El principal objectiu d'aquest treball de tesi és tractar el problema de la representació de la textura en color des del punt de vista de la visió per computador. L'extensió dels mètodes classics de processament de textura per imatges en nivells de grisos als canals d'una imatge color no assegura resultats semblants als de la percepció humana en aquesta tasca. Els mecanismes d'inducció cromàtica del sistema visual humà, estudiats en psicofísica, són fonamentals en la dependència que crea l'entorn en la percepció del color. La inducció cromàtica inclou dos efectes complementaris: l'assimilació i el contrast cromàtic. Mentre el primer ja ha estat mesurat des de la psicofísica i extés a la visió per computador, molts aspectes del segon encara queden per fer. La contribució principal d'aquesta tesi és la definició d'un operador computacional que simula el fenòmen del contrast cromàtic i que té un comportament coherent amb el del sistema visual humà en diferents problemes de la percepcció de la textura en color, ja que permet enfatitzar les diferències de color en distribucions que són quasibé unimodals i així millorar la segmentació de les regions de color. El problema que encara queda obert és la realització de mesures psicofísiques pels paràmetres de l'operador, tal com es va fer amb l's-cielab per al procés d'assimilació.La definició de representacions computacionals de textura i color perceptuals és un objectiu de gran importància en els problemes d'inspecció automàtica de superfícies en els que els dispositius de la colorimetria clàssica no permeten donar bones mesures d'aparença de color. La segona contribució de la tesi defineix una representació computacional basada en mesures globals de color incloent-hi l'assimilació de color i mesures locals de les propietats de les regions segmentades considerant el contrast cromàtic. Aquesta representació és aplicada a la classificació de gres porcelànic.Tenint en compte que s'han de realitzar mesures molt acurades de petites diferències, s'ha dedicat una part d'aquest treball a l'adquisició d'imatges en color, i en concret a aconseguir bones propietats de constància de color. En aquest sentit, la darrera contribució de la tesi és la definició d'un algorisme de contància de color en línea per a una càmera lineal d'alta precisió de color. Aquest mètode s'ha basat en el model lineal diagonal de constància de color prèviament garantit amb una transformació que canvia les propietats de la sensibilitat de la càmera. / The main goal of this thesis is to deal with the colour texture representation problem from a computer vision point of view. It is easy to demonstrate that the extension of classical grey level methods for texture processing to the three channels of the corresponding colour texture does not succeed in having a human-like behaviour on this visual task. Chromatic induction mechanisms of the human visual system, which have been widely studied in psychophysics, play an important role on the dependency of the colour perception from its surround. Chromatic induction includes two complementary effects: chromatic assimilation and chromatic contrast. While the former has been psychophysically measured and lately extended to computer vision, some aspects on the last one still remain to be measured. The main contribution of this thesis is a computational operator that simulates the contrast induction phenomena that has demonstrated a coherent behaviour on different texture colour perception problems, since it allows to emphasise colour differences on almost-unimodal colour distributions and consequently improving the segmentation of colour regions. An open problem that will remain open from this work is the psychophysical measurement of the operator parameters, in the same sense as it was done with the s-cielab for the assimilation process.A perceptually consistent colour texture computational representation is a goal of extreme importance in automatic colour-textured surface inspection problems, where the classic colorimetric tools does not succeed in given good colour appearance measurements. In this scope, a second contribution is a colour-texture representation based on global colour features considering colour assimilation and local features based on properties of colour blobs considering colour contrast. This representation is applied to an automatic tile classification problem.Since an important accuracy is needed to measure such small differences, we have devoted a great part of this work to the colour acquisition issue, and to the problem of achieving good colour constancy properties on the acquired images. In this sense, a last contribution of this work has been to define an on-line colour constancy algorithm for a high colour precision scan line camera based on a diagonal linear colour constancy model previously guaranteed by linear transform changing the camera sensitivity properties.

El análisis de texturas es un área de estudio interesante con suficiente peso específico dentro de los diferentes campos que componen la visión por ordenador. En este trabajo hemos desarrollado métodos específicos para resolver aspectos importantes de dicha área. El primer acercamiento al tema viene de la mano de un problema de segmentación de un tipo de texturas muy concreto como son las imágenes microscópicas de láminas de mármol. Este primer tipo de imágenes se componen de un conjunto de granos cuyas formas y tamaños sirven a los especialistas para identificar, catalogar y determinar el origen de dichas muestras. Identificar y analizar los granos que componen tales imágenes de manera individual necesita de una etapa de segmentación. En esencia, esto implica la localización de las fronteras representadas en este caso por valles que separan zonas planas asociadas a los granos. De los diferentes métodos estudiados para la detección de dichos valles y para el caso concreto de imágenes petrográficas son los basados en técnicas de morfología matemática los que han dado mejores resultados. Además, la segmentación requiere un filtrado previo para el que se han estudiado nuevamente un conjunto de posibilidades entre las que cabe destacar los algoritmos multirresolución basados en wavelets.El segundo problema que hemos atacado en este trabajo es la clasificación de imágenes de textura. En él también hemos utilizado técnicas multirresolución como base para su resolución. A diferencia de otros enfoques de carácter global que encontramos extensamente en la literatura sobre texturas, nos hemos centrado en problemas donde las diferencias visuales entre las clases de dichas texturas son muy pequeñas. Y puesto que no hemos establecido restricciones fuertes en este análisis, las estrategias desarrolladas son aplicables a un extenso espectro de texturas, como pueden ser las baldosas cerámicas, las imágenes microscópicas de pigmentos de efecto, etc.El enfoque que hemos seguido para la clasificación de texturas implica la consecución de una serie de pasos. Hemos centrado nuestra atención en aquellos pasos asociados con las primeras etapas del proceso requeridas para identificar las características importantes que definen la textura, mientras que la clasificación final de las muestras ha sido realizada mediante métodos de clasificación generales. Para abordar estos primeros pasos dentro del análisis hemos desarrollado una estrategia mediante la cual las características de una imagen se ajustan a un modelo que previamente hemos definido, uno de entre varios modelos que están ordenados por complejidad. Estos modelos están asociados a algoritmos específicos y sus parámetros así como a los cálculos que de ellos se derivan. Eligiendo el modelo adecuado, por tanto, evitamos realizar cálculos que no nos aportan información útil para la clasificación.En un tercer enfoque hemos querido llegar a una descripción de textura que nos permita de forma sencilla su clasificación y su síntesis. Para conseguir este objetivo hemos adoptado por un modelo probabilístico. Dicha descripción de la textura nos permitirá la clasificación a través de la comparación directa de modelos, y también podremos, a partir del modelo probabilístico, sintetizar nuevas imágenes.Para finalizar, comentar que en las dos líneas de trabajo que hemos expuesto, la segmentación y la clasificación de texturas, hemos llegado a soluciones prácticas que han sido evaluadas sobre problemas reales con éxito y además las metodologías propuestas permiten una fácil extensión o adaptación a nuevos casos. Como líneas futuras asociadas a estos temas trataremos por un lado de adaptar la segmentación a imágenes que poco o nada tienen que ver con las texturas, en las que se perseguirá la detección de sujetos y objetos dentro de escenas, como apuntamos más adelante en esta misma memoria. Por otro lado, y relacionado con la clasificación, abordaremos un problema todavía sin solución como es el de la ingeniería inversa en pigmentos de efecto, en otras palabras la determinación de los constituyentes en pinturas metalizadas, y en el que utilizaremos los estudios aquí presentados como base para llegar a una posible solución. / An interesting problem in computer vision is the analysis of texture images. In this work, we have developed specific methods to solve important aspects of this problem. The first approach involves segmentation of a specific type of textures, i.e. those of microscopy images of thin marble sections. These images comprise a pattern of grains whose sizes and shapes help specialists to identify the origin and quality of marble samples. To identify and analyze individual grains in these images represents a problem of image segmentation. In essence, this involves identifying boundary lines represented by valleys which separate flat areas corresponding to grains. Of several methods tested, we found those based on mathematical morphology particularly successful for segmentation of petrographical images. This involves a pre-filtering step for which again several approaches have been explored, including multiresolution algorithms based on wavelets. In the second approach we have also used multiresolution analyses to address the problem of classifying texture images. In contrast to more global approaches found in the literature, we have explored situations where visual differences between textures are rather subtle. Since we have tried to impose relatively few restrictions on these analyses, we have developed strategies that are applicable to a wide range of related texture images, such as images of ceramic tiles, microscopic images of effect pigments, etc.The approach we have used for the classification of texture images involves several technical steps. We have focused our attention in the initial low-level analyses required to identify the general features of the image, whereas the final classification of samples has been performed using generic classification methods. To address the early steps of image analysis, we have developed a strategy whereby the general features of the image fit one of several pre-defined models with increasing levels of complexity. These models are associated to specific algorithms, parameters and calculations for the analysis of the image, thus avoiding calculations that do not provide useful information. Finally, in a third approach we want to arrive to a description of textures in such a way that it should be able to classify and synthesize textures. To reach this goal we adopt a probabilistic model of the texture. This description of the texture allows us to compare textures through comparison of probabilistic models, and also use those probabilities to generate new similar images.In conclusion, we have developed strategies of segmentation and classification of textures that provide solutions to practical problems and are potentially applicable with minor modifications to a wide range of situations. Future research will explore (i) the possibility of adapting segmentation to the analysis of images that do not necessarily involve textures, e.g. localization of subjects in scenes, and (ii) classification of effect pigment images to help identify their components.

En aquesta tesi s'estudien els mètodes de codificació d'imatges i seqüències de vídeo des del punt de vista de la forma en què el sistema visual humà percep i entén la informació visual. La rellevància d'aquest estudi ve donada pel paper tan important que tenen els senyals d'imatge en la civilització actual i pel gran volum de dades que representen les fonts d'informació visual pels sistemes que les han de processar. S'han estudiat tres aproximacions per a la codificació de textures en un esquema avançat de compressió fonamentat en aspectes de percepció visual. La primera aproximació es basa en les transicions de la imatge i estudia la interpolació d'àrees suaus a partir de les esmentades transicions. La segona contempla l'extracció, selecció i codificació de detalls significatius per al sistema visual humà. Finalment, la tercera aproximació estudia la representació eficient de les textures fines i homogènies, que donen una aparença natural a les imatges sintetitzades aconseguint elevades tasses de compressió. Per a l'aplicació d'aquestes tècniques a la codificació d'imatge i vídeo, es proposa un model d'imatge de tres components adaptat a les característiques perceptuals de la visió humana.Les aproximacions de codificació objecte de l'estudi han portat al disseny de tècniques noves d'anàlisi i codificació d'imatge. A partir d'eines no lineals de tractament obtingudes de l'entorn de la Morfologia Matemàtica, s'han desenvolupat tres tècniques de codificació de textures. En concret,- Un mètode d'interpolació "morfològica" orientat a la resolució del problema d'interpolació de senyals bidimensionals a partir de conjunts arbitraris de punts dispersos.- S'ha introduït de manera experimental un criteri subjectiu empíric per a la ordenació i selecció de detalls en les imatges, segons un criteri perceptual.- Finalment, s'ha investigat l'aplicació d'una tècnica clàssica, la codificació "subbanda", a l'interior de regions de forma arbitrària, resultant en un nou mètode de codificació de textures anomenat "Region-based subband coding".Aquestes tècniques han estat innovadores en el camp de codificació d'imatge entre les anomenades tècniques orientades a objectes o de Segona Generació. Tanmateix, el model d'imatge estudiat, es troba en la línia de les últimes propostes en l'entorn de l'MPEG4, el futur estàndard per a comunicació d'imatge a baixa velocitat, que contempla la possibilitat de la manipulació de continguts. / This thesis studies image and video sequence coding methods from the point of view of the way the human visual system perceives and understands visual information. The relevance of such study is due, on the one hand, to the important role that visual signals have in our civilization and, on the other hand, to the problem of representing the large amount of data that image and video processing systems have to deal with.Three different approaches have been investigated for the coding of image textures in an advanced compression scheme relying in aspects of visual perception. The first approach is based on image transitions and the interpolation of smooth areas from such transitions. The second one, considers the extraction, selection and coding of meaningful image details.Finally, the third approach studies the efficient representation of homogeneous fine textures that give a natural appearance to the reconstructed images at high compression levels. In order to apply these techniques for still image and video coding, a three component model of the image, that matches the perceptual properties of the human vision, is put forward.The coding approaches subject of research have leaded to the design of three new image analysis and coding techniques. Using non-linear tools from the framework of Mathematical Morphology, three texture coding techniques are developed. In particular,- A "morphological" image interpolation method aimed at the problem of scattered data interpolation.- An empirical subjective criterion for the ranking and selection of image details according to visual perception.- The application of a conventional image coding technique, subband coding, to the coding of arbitrarily shaped image regions (region-based subband coding).These are new texture coding techniques in the field of object-oriented and Second Generation image and video coding schemes. Furthermore, the model of the image that has been investigated follows the line of the last proposals in the framework of MPEG4, the forthcoming coding standard for low bit-rate visual communications, which considers the possibility of content-based manipulation and coding of visual information.

<p>Detta examensarbete har utförts vid Linköpings universitet i samarbete med Scania Transmission i Södertälje och behandlar kravsättning av ytstrukturer samt processer för hårdbearbetning av kugghjul och axlar. Aktuella artikelritningar innefattar endast krav för Ra-värde, den aritmetiska medelavvikelsen för ytjämnhetsprofilen (R-profilen). Förslag på nya parametrar enligt av Scania tillämpade SS-EN ISO standards har tagits fram, detta för att ge en noggrannare beskrivning av vilken ytstruktur som skall uppnås. Resultatet är generellt tillämpningsbart men fokuseras mot kugghjulens hål, plan och diametrar. Vidare presenteras en jämförelse mellan metoder så att transmissionsverkstäderna kan tillverka kugghjul/axlar på ett kostnadseffektivare sätt. Arbetet grundas på en litteraturstudie av handböcker och standards kompletterat med kartläggning av nuläget genom insamling av mätdata. En omvärldsanalys och några bearbetningsprover med hårdsvarvning har också utförts. Till skillnad från nuläget föreslås en övergång från att ange Ra-värde på ritningarna till att ange en övre gräns för Rz-värde som en begränsning av amplituden. Ytor i relativ rörelse och ytor som ingår i pressförband föreslås kompletteras med en undre gräns för Rz-värde samt en undre gräns för relativ bärighet. Med införandet av ett bärighetskrav ges även en specifikation för profilens fördelning. Angivelse av bearbetningsmetod och eventuellt bearbetningsmönster föreslås att anges i klartext på ritningen då parametrar som beskriver karakteristiska drag för olika bearbetningsmetoder visat sig väldigt variationsbenägna i nulägesanalysen. Jämförelse av hårdbearbetningsmetoder har visat att det i kombinationsmaskiner, hårdsvarvning och slipning, vore intressant att enbart hårdsvarva kugghjulens glidlagerytor, något som enligt bearbetningsprover och omvärldsanalys verkar rimligt. Detta bör efter godkännda riggprover anammas som ett första optimeringssteg. Fler intressanta koncept för framtida bearbetningsalternativ finns att studera i rapportens resultat och diskussionskapitel.</p> / <p>This master thesis report was performed at Linköpings University in cooperation with Scania Transmission in Södertälje and deals with specification of surface textures and processes for hard part machining of cogwheels and shafts. Present blueprints only include requirements for Ra-values, arithmetic mean deviation of the roughness profile (R-profile). Suggestions of new parameters according to SS-EN ISO standards used by Scania have been compiled with the aim of providing a more accurate description of the surface texture that is to be achieved. The result can be applied in general but are focused towards holes of cogwheels, planes and diameters. Furthermore a comparison between different methods is presented so that the transmission workshops can manufacture cogwheels and shafts in a costefficient manner. The work is based on a comparative literature study of handbooks and standards with complementary documentation of the present situation through collecting of measurements. A reference analysis and a few manufacturing tests of hard turning have also been performed. In difference from the present situation a transition from providing Ra-values on the blueprints to specify an upper limit for Rz-value to restrict the amplitude is recommended. Surfaces in relative motion and surfaces in heavy force fit are suggested to be complemented with a lower limit for Rz-values and a lower limit for relative material ratio. With an introduction of material ratio requirements the profiles distribution are also specified. Denunciation of manufacturing method and surface lay if any is suggested to be stated en clair on the blueprint being so that parameters describing characteristic features for different manufacturing methods have shown a wide range of distribution in the present state analysis. Comparison of hard part machining methods have shown that in combination machines, hard turning and grinding, solely hard turning of the cogwheels slide bearing surfaces would be interesting, which also seems plausible due to manufacturing samples and the reference analysis. After approved rigg tests this method can be adopted as a first step of optimization. More interesting concepts for future manufacturing alternatives are provided in the reports result and discussion chapters.</p>

Detta examensarbete har utförts vid Linköpings universitet i samarbete med Scania Transmission i Södertälje och behandlar kravsättning av ytstrukturer samt processer för hårdbearbetning av kugghjul och axlar. Aktuella artikelritningar innefattar endast krav för Ra-värde, den aritmetiska medelavvikelsen för ytjämnhetsprofilen (R-profilen). Förslag på nya parametrar enligt av Scania tillämpade SS-EN ISO standards har tagits fram, detta för att ge en noggrannare beskrivning av vilken ytstruktur som skall uppnås. Resultatet är generellt tillämpningsbart men fokuseras mot kugghjulens hål, plan och diametrar. Vidare presenteras en jämförelse mellan metoder så att transmissionsverkstäderna kan tillverka kugghjul/axlar på ett kostnadseffektivare sätt. Arbetet grundas på en litteraturstudie av handböcker och standards kompletterat med kartläggning av nuläget genom insamling av mätdata. En omvärldsanalys och några bearbetningsprover med hårdsvarvning har också utförts. Till skillnad från nuläget föreslås en övergång från att ange Ra-värde på ritningarna till att ange en övre gräns för Rz-värde som en begränsning av amplituden. Ytor i relativ rörelse och ytor som ingår i pressförband föreslås kompletteras med en undre gräns för Rz-värde samt en undre gräns för relativ bärighet. Med införandet av ett bärighetskrav ges även en specifikation för profilens fördelning. Angivelse av bearbetningsmetod och eventuellt bearbetningsmönster föreslås att anges i klartext på ritningen då parametrar som beskriver karakteristiska drag för olika bearbetningsmetoder visat sig väldigt variationsbenägna i nulägesanalysen. Jämförelse av hårdbearbetningsmetoder har visat att det i kombinationsmaskiner, hårdsvarvning och slipning, vore intressant att enbart hårdsvarva kugghjulens glidlagerytor, något som enligt bearbetningsprover och omvärldsanalys verkar rimligt. Detta bör efter godkännda riggprover anammas som ett första optimeringssteg. Fler intressanta koncept för framtida bearbetningsalternativ finns att studera i rapportens resultat och diskussionskapitel. / This master thesis report was performed at Linköpings University in cooperation with Scania Transmission in Södertälje and deals with specification of surface textures and processes for hard part machining of cogwheels and shafts. Present blueprints only include requirements for Ra-values, arithmetic mean deviation of the roughness profile (R-profile). Suggestions of new parameters according to SS-EN ISO standards used by Scania have been compiled with the aim of providing a more accurate description of the surface texture that is to be achieved. The result can be applied in general but are focused towards holes of cogwheels, planes and diameters. Furthermore a comparison between different methods is presented so that the transmission workshops can manufacture cogwheels and shafts in a costefficient manner. The work is based on a comparative literature study of handbooks and standards with complementary documentation of the present situation through collecting of measurements. A reference analysis and a few manufacturing tests of hard turning have also been performed. In difference from the present situation a transition from providing Ra-values on the blueprints to specify an upper limit for Rz-value to restrict the amplitude is recommended. Surfaces in relative motion and surfaces in heavy force fit are suggested to be complemented with a lower limit for Rz-values and a lower limit for relative material ratio. With an introduction of material ratio requirements the profiles distribution are also specified. Denunciation of manufacturing method and surface lay if any is suggested to be stated en clair on the blueprint being so that parameters describing characteristic features for different manufacturing methods have shown a wide range of distribution in the present state analysis. Comparison of hard part machining methods have shown that in combination machines, hard turning and grinding, solely hard turning of the cogwheels slide bearing surfaces would be interesting, which also seems plausible due to manufacturing samples and the reference analysis. After approved rigg tests this method can be adopted as a first step of optimization. More interesting concepts for future manufacturing alternatives are provided in the reports result and discussion chapters.

In this thesis a new image-based texturing method has been developed. This new method allows users to synthesize tiled textures that can be mapped to any quadrilateral mesh without discontinuity or singularity. An interface has been developed that allows user control over out put textures. Three methods have been included in the interface to create a periodic looking texture for 3D models and two methods have been developed to create wallpaper images (repeating textures on a 2D surface). Using these texturing methods, texturing problems are simplified, and more time can be spent solving artistic problems.

This paper explores the surface properties of skin and eyes and their importance in the acceptance and success of a digital human face, specifically in relation to the uncanny valley. The uncanny valley hypothesis states that as a human representation approaches photo-realism, subtle differences from reality become unsettling. Recent studies suggest that the uncanny valley could exist over a far greater range, affecting abstract human representations as well. These competing findings are explored by analyzing how changes to the surface of a digital character affect its level of acceptance. A female facial model is used as a base to compare a spectrum of different simulated real-world materials. The variations range from materials that are nearly identical to human skin, to those that are completely divergent from it, thus unnatural. After studying this catalogue of materials, it is concluded that given the right conditions, the uncanny valley can occur when facial representations are very near realism, as well as when human-likeness is quite distant from reality.

Theoretical and experimental results show that the performance of a load-bearing surface in hydrodynamic lubrication may be enhanced by engineering a definable surface texture onto the surface. These surface textures are in the form of protrusions (positive asperities) or cavities (negative asperities) of known size and geometry. The benefits of such surface textures include lower friction torque, higher load capacity and lower operating temperatures. This Thesis details a fabrication process to manufacture such surface textures/asperities on flat surfaces. The asperities are fabricated using a UV photolithography process followed by electroplating. A complete surface characterization is done to evaluate the effectiveness of the manufacturing process. From the characterization results, some errors in asperity geometry are identified and statistically quantified. These errors are found to be normally distributed and the random surface roughness is 1 to 3 orders of magnitude less than the deterministic feature size. The accuracy of the manufacturing process for fabricating the asperities was found to lie within 6.5 % of the desired value over all the errors studied. Finally, a sensitivity analysis is done to theoretically evaluate the effect of some of these errors in the hydrodynamic lubrication regime.

In order to achieve enhanced and cost-effective performance of engineering components, Surface Engineering embraces traditional and innovative surface technologies which modify the surface properties of metallic and non-metallic engineering components for specific and sometime unique engineering purposes. The surface roughness of an engineered surface may be classified as: the random surface roughness which is a product of surface finishing and the deterministic surface roughness which is engineered to increase the lubrication characteristics of the hydro dynamically lubricated thrust ring. The effect of stochastic/random roughness can not be ignored when the roughness is of the same amplitude as that of fluid film thickness. Average flow model derived in terms of flow factors which are functions of the roughness characteristics is used to study the random surface roughness effects on hydrodynamic lubrication of deterministic asperity. In addition, the effect of boundary conditions on flow factors is studied by calculating the pressure and shear flow factor using two different new boundary conditions. The results are obtained for random surface roughness having a Gaussian distribution of roughness heights.

This thesis presents a new approach to the visualization of audio files that simultaneously illustrates general audio properties and the component sounds that comprise a given input file. New audio segmentation and classification methods are reported that outperform existing methods. In order to visualize audio files, the audio is segmented (separated into component sounds) and then classified in order to select matching archetypal images or video that represent each audio segment and are used as templates for the visualization. Each segment's template image or video is then subjected to image processing filters that are driven by audio features. One visualization method reported represents heterogeneous audio files as a seamless image mosaic along a time axis where each component image in the mosaic maps directly to a discovered component sound. The second visualization method, video texture mosaics, builds on the ideas developed in time mosaics. A novel adaptive video texture generation method was created by using acoustic similarity detection to produce a resultant video texture that more accurately represents an audio file. Compared with existing visualization methods such as oscilloscopes and spectrograms, both approaches yield more accessible illustrations of audio files and are more suitable for casual and non expert users.