Tese de Doutoramento. Engenharia Informática. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Made available in DSpace on 2018-08-02T00:00:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_10533_Versao_Mestrado_Leonardo.pdf: 28216764 bytes, checksum: 15d3f7dcdd4407dda2903fdb56efe45e (MD5) Previous issue date: 2016-12-16 / Com o aumento da capacidade de processamento dos dispositivos, imagens podem ser usadas para analisar cenas e extrair informações tridimensionais dos pixels em um espaço de tempo bem menor do que se conseguia fazer há alguns anos atrás. Esse processo de recuperação da informação tridimensional do meio recebe o nome de reconstrução 3D. Estimar com precisão a profundidade de regiões homogêneas de uma imagem ainda é um desafio na área. Neste trabalho, foram propostas duas metodologias de reconstrução 3D densa aproximando-se regiões homogêneas por planos e por uma superfície obtida a partir da triangulação de Delaunay. Essa abordagem tem como objetivo apresentar um bom compromisso entre precisão e velocidade. O trabalho está focado apenas na etapa de reconstrução, sendo a estimativa de parâmetros intrínsecos considerada obtida por calibração e os parâmetros extrínsecos resultantes de um processo de tracking da câmera. Para a estimação da reconstrução, é utilizado um conjunto de 10 imagens que possuem certa sobreposição com uma imagem de referência. O correspondente de cada pixel da imagem de referência é procurado nas 10 imagens resultando em uma estimativa esparsa após uma etapa de fusão de informações e filtragem de possíveis outliers. É possível diminuir o tempo de processamento do algoritmo, utilizando-se uma pirâmide gaussiana de multiresolução. As regiões homogêneas são identificadas com a técnica SRM, tendo sua profundidade estimada a partir da nuvem de pontos esparsa reconstruída a priori utilizando uma das duas metodologias propostas neste trabalho: aproximação por planos ou por uma superfície obtida a partir da triangulação de Delaunay. Os resultados obtidos foram satisfatórios segundo os critérios de precisão, recall e tempo de processamento. Comparando-se com o DTAM, uma técnica de tempo real, os resultados obtiveram melhor precisão, principalmente em regiões homogêneas. O maior tempo de processamento é devido ao hardware de menor capacidade quando comparado ao caso do DTAM. Além disso, o código implementado não está otimizado. Desta forma, é possível se obter velocidades maiores de reconstrução com o método proposto. De acordo com as avaliações feitas neste trabalho, os resultados obtidos podem ser considerados promissores.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-10-31Bitstream added on 2014-06-13T18:34:48Z : No. of bitstreams: 1 marques_as_me_bauru.pdf: 767913 bytes, checksum: e42f98bb723da42894a9fd678bbebcab (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Na biomecânica, a computação tem se tornado uma forte aliada no estudo utilizando-se imagens, pois avanços significativos têm sido verificados devido à evolução das técnicas de aquisição de imagens médicas. Em estruturas ósseas, devido à complexidade das formas geométricas, a obtenção de modelos precisos torna-se um processo difícil, exigindo métodos computacionais igualmente complexos. Por outro lado, a computação gráfica oferece técnicas que possibilitam a adequada manipulação destas imagnes. Entre os diversos métodos existentes, o modelo de contornos ativos, também conhecido como snakes, vem sendo amplamente difundido no processo dd segmentação para extração de estruturas de interesse no contexto médico. Este trabalho utiliza o método de contornos ativos por Fluxo do Vetor Gradiente (GVF) para obtenção das matrizes do contorno de estruturas com geometrias côncavas, neste representado por seções transversais obtidas da tomografia de uma mandíbula humana. Utilizando-se as matrizes obtidas, é gerado um modelo da mandíbula em 3D aplicando-se o método de triangulação foi utilizado o pacote MATLAB®, e para obtenção do modelo tridimensional, foi utilizado o pacote ANSYS®. / In biomechanics, the computer has become a strong ally to study using the images, as significant advances have been recorded owing to technical progress of the acquisition of medical images. In bone structures due to the complexity of geometric shapes, to obtain accurate models becomes a difficult processes, requiring equally complex computational methods. On the other hand, offers computer graphics techniques that enable the appropriate handling of these images. Among the various existing methods, the model of active contours, also known as snakes, have been widely disseminated in hte process of segmentation to extract structures of interest medical. This work uses the method of active contours for Gradient Vector Flow (GVF) to obtain the matrices of the outline of structures with concave geometries, this represented by cross sections obtained from the tomography of a human jaw. Using the matrices obtained, it generated a 3D model of the jaw by applying the method of triangulation between adjacent contours. For the process of segmentation and triangulation was performed using MATLAB® application, and for obtaining three-dimensional model was performed using ANSYS® application.

Submitted by Luiz Felipe Barbosa (luiz.fbabreu2@ufpe.br) on 2015-03-12T15:05:33Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertaçao Samuel de Macedo.pdf: 2955084 bytes, checksum: 24bf75ae0c8a9d0a76c2baf6850ac907 (MD5) / Approved for entry into archive by Daniella Sodre (daniella.sodre@ufpe.br) on 2015-03-13T12:59:08Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertaçao Samuel de Macedo.pdf: 2955084 bytes, checksum: 24bf75ae0c8a9d0a76c2baf6850ac907 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-13T12:59:08Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertaçao Samuel de Macedo.pdf: 2955084 bytes, checksum: 24bf75ae0c8a9d0a76c2baf6850ac907 (MD5) Previous issue date: 2013-03-01 / CNPQ Petrobrás CHESF / A área de reconstrução 3D tem sido bastante explorada, principalmente nos últimos anos, com a popularização de ferramentas para visualizar objetos tridimensionais. A busca por algoritmos e cientes que tornem o pipeline de reconstrução 3D mais e ciente é alvo de várias pesquisas universitárias e patentes tanto na indústria como na academia. Atualmente, alguns problemas existentes para reconstrução de malhas que possuem elevado número de pontos utilizando o pipeline de reconstrução [40] ainda persistem, mesmo aplicando apenas algumas restrições. Estes problemas são causados pela exigência de elevado poder computacional exigido pelas técnicas usuais. Dentre essas técnicas estão o rastreamento de pontos em imagens (feature tracking ) [49] e a geração e avaliação de várias hipóteses de pose de câmera para encontrar a técnica que melhor se adequa à cena em questão [37]. A reconstrução 3D pode ser bastante útil em diversas áreas como: realidade aumentada sem marcadores, para a manipulação de objetos virtuais que interagem sicamente com o mundo real e o tratamento de oclusão de objetos virtuais por objetos reais. Diante da problemática e da diversidade de aplicações, alterações no pipeline de reconstrução 3D que o tornem mais rápido e e ciente são interessantes tanto para a área de visão computacional quanto para a indústria. No contexto desta problemática, esta dissertação propõe uma metodologia para otimiza- ção do pipeline de reconstrução 3D explorando os conceitos de inferência estatística, mais precisamente a área de teste de hipótese. O teste kens é um teste de hipótese estatístico desenvolvido nesta dissertação para veri car a suavidade de uma trajetória. Este teste será aplicado aos caminhos das features uma vez que o rastreamento das mesmas é feito utilizando uxo ótico. Apesar de não ser provado matematicamente que features inliers percorrem caminhos suaves, este trabalho mostra indícios de uma relação entre suavidade e inliers, pois com a retirada das features que apresentaram caminhos não suaves a qualidade da reconstrução 3D apresentou resultados melhores. Esta dissertação de mestrado descreve todo o ferramental teórico necessário para entendimento do pipeline de reconstrução 3D e do teste kens. A utilização da técnica em dois cenários será apresentada: sendo um cenário sintético e o outro real.

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:55:49Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2328_1.pdf: 4997289 bytes, checksum: 4012a5235a1aad082afe66cac56457eb (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2010 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A reconstrução 3D é uma área de pesquisa que consiste em recuperar modelos que representem com precisão e em 3D características de interesse de uma cena, através da extração de informações 3D a partir de imagens 2D. Estas informações podem ser relativas à estrutura de uma determinada cena, posicionamento e trajetória de câmeras, textura, dentre outras. Uma vez de posse de tais informações, podemos utilizá-las para os mais diversos fins, por exemplo, modelagem automática de objetos, sistemas de navegação autônoma de robôs, modelos computacionais de estruturas ou órgãos do corpo humano, posicionamento de elementos virtuais em cenas reais, dentre outros. Uma das formas mais difundidas de se realizar reconstrução 3D é utilizando sequências contíguas de imagens ou vídeos capturados por câmeras convencionais (monoculares). Neste tipo de reconstrução um dos desafios mais importantes é o rastreamento. Rastreamento é a capacidade de conseguir corresponder um conjunto de pontos em uma sequência de imagens, ou seja, dado um ponto A com coordenadas x e y, deve-se ser capaz de identificar o ponto A com coordenadas x e y na imagem seguinte da sequência, e que corresponde exatamente à mesma localidade da estrutura sendo rastreada. Neste contexto, o objetivo desta dissertação de mestrado foi avaliar os algoritmos de rastreamento mais utilizados para este propósito, ressaltando as características individuais de cada um deles e identificando as vantagens e limitações que possuem. Os resultados desta análise podem ser uma ferramenta de auxílio na escolha do algoritmo de rastreamento a ser utilizado quando do desenvolvimento de uma solução de reconstrução 3D, tendo como base o domínio do problema que se deseja atacar. Os três algoritmos analisados foram o SIFT, o KLT e outro Baseado em Similaridade. Foi desenvolvida uma ferramenta de reconstrução 3D baseada em SfM. Esta ferramenta foi utilizada para a coleta de resultados com o rastreamento sendo realizado com SIFT, KLT e Similaridade. Uma etapa importante deste processo foi a definição de um conjunto de métricas para a análise comparativa dos algoritmos. As características individuais de rastreamento de cada um deles trouxeram bons resultados em alguns dos cinco cenários utilizados. Porém, no geral, o rastreador que apresentou os melhores resultados foi o KLT. Uma análise detalhada sobre os resultados desses algoritmos quando empregados para reconstrução 3D é apresentada

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:56:46Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2987_1.pdf: 8666109 bytes, checksum: 33e00abd7fc7fd3d0c5b1e545e26b856 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2010 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Reconstrução 3D é uma área de pesquisa que engloba várias técnicas com o propósito de recuperar modelos que representem precisamente um objeto ou um cenário em três dimensões, enfatizando características de interesse como, por exemplo, a forma, a textura ou a estrutura. O cerne de algoritmos de Struture from Motion (SfM), que é um tipo de técnica de reconstrução 3D bastante promissor, visa a obtenção da geometria 3D da cena a partir de um conjunto de imagens bidimensionais, além da posição e orientação da câmera no momento da captura. Para cada par de imagens é possível estimar a profundidade de um ponto conhecendo-se os parâmetros intrínsecos e extrínsecos da câmera e as coordenadas bidimensionais referentes a um mesmo ponto em cada foto, apesar de não ser possível determinar o tamanho real do objeto. Além disso, cada par de imagens produz uma reconstrução em um sistema de coordenadas distinto. Portanto, devido a essa falta de escala uniforme e das câmeras estarem em bases diferentes, é necessária a utilização de algoritmos que levem as câmeras para uma mesma base de referência, ou seja, que alinhem as câmeras e que criem uma reconstrução completa, pois, há pontos em algumas imagens que não são contemplados por outras. Esta dissertação de mestrado descreve os esforços empregados na investigação dos principais algoritmos de alinhamento, sua implementação e o aperfeiçoamento dos mesmos quando necessário, além de identificar o quão preciso é cada método. Entre as técnicas propostas na literatura foram utilizadas quatro abordagens, uma baseada na composição das matrizes de pose, duas baseadas na matriz de homografia e uma na correspondência entre os pontos 2D e os pontos 3D. Cada algoritmo se baseia em diferentes técnicas que resultam em matrizes de câmera distintas que ao serem fatoradas definem uma translação e a rotação semelhante. A fim de melhorar a precisão dos resultados gerados, foi utilizado o Sparse Bundle Adjustment (SBA) ao final de cada método. Para analisar os algoritmos, foi definida uma metodologia de comparação com métricas que avaliam os resultados não só qualitativamente como quantitativamente. Os critérios propostos foram a comparação dos pontos reconstruídos com o ground-truth, a análise dos erros de projeção e epipolar, as poses das câmeras e o tempo de execução. A metodologia foi aplicada tanto para dados sintéticos quanto para dados reais e, todos obtiveram resultados visualmente coerentes. Porém, a técnica de 2D3D se mostrou com resultados mais precisos

Orientador: Prof. Dr. João Paulo Gois / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação, 2014. / The 3D reconstruction of human bodies is used in various areas, for example in medicine, lm, textile industry and the video game industry. Currently there are devices that make use of various technologies for obtaining three-dimensional data of the bodies. More accurate devices have high costs, making it impractical for use in domestic environments or small businesses, in addition to demand complex installations and knowledge of speci c software. Recent advances in the capture of three-dimensional data of objects and interiors have been provided, with applications like KinectFusion, which uses an RGB-D low-cost device. Although accurate for static scenes,these do not reconstruct with precision quasi-rigid objects such as human bodies, which have constant and involuntary movements such as breathing. This dissertation aims to study, develop and evaluate a reconstruction method of human bodies using a RGB-D device low cost, solving the problem of resolution and noise of the data on the device using super-resolution techniques and employing the merging of frames captured by the device, developing registration based on graphs of deformation.

Ossos, estruturas essenciais para a proteção de órgãos internos, estrutura corporal e suporte mecânico nos vertebrados, possuem uma complexa rede de canais (canais de Volkmann e Havers) responsáveis por nutrir as células do tecido. Entretanto a falta de estudos quantitativos leva a uma carência de medidas e parâmetros para a caracterização dessas estruturas. Utilizando computação gráfica, técnicas de processamento de imagens, e redes complexas descreveremos a obtenção, reconstrução, representação, e análise dessas redes de canais. Para isso, duas falanges distais, uma de um galo e uma de uma galinha, passaram por um processo de corte histológico, as lâminas resultantes foram fotografadas e as imagens tratadas até serem reconstruídas em 3D. Os volumes foram convertidos em redes complexas, o que permitiu o uso de métodos de análise consagrados pela literatura. As redes foram comparadas entre si e com a rede do trabalho desenvolvido por Matheus P. Viana et al. (1–3) usando análise de grau, posicionamento dos nós, detecção de comunidades, e ataques (em cascata e aleatórios). Três resultados se destacam: 1) as redes apresentam diviões predominantemente dicotômica dos canais; 2) as redes apresentam uma alta modularidade, indicando que áreas específicas desempenham funções específicas; e 3) as redes são particularmente resistentes a ataques em cascata. / Bones are essential for the protection of internal organs, for body structure, and for mechanical support in vertebrates, and present a complex network of channels (Havers and Volkmann channels) required to nourish tissue cells. However, the lack of quantitative studies leads to scarce parameters and measures to characterize these structures. By using computational graphic, image processing, and complex networks we will describe the acquisitation, reconstruction, representation, and analysis of these channel networks. Two distal phalanges (one from a hen and one from a rooster) were submitted to hystological section processing; the resulting slices were photographed and the images were treated before 3D reconstruction. The volumes were converted into complex networks which allow us to use methods of analysis widely accepted in literature. Networks were compared with each other and with the network obtained in the study by Viana et al. (1–3) using degree analysis, node positioning, community detection, and random and systematic attacks. Three results stand out: (i) the networks show a predominantly dichotomic division of channels; (ii) the networks show high modularity, indicating that specific areas perform specific functions; and (iii) the networks are particularly resistant to cascate attacks.

O objetivo deste trabalho é reconhecer gestos em tempo real apenas com o uso de câmeras, sem marcadores, roupas ou qualquer outro tipo de sensor. A montagem do ambiente de captura é simples, com apenas duas câmeras e um computador. O fundo deve ser estático, e contrastar com o usuário. A ausência de marcadores ou roupas especiais dificulta a tarefa de localizar os membros. A motivação desta tese é criar um ambiente de realidade virtual para treino de goleiros, que possibilite corrigir erros de movimentação, posicionamento e de escolha do método de defesa. A técnica desenvolvida pode ser aplicada para qualquer atividade que envolva gestos ou movimentos do corpo. O reconhecimento de gestos começa com a detecção da região da imagem onde se encontra o usuário. Nessa região, localizamos as regiões mais salientes como candidatas a extremidades do corpo, ou seja, mãos, pés e cabeça. As extremidades encontradas recebem um rótulo que indica a parte do corpo que deve representar. Um vetor com as coordenadas das extremidades é gerado. Para descobrir qual a pose do usuário, o vetor com as coordenadas das suas extremidades é classificado. O passo final é a classificação temporal, ou seja, o reconhecimento do gesto. A técnica desenvolvida é robusta, funcionando bem mesmo quando o sistema foi treinado com um usuário e aplicado a dados de outro. / Our aim in this work is to recognize gestures in real time with cameras, without markers or special clothes. The capture environment setup is simple, uses just two cameras and a computer. The background must be static, and its colors must be different the users. The absence of markers or special clothes difficults the location of the users limbs. The motivation of this thesis is to create a virtual reality environment for goalkeeper training, but the technique can be applied in any activity that involves gestures or body movements. The recognition of gestures starts with the background subtraction. From the foreground, we locate the more proeminent regions as candidates to body extremities, that is, hands, feet and head. The found extremities receive a label that indicates the body part it may represent. To classify the users pose, the vector with the coordinates of his extremities is compared to keyposes and the best match is selected. The final step is the temporal classification, that is, the gesture recognition. The developed technique is robust, working well even when the system was trained with an user and applied to another users data.

Orientador: Prof. Dr. Celso Setsuo Kurashima / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia da Informação, 2016. / Os computadores pessoais possuem um papel importante na vida das pessoas, para auxílio em suas tarefas cotidianas como trabalho, entretenimento, e comunicação. Na comunicação, os computadores pessoais podem ser utilizados para chamadas de teleconferência, recebendo e transmitindo imagens e áudio entre longas distâncias. Para adicionar imersão na experiência de teleconferência, e permitir a escolha do ponto de visão por parte do usuário, uma teleconferência tridimensional com ponto de visão livre pode ser realizada, se modelos faciais tridimensionais forem criados a partir de imagens. Essa dissertação apresenta a investigação de métodos de geração de Malha Poligonal a partir de informações 3D extraídas de imagens, para aplicação em sistemas de teleconferências imersivas com ponto de visão livre. Um método de geração de Malha Poligonal chamado Quad Grid foi proposto para permitir a modelagem facial 3D em tempo real. As malhas poligonais das faces foram analisadas em experimentos objetivos e subjetivos. Os experimentos mostraram que o método Quad Grid teve resultado satisfatório e é um método rápido para a reconstrução facial 3D com malha poligonal. O software prova de conceito dessa dissertação resultou em um sistema de teleconferência 3D com ponto de visão livre. / The personal computers have an important role in the people lives to help in their daily tasks such as work, entertainment, and communication. With regard to the communication, the personal computer may be used for conference calls, receiving and transmitting images and audio between long distances. To add immersion inside the teleconferencing experience and allow the choice of viewing point by the user, a three-dimensional teleconference with free view point can be performed if three-dimensional facial models are created from images. This paper presents the research methods of generating polygonal mesh from 3D information extracted from images, for use in immersive conference calls systems with free view point. A method of generating polygonal mesh called Quad Grid has been proposed to allow the 3D face modeling in real time. The polygonal mesh of the faces were analyzed in objective and subjective experiments. The experiments showed that the Quad Grid method was satisfactory and is a fast method for 3D facial reconstruction with polygonal mesh. The proof of concept software of this Master Thesis resulted in a 3D teleconferencing system with free view point.