Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

This work deals with ray tracing technique, focused to rendering of chess scene with procedural texture materials. Based on this knowledge, program that displays specified chess set is designed.

Diversas abordagens vêm sendo empregadas para a descrição de texturas, entre elas a teoria dos conjuntos fuzzy e lógica fuzzy. O Local Fuzzy Pattern (LFP) é um descritor de texturas diferente dos demais métodos baseados em sistemas fuzzy, por não utilizar regras linguísticas e sim números fuzzy que são usados na codificação de um padrão local de escala de cinza. Resultados anteriores indicaram o LFP como um descritor eficaz para a classificação de texturas a partir de amostras rotacionadas ou não. Este trabalho propõe uma análise mais abrangente sobre sua viabilidade para aplicação em cada um desses problemas, além de propor uma modificação a este descritor, adaptando-o para a captura de padrões em multiresolução, o Sampled LFP. A avaliação da performance do LFP e do Sampled LFP para o problema de classificação de texturas foi feita através da aplicação de uma série de testes envolvendo amostras de imagens rotacionadas ou não das bases de imagens Outex, álbum de Brodatz e VisTex, onde a sensibilidade obtida por esses descritores foi comparada com um descritor de referência, a variante do Local Binary Pattern (LBP) melhor indicada para o teste em execução. Os resultados apontaram o LFP como um descritor não indicado para aplicações que trabalhem exclusivamente com amostras não rotacionadas, visto que o LBP mostrou maior eficácia para este tipo de problema. Já para a análise de amostras rotacionadas, o Sampled LFP se mostrou o melhor descritor entre os comparados. Todavia, foi verificado que o Sampled LFP somente supera o LBP para resoluções de análise maiores ou iguais a 32x32 pixels e que o primeiro descritor é mais sensível ao número de amostras usadas em seu treinamento do que o segundo, sendo, portanto, um descritor indicado para o problema de classificação de amostras rotacionadas, onde seja possível trabalhar com imagens a partir de 32x32 pixels e que o número de amostras utilizadas para treinamento seja maximizado. / Several approaches have been employed for describing textures, including the fuzzy sets theory and fuzzy logic. The Local Fuzzy Pattern is a texture descriptor different from other methods based on fuzzy systems, which use linguistic rules to codify a texture. Instead, fuzzy numbers are applied in order to encode a local grayscale pattern. Previous results indicated the LFP as an effective descriptor employed to characterize statically oriented and rotated textures samples. This paper proposes a more comprehensive analysis of its feasibility for use in each of these problems, besides proposing a modification to this descriptor, adapting it to capture patterns in multiresolution, the Sampled LFP. The LFP and Sampled LFP performance evaluation when applied to the problem of texture classification was conducted by applying a series of tests involving images samples, rotated or not, from image databases such as Outex, the Brodatz album and Vistex, where the sensitivity obtained by these descriptors were compared with a reference descriptor, the variant Local Binary Pattern (LBP) best suited to running the test. The results indicated the LFP as a descriptor not suitable for applications who work exclusively with non-rotated samples, since the LBP showed greater efficacy for this problem kind. As for rotated samples analysis, the Sampled LFP proved the best descriptor among those compared. However, it was determined that the Sampled LFP only overcomes the LBP when the analysis resolutions are greater or equal to 32x32 pixels, besides that, the first descriptor is more sensitive to the number of training samples than the latter, therefore, this descriptor is indicated for the problem of rotated samples classification, where it is possible to work with resolution from 32x32 pixels while maximizing the number of samples used for training.

La numérisation est un procédé qui consiste à enregistrer un objet dans un ordinateur pour pouvoir ensuite le manipuler à l'aide d'outils informatiques. Nous nous intéressons dans ce manuscrit à la numérisation d'objets tridimensionnels. Il s'agit tout d'abord d'enregistrer leur forme. De nombreuses méthodes ont été développées pour répondre à ce problème, et nous nous concentrerons sur les objets représentés par des maillages. Sur ces objets, il est alors utile de pouvoir représenter des attributs tels que la couleur, la température ou la charge électrique, selon l'application. Nous proposons deux approches complémentaires pour aborder ce problème. La première est fondée sur le placage de textures. Cette technique consiste à déplier (paramétrer) le maillage à plat sur une image dans laquelle l'attribut est stocké. Une valeur récupérée dans l'image est ainsi associée à chaque point de l'objet. Nous proposerons une méthode permettant de masquer l'artéfact des coutures qui est inhérent à cette technique. Déplier le maillage nécessite qu'il soit de bonne qualité, ce qui n'est pas toujours le cas. Nous décrivons donc également dans un second temps une approche de l'échantillonnage d'une surface via un diagramme de Voronoï restreint. Nous expliquons en particulier comment calculer efficacement un tel objet et comment l'optimiser par rapport à un critère de qualité. Ces résultats sont ensuite appliqués au problème de l'ajustement de surfaces / Digitalisation is an operation which consists in storing an object in a computer for further manipulation using data processing tools. In this document, we are interested in the digitalisation of three-dimensional objects. It is first a matter of recording the shape of the object. Many methods have been developed to address this problem, and we will focus on objects described as meshes. On such objects the storage of attributes like colour, temperature or electrical charge is often useful, depending on the application. We will describe two complementary approaches to deal with this issue. The first one relies on texture mapping. This technique consists in unfolding ? parametrising ? the mesh on a flat image in which the attribute is stored. A value recovered from the image can therefore be associated with each point of the object. We will describe a method which hides the seam artifact, commonly encountered using this technique. Unfolding the mesh demands that its quality be good, which is not always the case. We thus secondly describe a surface sampling method based on a restricted Voronoï diagram. We especially detail how to efficiently compute such an object and how to optimise it with respect to some quality measure. These results are then applied to the surface fitting problem

A geração de novas fontes de energia limpa, segura e renovável por meio da fusão nuclear envolve importantes desafios tecnológicos, dentre eles a pesquisa, caracterização e a fabricação de materiais avançados para os futuros reatores de fusão nuclear. Os aços ferrítico-martensíticos de reduzida atividade radioativa, em especial a liga Eurofer-97, destacam-se por apresentar uma combinação única de propriedades para esta aplicação. O objetivo desta Tese de Doutorado é avaliar a estabilidade microestrutural deste aço recozido numa ampla faixa de temperaturas. Cálculos termodinâmicos e testes de dilatometria foram usados para determinar as temperaturas de transformação de fase. A estabilidade microestrutural foi estudada por meio de recozimentos isotérmicos entre 200 e 1350oC após laminação a frio com reduções de 40, 70, 80 e 90%. A avaliação da estabilidade mecânica do aço Eurofer-97 foi realizada por meio de medidas de dureza Vickers. As principais técnicas utilizadas para caracterização microestrutural foram microscopias eletrônica de varredura e de transmissão, tomografia por sonda atômica e medidas de magnetização DC. Tanto a textura como a microtextura foram determinadas por meio de medidas de difração de raios X e de elétrons retroespalhados (EBSD). Recuperação, recristalização primária e crescimento anormal de grão ocorrem neste material recozido abaixo de 800oC. Acima desta temperatura, a transformação martensítica ocorre alterando bastante a micoroestrutura. A cinética de crescimento anormal de grão é alterada pela quantidade de redução a frio previamente aplicada. A hipótese proposta para explicar o crescimento anormal de grãos neste material baseia-se principalmente na vantagem de tamanho adquirida pelos núcleos de recristalização primária com diferenças de orientação médias superiores a 45º em relação aos vizinhos. Neste caso, o crescimento anormal de grão é responsável por fortalecer as componentes {111} e {111}, {001} e {110}. Acima de 800oC a transformação martensítica prevalece elevando a dureza Vickers e randomizando a textura deste aço. As características do produto transformado dependem tanto da temperatura de austenitização quanto do tamanho incial do grão ferrítico. Os dados de composição química das partículas estáveis após recozimento em temperaturas inferiores a 800oC foram usados para validar os resultados dos cálculos termodinâmicos obtidos via Thermo-Calc. / Clean, safe, and renewable energy sources such as nuclear fusion comprise important technological challenges, including research, characterization and manufacture of advanced materials for future fusion reactors. Modified ferritic-martensitic steels with reduced radioactive activity (RAFM), especially Eurofer-97 steel, are among worldwide references in the nuclear field for their unique properties. The scope of this Thesis is to evaluate the microstructural (thermal) stability in ferritic-martensitic Eurofer-97 after annealing within a wide range of temperatures. Themodinamic calculations as well as dilatometric tests were used to determine the main phase transformation temperatures. The microstructural stability of this steel was followed by isothermal annealing between 200 and 1350°C after cold rolling to 40, 70, 80 and 90% reductions in thickness. The mechanical stability in the Eurofer-97 was assessed by Vickers microhardness measurements. Representative samples for each metallurgical condition were characterized by scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, atom probe tomography, and DC-magnetization tests. Both texture and microtexture were evaluated by X-ray diffraction and electron backscattered diffraction (EBSD) techniques. Recovery, primary recrystallization, and abnormal grain growth (secondary recrystallization) processes have been observed at temperatures below 800°C. The amount of abnormally grown grains depends on the amount of previous cold rolling. The hypothesis for the most probable mechanism responsible for abnormal grain growth is based on the advantage size acquired by nuclei with misorientations above 45º surrounding their neighboring grains, even in regions where primary recrystallization was incomplete. The texture developed after abnormal grain growth has components belonging to ?- and ?-fibers with predominance of {111}, {111}, {100} e {110} components. The martensite transformation takes place when this steel is annealed above 800°C causing an increase of hardness, significant changes in microstructure, and texture weakening. The martensitic sructure depends very much on both austenitization temperature and initial austenitic grain size. The results of chemical analyses of stable particles present in samples annealed below 800oC were used to validate the thermodynamic calculations provided by Thermo-Calc.

Esta pesquisa apresenta um sistema automático para extrair dados de tráfego veicular a partir do pós-processamento de vídeos. Os parâmetros macroscópicos e microscópicos do tráfego são derivados do diagrama espaço-tempo, que é obtido pelo processamento das imagens de tráfego. A pesquisa fundamentou-se nos conceitos de Visão Computacional, programação em linguagem C++ e a biblioteca OpenCV para o desenvolvimento do sistema. Para a detecção dos veículos, duas etapas foram propostas: modelagem do background e segmentação dos veículos. Uma imagem sem objetos (background) pode ser determinada a partir das imagens do vídeo através de vários modelos estatísticos disponíveis na literatura especializada. A avaliação de seis modelos estatísticos indicou o Scoreboard (combinação de média e moda) como o melhor método de geração do background atualizado, por apresentar eficiente tempo de processamento de 18 ms/frame e 95,7% de taxa de exatidão. A segunda etapa investigou seis métodos de segmentação, desde a subtração de fundo até métodos de segmentação por textura. Dentre os descritores de textura, é apresentado o LFP, que generaliza os demais descritores. Da análise do desempenho desses métodos em vídeos coletados em campo, conclui-se que o tradicional método Background Subtraction foi o mais adequado, por apresentar o melhor tempo de processamento (34,4 ms/frame) e a melhor taxa de acertos totais com 95,1% de média. Definido o método de segmentação, foi desenvolvido um método para se definir as trajetórias dos veículos a partir do diagrama espaço-tempo. Comparando-se os parâmetros de tráfego obtidos pelo sistema proposto com medidas obtidas em campo, a estimativa da velocidade obteve uma taxa de acerto de 92,7%, comparado com medidas de velocidade feitas por um radar; por outro lado, a estimativa da taxa de fluxo de tráfego foi prejudicada por falhas na identificação da trajetória do veículo, apresentando valores ora acima, ora abaixo dos obtidos nas coletas manuais. / This research presents an automatic system to collect vehicular traffic data from video post-processing. The macroscopic and microscopic traffic parameters are derived from a space-time diagram, which is obtained by traffic image processing. The research was based on the concepts of Computer Vision, programming in C++, and OpenCV library to develop the system. Vehicle detection was divided in two steps: background modeling and vehicle segmentation. A background image can be determined from the video sequence through several statistical models available in literature. The evaluation of six statistical models indicated Scoreboard (combining mean and mode) as the best method to obtain an updated background, achieving a processing time of 18 ms/frame and 95.7% accuracy rate. The second step investigated six segmentation methods, from background subtraction to texture segmentation. Among texture descriptors, LFP is presented, which generalizes other descriptors. Video images collected on highways were used to analyze the performance of these methods. The traditional background subtraction method was found to be the best, achieving a processing time of 34.4 ms/frame and 95.1% accuracy rate. Once the segmentation process was chosen, a method to determine vehicle trajectories from the space-time diagram was developed. Comparing the traffic parameters obtained by the proposed system to data collected in the field, the estimates for speed were found to be very good, with 92.7% accuracy, when compared with radar-measured speeds. On the other hand, flow rate estimates were affected by failures to identify vehicle trajectories, which produced values above or below manually collected data.

Diversas abordagens vêm sendo empregadas para a descrição de texturas, entre elas a teoria dos conjuntos fuzzy e lógica fuzzy. O Local Fuzzy Pattern (LFP) é um descritor de texturas diferente dos demais métodos baseados em sistemas fuzzy, por não utilizar regras linguísticas e sim números fuzzy que são usados na codificação de um padrão local de escala de cinza. Resultados anteriores indicaram o LFP como um descritor eficaz para a classificação de texturas a partir de amostras rotacionadas ou não. Este trabalho propõe uma análise mais abrangente sobre sua viabilidade para aplicação em cada um desses problemas, além de propor uma modificação a este descritor, adaptando-o para a captura de padrões em multiresolução, o Sampled LFP. A avaliação da performance do LFP e do Sampled LFP para o problema de classificação de texturas foi feita através da aplicação de uma série de testes envolvendo amostras de imagens rotacionadas ou não das bases de imagens Outex, álbum de Brodatz e VisTex, onde a sensibilidade obtida por esses descritores foi comparada com um descritor de referência, a variante do Local Binary Pattern (LBP) melhor indicada para o teste em execução. Os resultados apontaram o LFP como um descritor não indicado para aplicações que trabalhem exclusivamente com amostras não rotacionadas, visto que o LBP mostrou maior eficácia para este tipo de problema. Já para a análise de amostras rotacionadas, o Sampled LFP se mostrou o melhor descritor entre os comparados. Todavia, foi verificado que o Sampled LFP somente supera o LBP para resoluções de análise maiores ou iguais a 32x32 pixels e que o primeiro descritor é mais sensível ao número de amostras usadas em seu treinamento do que o segundo, sendo, portanto, um descritor indicado para o problema de classificação de amostras rotacionadas, onde seja possível trabalhar com imagens a partir de 32x32 pixels e que o número de amostras utilizadas para treinamento seja maximizado. / Several approaches have been employed for describing textures, including the fuzzy sets theory and fuzzy logic. The Local Fuzzy Pattern is a texture descriptor different from other methods based on fuzzy systems, which use linguistic rules to codify a texture. Instead, fuzzy numbers are applied in order to encode a local grayscale pattern. Previous results indicated the LFP as an effective descriptor employed to characterize statically oriented and rotated textures samples. This paper proposes a more comprehensive analysis of its feasibility for use in each of these problems, besides proposing a modification to this descriptor, adapting it to capture patterns in multiresolution, the Sampled LFP. The LFP and Sampled LFP performance evaluation when applied to the problem of texture classification was conducted by applying a series of tests involving images samples, rotated or not, from image databases such as Outex, the Brodatz album and Vistex, where the sensitivity obtained by these descriptors were compared with a reference descriptor, the variant Local Binary Pattern (LBP) best suited to running the test. The results indicated the LFP as a descriptor not suitable for applications who work exclusively with non-rotated samples, since the LBP showed greater efficacy for this problem kind. As for rotated samples analysis, the Sampled LFP proved the best descriptor among those compared. However, it was determined that the Sampled LFP only overcomes the LBP when the analysis resolutions are greater or equal to 32x32 pixels, besides that, the first descriptor is more sensitive to the number of training samples than the latter, therefore, this descriptor is indicated for the problem of rotated samples classification, where it is possible to work with resolution from 32x32 pixels while maximizing the number of samples used for training.

Esta pesquisa apresenta um sistema automático para extrair dados de tráfego veicular a partir do pós-processamento de vídeos. Os parâmetros macroscópicos e microscópicos do tráfego são derivados do diagrama espaço-tempo, que é obtido pelo processamento das imagens de tráfego. A pesquisa fundamentou-se nos conceitos de Visão Computacional, programação em linguagem C++ e a biblioteca OpenCV para o desenvolvimento do sistema. Para a detecção dos veículos, duas etapas foram propostas: modelagem do background e segmentação dos veículos. Uma imagem sem objetos (background) pode ser determinada a partir das imagens do vídeo através de vários modelos estatísticos disponíveis na literatura especializada. A avaliação de seis modelos estatísticos indicou o Scoreboard (combinação de média e moda) como o melhor método de geração do background atualizado, por apresentar eficiente tempo de processamento de 18 ms/frame e 95,7% de taxa de exatidão. A segunda etapa investigou seis métodos de segmentação, desde a subtração de fundo até métodos de segmentação por textura. Dentre os descritores de textura, é apresentado o LFP, que generaliza os demais descritores. Da análise do desempenho desses métodos em vídeos coletados em campo, conclui-se que o tradicional método Background Subtraction foi o mais adequado, por apresentar o melhor tempo de processamento (34,4 ms/frame) e a melhor taxa de acertos totais com 95,1% de média. Definido o método de segmentação, foi desenvolvido um método para se definir as trajetórias dos veículos a partir do diagrama espaço-tempo. Comparando-se os parâmetros de tráfego obtidos pelo sistema proposto com medidas obtidas em campo, a estimativa da velocidade obteve uma taxa de acerto de 92,7%, comparado com medidas de velocidade feitas por um radar; por outro lado, a estimativa da taxa de fluxo de tráfego foi prejudicada por falhas na identificação da trajetória do veículo, apresentando valores ora acima, ora abaixo dos obtidos nas coletas manuais. / This research presents an automatic system to collect vehicular traffic data from video post-processing. The macroscopic and microscopic traffic parameters are derived from a space-time diagram, which is obtained by traffic image processing. The research was based on the concepts of Computer Vision, programming in C++, and OpenCV library to develop the system. Vehicle detection was divided in two steps: background modeling and vehicle segmentation. A background image can be determined from the video sequence through several statistical models available in literature. The evaluation of six statistical models indicated Scoreboard (combining mean and mode) as the best method to obtain an updated background, achieving a processing time of 18 ms/frame and 95.7% accuracy rate. The second step investigated six segmentation methods, from background subtraction to texture segmentation. Among texture descriptors, LFP is presented, which generalizes other descriptors. Video images collected on highways were used to analyze the performance of these methods. The traditional background subtraction method was found to be the best, achieving a processing time of 34.4 ms/frame and 95.1% accuracy rate. Once the segmentation process was chosen, a method to determine vehicle trajectories from the space-time diagram was developed. Comparing the traffic parameters obtained by the proposed system to data collected in the field, the estimates for speed were found to be very good, with 92.7% accuracy, when compared with radar-measured speeds. On the other hand, flow rate estimates were affected by failures to identify vehicle trajectories, which produced values above or below manually collected data.

<p>The problem of estimating an adequate level of detail for an object for a specific view is one of the important problems in computer 3d-graphics and is especially important in real-time applications. The well-known continuous level-of-detail technique, Real-time Optimally Adapting Meshes (ROAM), has been employed with success for almost 10 years but has at present, due to rapid development of graphics hardware, been found to be inadequate. Compared to many other level-of-detail techniques it cannot benefit from the higher triangle throughput available on graphics cards of today.</p><p>This thesis will describe the implementation of the new version of ROAM (informally known as ROAM 2.0) for the purpose of massive planetary data visualization. It will show how the problems of the old technique can be bridged to be able to adapt to newer graphics card while still benefiting from the advantages of ROAM. The resulting implementation that is presented here is specialized on spherical objects and handles both texture and geometry data of arbitrary large sizes in an efficient way.</p>

Cette thèse prend pour cadre la synthèse par l'exemple et l'édition de contenu graphique en infographie et propose une réflexion sur les possibles sources d'information utiles à ces fins. Contrairement aux techniques "procédurales", l'approche par l'exemple se distingue par sa grande simplicité d'utilisation : reviennent en effet à l'algorithme de synthèse l'identification, analyse et reproduction des éléments caractéristiques des exemples fournis en entrée par l'utilisateur. Ce mode de création de même que les techniques approfondies d'édition ont grandement contribué à la facilitation de la production à grande échelle de contenus graphiques convaincants et ainsi participé à l'adoption par la communauté des artistes des outils proposés par le support numérique. Mais pour être ainsi exploitées, celles-ci doivent également être hautement contrôlables tout en évitant l'écueil de n'être que le simple prolongement de la main de l'artiste. Nous explorons ici cette thématique dans le cadre de la création de rendus dits expressifs et étudions les interactions (collaboratives ou concurrentielles) entre les différentes sources d'information au cœur de ce processus. Ces dernières sont à notre sens au nombre de trois : l'analyse automatique des données d'entrée avant rendu ou traitement ; l'utilisation de modèles a priori en vue de leur compréhension ; et enfin le contrôle explicite par l'utilisateur. En les combinant au plus juste, nous proposons des techniques nouvelles dans divers domaines de la synthèse en rendu expressif. Au delà du réalisme photographique, le rendu expressif se caractérise par sa poursuite de critères plus difficilement quantifiables tels la facilité de compréhension ou le caractère artistique de ses résultats. La subjectivité de tels objectifs nous force donc ici plus qu'ailleurs à estimer avec soin les sources d'information à privilégier, le niveau d'implication à accorder à l'utilisateur (sans que ce choix ne s'opère au détriment de la qualité théorique de la méthode), ainsi que le possible recours à des modèles d'analyse (sans en compromettre la généralité). Trois principales instances de synthèse sont ici détaillés : la génération de textures, la désaturation d'images, et la représentation de maillages par le dessin au trait. La grande variété des données d'entrée (textures matricielles ou vectorielles, images complexes, géométries 3d), des modalités de synthèse (imitation, conversion, représentation alternative) et d'objectifs (reproduction de la signature visuelle d'une texture, restitution crédible de contrastes chromatiques, génération de dessins conformes au style de l'utilisateur) permettent l'examen de divers équilibres entre ces sources d'information et l'exploration de degrés plus ou moins élevés d'interaction avec l'utilisateur.