In recent years there has been significant progress in increasing the scope, accuracy and flexibility of 3D photography methods. However there are still significant open problems where complex optical properties of mirroring or transparent objects cause many assumptions of traditional algorithms to break down. In this work we present three approaches that attempt to deal with some of these challenges using a few camera views and simple illumination. First, we consider the problem of reconstructing the 3D position and surface normal of points on a time-varying refractive surface. We show that two viewpoints are sufficient to solve this problem in the general case, even if the refractive index is unknown. We introduce a novel ``stereo matching'' criterion called refractive disparity, appropriate for refractive scenes, and develop an optimization-based algorithm for individually reconstructing the position and normal of each point projecting to a pixel in the input views. Second, we present a new method for reconstructing the exterior surface of a complex transparent scene with inhomogeneous interior. We capture images from each viewpoint while moving a proximal light source to a 2D or 3D set of positions giving a 2D (or 3D) dataset per pixel, called the scatter-trace. The key is that while light transport within a transparent scene's interior can be exceedingly complex, a pixel's scatter trace has a highly-constrained geometry that reveals the direct surface reflection, and leads to a simple ``Scatter-trace stereo'' algorithm for computing the exterior surface geometry. Finally, we develop a reconstruction system for scenes with reflectance properties ranging from diffuse to specular. We capture images of the scene as it is illuminated by a planar, spatially non-uniform light source. Then we show that if the source is translated to a parallel position away from the scene, a particular scene point integrates a magnified region of light from the plane. We observe this magnification at each pixel and show how it relates to the source-relative depth of the surface. Next we show how calibration relating the camera and source planes allows for robustness to specular objects and recovery of 3D surface points.

Thesis (Ph. D.)--University of Delaware, 2005. / Principal faculty advisor: Chandra Kambhamettu, Dept. of Computer & Information Sciences. Includes bibliographical references.

Το αντικείμενο αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι ο διαχωρισμός των δύο κυρίαρχων συνιστωσών ανάκλσης (κατοπτρικής και διάχυτης) που οφείλονται κυρίαρχα σε επιφάνειες διηλεκτρικών υλικών. Οι κατοπτρικές ανακλάσεις αποτελούν σημαντικό πρόβλημα για πολλούς αλγορίθμους στο πεδίο της "τεχνητής όρασης" όπως στην κατάτμηση εικόνας. Μετά την ανάλυση του προβλήματος και μία εισαγωγή στη χρωματομετρία και στην πόλωση ακολουθεί μία περιγραφή δημοφιλών μεθόδων που έχουν προηγηθεί πάνω σε αυτό το αντικείμενο. Τέλος, παρουσιάζουμε τη δική μας μέθοδο διαχωρισμού, η οποία εκμεταλλεύεται τα διαφορετικά χαρακτηριστικά πολώσεως των δύο συνιστωσών και με τη βοήθεια της ανάλυσης ανεξαρτήτων συνιστωσών (ICA) επιτυγχάνει το διαχωρισμό. Η μέθοδος εφαρμόζεται τόσο σε πραγματικές όσο και σε κατασκευασμένες εικόνες. / The subject of this thesis is the separation of two reflection components (specular and diffuse) on surfaces of dielectric materials. The specular reflections are a significant problem for many algorithms in the field of computer vision, i.e. image segmentation. After the analysis of the problem and an introduction to colorimetry and polarization we describe popular methods that have already been used for this problem. Finally, we represent our own separation method, which exploits the different degree of polarization in the two reflection components and achieves the separation using independent component analysis (ICA). The method is applied on both real and virtual images.

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O endotélio é uma monocamada de células achatadas, poligonais e interligadas que recobrem a superfície posterior da córnea, sendo fundamental na manutenção da transparência desta estrutura. Embora as chinchilas (Chinchilla lanigera) sejam utilizadas em pesquisas oftálmicas, não existem dados referentes ao endotélio da córnea nesta espécie. Portanto, objetivou-se avaliar a densidade celular, a paquimetria, a área celular média e a morfologia do endotélio da córnea de chinchilas em diferentes faixas etárias. Foram estudados 60 bulbos oculares de 30 chinchilas, machos ou fêmeas, de diferentes faixas etárias. As chinchilas foram subdivididas em três grupos com 10 animais cada, designados por: G I (animais com idade entre dois a quatro meses); G II (animais com 11 meses de idade) e G III (animais com quatro anos de idade). A densidade celular endotelial média nos animais dos grupos G I, G II e G III foi de respectivamente 3385,39 ± 507,53, 2565,51 ± 220,46 e 1812,82 ± 117,92 células/mm2. A área celular média foi de respectivamente 301,51 ± 43,94, 392,46 ± 33,34 e de 553,79 ± 35,70 μm2 para G I, G II e G III. Os resultados apontam decréscimo da densidade, do pleomorfismo, e aumento da área celular média com o aumento da idade. A espessura da córnea aumentou em animais mais velhos. Conclui-se que o endotélio da córnea de chinchilas sofre alterações com o avanço da idade. / The corneal endothelium is a monolayer of interconnected flattened polygonal cells that cover the back surface of the cornea, it is essential for the maintenance of its transparency. Due to the complete lack of data on the endothelial cells of chinchilla (Chinchilla lanigera) and its possible use as an animal model in ophthalmic research, the objective was to evaluate the cellular density, pachymetry, the average cell area and morphology of the corneal endothelium of chinchillas in different age groups. It was studied 60 eyes of 30 chinchillas, male or female, of different ages. Chinchillas were divided into three groups with 10 animals each, designated by: G I (animals aged two to four months), G II (animals with 11 months) and G III (animals with four years of age). The mean endothelial cell density in the animals of G I, G II and G III were respectively 3385,39 ± 507,53, 2565,51 ± 220,46 and 1812,82 ± 117,92 cells/mm2. The average cell area was respectively 301,51 ± 43,94, 392,46 ± 33,34 and 553,79 ± 35,70 μm2 for GI, G II and G III. The results indicate a decrease in density, pleomorphism, and increased in average cell area with increasing age. Corneal thickness increased in older animals. The corneal endothelium of chinchillas changes with advancing age.

Espaços Especulares: articulações entre o real e o virtual é um estudo em artes visuais. O tema principal a partir do qual os trabalhos são baseados é a criação de relações entre espaços reais e espaços virtuais. Dois conceitos operatórios fundamentam a criação das obras: a utilização de reflexões especulares e o site-specific. Esses conceitos serão abordados de duas maneiras distintas: a utilização de espelhos em artes visuais através da noção de Espelho como Dispositivo; já o site-specific será relacionado ao conceito de Estética da Opacidade, ligado à teoria do cinema. O objeto de estudo é composto por dezenove obras criadas no período de 2008 a 2013. São trabalhos produzidos por meio de técnicas híbridas que utilizam procedimentos da arquitetura, computação gráfica e artes visuais. Como metodologia de pesquisa, serão analisados os processos e conceitos operatórios utilizados na produção relacionados com referenciais teóricos e práticos. / Specular Spaces: articulations between the real and the virtual is a study in visual arts. The main theme from which the work is based is creating relationships between real spaces and virtual spaces. Two creative concepts underlie the artistic process: the use of specular reflections and the site-specific. These concepts will be addressed in two different ways: the use of mirrors in the visual arts will be based on the notion of Mirror as a Device, whereas the site-specific is related to the concept of Aesthetics of Opacity, bound to film theory. The object of study is comprised of nineteen artworks created in the period of 2008 to 2013. They are artworks produced by hybrid techniques that utilizes procedures of architecture, computer graphics and visual arts. As a research methodology, the processes and creative concepts will be analyzed related to theoretical and practical examples.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-08-04Bitstream added on 2014-06-13T18:51:10Z : No. of bitstreams: 1 franzen_aa_me_jabo.pdf: 432317 bytes, checksum: 6e76f84b35fefc0d8afc5bb52873a43f (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / O endotélio corneal é essencial para a manutenção da transparência da córnea, é necessário um número mínimo de células endoteliais para a manutenção desta transparência. As alterações morfológicas e morfométricas do endotélio da córnea de gatos decorrentes do avanço da idade não estão ainda compreendidas e elucidadas. Objetivou-se estudar os parâmetros morfológicos e morfométricos do endotélio da córnea de gatos de diferentes idades, utilizando-se a microscopia especular. Avaliaram-se a densidade celular, a área celular média, o pleomorfismo e o polimegatismo. Empregaram-se 18 animais da espécie felina (Felis catus - LINNAEUS, 1758), machos ou fêmeas, subdivididos em três grupos com 6 animais cada, designados por: G1 (animais com idade entre 1 a 3 meses); G2 (animais com idade entre 5 a 12 meses) e G3 (animais com idades entre 24 a 40 meses). A microscopia especular de contato revelou que com o avanço da idade a densidade celular endotelial diminuiu, a área celular média e o pleomorfismo aumentaram e o polimegatismo apresentou valores constantes nos 3 grupos estudados. / The corneal endothelium is essential to maintain the corneal transparency. Morphological and morphometric changes in the feline corneal endothelium as a function of age are little known. The purpose of this study was investigating the effect of age on endothelial morphology and morphometry in cats. The corneal endothelium was studied throught contact specular microscopy. The exam presented data as cell density, average cell area, polymegathism and pleomorphism. A total of 16 cats were evaluated in this study. The subjects were divided in three groups with six cats (Felis catus - LINNAEUS, 1758): G1 (cats with 1 to 3 months old); G2 (cats with 5 to 12 months old); G3 (cats with 24 to 40 months old). The specular microscopy revealed decrease of cell density with age. The cell area increase and pleomorphism increase as function of age. The polymegathism showed constants values on the three groups.

O endotélio é uma monocamada de células achatadas, poligonais e interligadas que recobrem a superfície posterior da córnea, sendo fundamental na manutenção da transparência desta estrutura. Embora as chinchilas (Chinchilla lanigera) sejam utilizadas em pesquisas oftálmicas, não existem dados referentes ao endotélio da córnea nesta espécie. Portanto, objetivou-se avaliar a densidade celular, a paquimetria, a área celular média e a morfologia do endotélio da córnea de chinchilas em diferentes faixas etárias. Foram estudados 60 bulbos oculares de 30 chinchilas, machos ou fêmeas, de diferentes faixas etárias. As chinchilas foram subdivididas em três grupos com 10 animais cada, designados por: G I (animais com idade entre dois a quatro meses); G II (animais com 11 meses de idade) e G III (animais com quatro anos de idade). A densidade celular endotelial média nos animais dos grupos G I, G II e G III foi de respectivamente 3385,39 ± 507,53, 2565,51 ± 220,46 e 1812,82 ± 117,92 células/mm2. A área celular média foi de respectivamente 301,51 ± 43,94, 392,46 ± 33,34 e de 553,79 ± 35,70 μm2 para G I, G II e G III. Os resultados apontam decréscimo da densidade, do pleomorfismo, e aumento da área celular média com o aumento da idade. A espessura da córnea aumentou em animais mais velhos. Conclui-se que o endotélio da córnea de chinchilas sofre alterações com o avanço da idade. / The corneal endothelium is a monolayer of interconnected flattened polygonal cells that cover the back surface of the cornea, it is essential for the maintenance of its transparency. Due to the complete lack of data on the endothelial cells of chinchilla (Chinchilla lanigera) and its possible use as an animal model in ophthalmic research, the objective was to evaluate the cellular density, pachymetry, the average cell area and morphology of the corneal endothelium of chinchillas in different age groups. It was studied 60 eyes of 30 chinchillas, male or female, of different ages. Chinchillas were divided into three groups with 10 animals each, designated by: G I (animals aged two to four months), G II (animals with 11 months) and G III (animals with four years of age). The mean endothelial cell density in the animals of G I, G II and G III were respectively 3385,39 ± 507,53, 2565,51 ± 220,46 and 1812,82 ± 117,92 cells/mm2. The average cell area was respectively 301,51 ± 43,94, 392,46 ± 33,34 and 553,79 ± 35,70 μm2 for GI, G II and G III. The results indicate a decrease in density, pleomorphism, and increased in average cell area with increasing age. Corneal thickness increased in older animals. The corneal endothelium of chinchillas changes with advancing age.

Espaços Especulares: articulações entre o real e o virtual é um estudo em artes visuais. O tema principal a partir do qual os trabalhos são baseados é a criação de relações entre espaços reais e espaços virtuais. Dois conceitos operatórios fundamentam a criação das obras: a utilização de reflexões especulares e o site-specific. Esses conceitos serão abordados de duas maneiras distintas: a utilização de espelhos em artes visuais através da noção de Espelho como Dispositivo; já o site-specific será relacionado ao conceito de Estética da Opacidade, ligado à teoria do cinema. O objeto de estudo é composto por dezenove obras criadas no período de 2008 a 2013. São trabalhos produzidos por meio de técnicas híbridas que utilizam procedimentos da arquitetura, computação gráfica e artes visuais. Como metodologia de pesquisa, serão analisados os processos e conceitos operatórios utilizados na produção relacionados com referenciais teóricos e práticos. / Specular Spaces: articulations between the real and the virtual is a study in visual arts. The main theme from which the work is based is creating relationships between real spaces and virtual spaces. Two creative concepts underlie the artistic process: the use of specular reflections and the site-specific. These concepts will be addressed in two different ways: the use of mirrors in the visual arts will be based on the notion of Mirror as a Device, whereas the site-specific is related to the concept of Aesthetics of Opacity, bound to film theory. The object of study is comprised of nineteen artworks created in the period of 2008 to 2013. They are artworks produced by hybrid techniques that utilizes procedures of architecture, computer graphics and visual arts. As a research methodology, the processes and creative concepts will be analyzed related to theoretical and practical examples.

Resumo: O endotélio corneal é essencial para a manutenção da transparência da córnea, é necessário um número mínimo de células endoteliais para a manutenção desta transparência. As alterações morfológicas e morfométricas do endotélio da córnea de gatos decorrentes do avanço da idade não estão ainda compreendidas e elucidadas. Objetivou-se estudar os parâmetros morfológicos e morfométricos do endotélio da córnea de gatos de diferentes idades, utilizando-se a microscopia especular. Avaliaram-se a densidade celular, a área celular média, o pleomorfismo e o polimegatismo. Empregaram-se 18 animais da espécie felina (Felis catus - LINNAEUS, 1758), machos ou fêmeas, subdivididos em três grupos com 6 animais cada, designados por: G1 (animais com idade entre 1 a 3 meses); G2 (animais com idade entre 5 a 12 meses) e G3 (animais com idades entre 24 a 40 meses). A microscopia especular de contato revelou que com o avanço da idade a densidade celular endotelial diminuiu, a área celular média e o pleomorfismo aumentaram e o polimegatismo apresentou valores constantes nos 3 grupos estudados. / Abstract: The corneal endothelium is essential to maintain the corneal transparency. Morphological and morphometric changes in the feline corneal endothelium as a function of age are little known. The purpose of this study was investigating the effect of age on endothelial morphology and morphometry in cats. The corneal endothelium was studied throught contact specular microscopy. The exam presented data as cell density, average cell area, polymegathism and pleomorphism. A total of 16 cats were evaluated in this study. The subjects were divided in three groups with six cats (Felis catus - LINNAEUS, 1758): G1 (cats with 1 to 3 months old); G2 (cats with 5 to 12 months old); G3 (cats with 24 to 40 months old). The specular microscopy revealed decrease of cell density with age. The cell area increase and pleomorphism increase as function of age. The polymegathism showed constants values on the three groups. / Orientador: José Luiz Laus / Coorientador: João Antonio Tadeu Pigatto / Banca: Marcia Rita Fernandes Machado / Banca: Aline Adriana Bolzan / Mestre