important to an wide range of applications on the field of Computer Graphics, from the synthesis and mapping of textures to fluid animation, producing effects widely used on the entertainment industry. To produce such fields, design tools are prefered over numerical simulations not only for its lower computational cost, but mainly by providing freedom to the artist in the creation process. Nowadays, good methods of vector field design over surfaces exist in literature, however there is only a few studies on the synthesis of vector fields of the interior of objects and even fewer when specific properties of the field are required. This work presents a technique to synthesize vector fields with properties of imcompressible fluids motion in the interior of objects. On a first step, the method consists in interpolating control vectors with a certain desired property throughout the whole domain and later the resulting field is modified to properly fit the boundary geometry of the object.

Com o aumento da capacidade de armazenamento de informação em bancos de dados e em computadores pessoais, surge a necessidade de algoritmos computacionais capazes de realizar o processamento automático para recuperação desses dados. Esse fato não é diferente para objetos tridimensionais armazenados em formato de arquivos. Nesta Dissertação de Mestrado foram estudadas novas técnicas para processamento desses objetos utilizando uma abordagem não comum à área: técnicas para análise de séries temporais, tais como scattering wavelets e gráficos de recorrência. No caso de recuperação total de objetos, ou seja, dado uma malha tridimensional encontrar outras malhas que são visualmente semelhantes, uma única característica é extraída curvatura gaussiana e variação de superfície, por exemplo e ordenada como uma série com a informação provida pelo vetor de Fiedler. Então processa-se essa série utilizando a técnica scattering wavelets, que são capazes de analisar o comportamento temporal de conjunto de dados seriais. Para esse problema, os resultados obtidos são comparáveis com outras abordagens apresentadas na literatura que utilizam várias características para se chegar ao resultado. Já no caso de recuperação parcial de objetos, em que apenas uma parte do objeto é dado como parâmetro de busca, é necessário realizar uma segmentação das malhas para se encontrar outras partes que são visualmente semelhantes. Ao utilizarmos um gráfico de recorrência para analisar os objetos, é possível encontrar não apenas a região mais semelhante dentro da mesma (ou de outra) malha, mas também se obtém todas as regiões que são similares ao parâmetro de busca. / With the increasing data storage capacity of databases and personal computers, arises the necessity of computer algorithms capable of performing processing for automatic recovery of data and information. This fact is no different for three-dimensional objects stored in files. In this Masters Thesis we studied new techniques for processing such data objects using an unusual approach to the geometric processing area: techniques for analyzing time series, such as scattering wavelets and recurrence plots. For shape retrieval problem, i.e., given a tridimensional mesh try finding other meshes that are visually similar, our method extract only one feature Gaussian curvature and surface variation, for example and organize it as a series using information given by Fiedler vector. Then, the next step is to process the resulting series using a technique called scattering wavelets, that is capable of analyzing the temporal behavior of a set of serial data. For this problem, the results are comparable with other approaches reported in the literature that use multiple characteristics to find a matching mesh. In the case of partial retrieval of objects, in which only a part of the object is given as search parameter, it is necessary to perform a segmentation of the meshes in order to find other parts that are visually similar to the query. By using Recurrence Plot to analyze the objects, our method can find not only the most similar region within the same (or other) object, but also get all the regions that are similar to the search parameter.