Objetivo: Evaluar la asociación del uso del aplicativo 3D y el rendimiento académico en estudiantes de medicina. Diseño: Estudio transversal analítico.

The thesis investigated the use of combination of sections using learning steps in the development of courseware presentation in the 3D Virtual Worlds platform. The technical objective of the study is to present the design of multisection strategy in developing healthcare course in 3D Virtual World online environment. The main aim of this study is to know the effects of multisection [objective, tutorial (with or without video), quiz and test] sections incorporation in an online 3D Virtual World towards the usability. The empirical research described in this thesis comprised three experimental phases. In the first phase, an initial experiment was carried out with 21 users to explore the usability and learning performance of courseware created using 3D the Virtual World platform of Second Life. The second experiment phase involved an experiment conducted with 30 users to investigate their perception, satisfaction and performance of the role of each main section involved in Virtual World courseware. In the third phase, a total of 30 users experimentally examined a unique approach to the use of video segment added in the Tutorial section of the OTQT framework. The overall obtained results demonstrated the usefulness of the tested multisection to enhance the development of healthcare course in an online learning of 3D Virtual World program. These results in three experiments provided a set of unique and empirically derived guidelines for the design and the use of three multisection frameworks to generate more usable courseware in the 3D Virtual Worlds of an online learning interface. For example, when designing avatars as animated virtual lecturers in e-learning interfaces, specific facial expression and body gestures should be incorporated due to its positive influence in enhancing learners' attitude towards the learning process.

Submitted by Jorge Silva (jorgelmsilva@ufrrj.br) on 2017-02-13T19:21:44Z No. of bitstreams: 1 2015 - Simone Ramos.pdf: 3006092 bytes, checksum: be7e0f821c94ac23a229118fadd1d990 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-13T19:21:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015 - Simone Ramos.pdf: 3006092 bytes, checksum: be7e0f821c94ac23a229118fadd1d990 (MD5) Previous issue date: 2015-12-22 / This research had as objective recognize ways to present subjectivity knowledge building process triggered by game. For the realization of this study the building game MMO (Massive Multiplayer Online) called Minecraft was chosen for the field research. The hypothesis is that the high level of interoperability and immersion presented in digital media of games come driving a more intuitive, sensible, imagetic and practical cognition. This way, it is intended to initially define what is cognition from the cognition sciences and technologies perspective based on the autopoiesis theory. The next step proposes the theoretical understanding of electronic or computer game beginning with its definition and from the concepts of non-immersive virtual reality, interactivity and immersion. Finally, it will be discussed the relationship between the cognitive potential in games and the autopoietic knowledge. As methodological aspects for field research were used procedures of field research and derived netnography as the process conductors. Data were collected through a questionnaire, through material published on the blog created for research (Videos and comment on the participation in the metaverse made by the research subjects), and the non- structured interview guided and supported by systematic observation. The data analysis was performed from the triangulation between the technique of Talking Dynamics, the data collected in immersion in the metaverse and the theoretical basis used. As a result the research was considered non-conclusive regarding the sample used, but indicates routes to be followed in future researches. / O presente trabalho de pesquisa teve como objetivo identificar os modos de subjetiva??o presente no processo de constru??o de conhecimento deflagrado pelo videogame. Para a realiza??o desse estudo foi escolhido o game de constru??o MMO (Massive Multiplayer Online) denominado Minecraft para a pesquisa de campo. A hip?tese levantada ? de que o alto n?vel de interoperabilidade e imers?o presente na m?dia digital dos games venha acionando uma cogni??o mais intuitiva, sens?vel, imag?tica e com predom?nio da pr?tica. Neste percurso, pretende-se inicialmente definir o que ? cogni??o a partir das ci?ncias e tecnologias da cogni??o (CTC) e tomando como base a teoria da autopoiesi. Em seguida, prop?e-se a compreens?o te?rica acerca do jogo eletr?nico ou computacional a partir de sua defini??o e dos conceitos de realidade virtual n?o-imersiva, interatividade e imers?o. Finalmente, ser? discutida a imbrica??o entre o potencial cognitivo presente nos games e o conhecer autopoietico. Como aspectos metodol?gicos para a pesquisa de campo foram utilizados os procedimentos de pesquisa netnogr?fica derivada e de campo como condutores do processo. Os dados foram coletados por meio de question?rio, pelo material publicado (v?deos e observa??es sobre as incurs?es no metaverso feitos pelos sujeitos da pesquisa) no blog criado para a pesquisa, e pela entrevista n?o-estruturada guiada e apoiada pela observa??o sistem?tica. A an?lise dos dados foi realizada a partir da triangula??o entre a t?cnica da Din?mica das Conversa??es, os dados coletados em minha imers?o no metaverso e a base te?rica utilizada. Como resultado a pesquisa foi considerada n?o-conclusiva em rela??o a amostragem utilizada, mas aponta caminhos a serem percorridos em pesquisas futuras.

The thesis investigated the use of combination of sections using learning steps in the development of courseware presentation in the 3D Virtual Worlds platform. The technical objective of the study is to present the design of multisection strategy in developing healthcare course in 3D Virtual World online environment. The main aim of this study is to know the effects of multisection [objective, tutorial (with or without video), quiz and test] sections incorporation in an online 3D Virtual World towards the usability. The empirical research described in this thesis comprised three experimental phases. In the first phase, an initial experiment was carried out with 21 users to explore the usability and learning performance of courseware created using 3D the Virtual World platform of Second Life. The second experiment phase involved an experiment conducted with 30 users to investigate their perception, satisfaction and performance of the role of each main section involved in Virtual World courseware. In the third phase, a total of 30 users experimentally examined a unique approach to the use of video segment added in the Tutorial section of the OTQT framework. The overall obtained results demonstrated the usefulness of the tested multisection to enhance the development of healthcare course in an online learning of 3D Virtual World program. These results in three experiments provided a set of unique and empirically derived guidelines for the design and the use of three multisection frameworks to generate more usable courseware in the 3D Virtual Worlds of an online learning interface. For example, when designing avatars as animated virtual lecturers in e-learning interfaces, specific facial expression and body gestures should be incorporated due to its positive influence in enhancing learners¿ attitude towards the learning process.

Navigation mesh is a form of representation of a virtual environment, which allows effective navigation of intelligent virtual agents. This thesis deals with the development of a navigation mesh for the intelligent virtual agents in the environment of the computer game Unreal Tournament 2004. Before the development of the navigation mesh, the navigation graph was the only available representation of the environment that the agents could use for navigation. The navigation graph however provides only limited information about the environment. With the use of the navigation mesh the agents are able to navigate in the environment faster and over shorter paths. Creation of the navigation mesh from the environment's geometry extracted from Unreal Tournament 2004 map files is a part of the thesis. Finally, a new navigation module for Pogamut 3 - a platform that allows creation and controlling of intelligent virtual agents, is implemented. The new navigation module consists of the navigation mesh and a set of navigation algorithms Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

This diploma thesis contains an engineering design of a two-stroke engine for small motorcycle. In the first part, the background research of these motors was made. Main dimensions of the engine and a calculation of the forces acting in crank mechanism were determined. Further check stress analysis of connection rod and calculation using a finite element method were performed. This diploma thesis also includes virtual 3D models of all designed parts and a drawing of cross section of the motor.

Virtual 3D city and landscape models are the main subject investigated in this thesis. They digitally represent urban space and have many applications in different domains, e.g., simulation, cadastral management, and city planning. Visualization is an elementary component of these applications. Photo-realistic visualization with an increasingly high degree of detail leads to fundamental problems for comprehensible visualization. A large number of highly detailed and textured objects within a virtual 3D city model may create visual noise and overload the users with information. Objects are subject to perspective foreshortening and may be occluded or not displayed in a meaningful way, as they are too small. In this thesis we present abstraction techniques that automatically process virtual 3D city and landscape models to derive abstracted representations. These have a reduced degree of detail, while essential characteristics are preserved. After introducing definitions for model, scale, and multi-scale representations, we discuss the fundamentals of map generalization as well as techniques for 3D generalization. The first presented technique is a cell-based generalization of virtual 3D city models. It creates abstract representations that have a highly reduced level of detail while maintaining essential structures, e.g., the infrastructure network, landmark buildings, and free spaces. The technique automatically partitions the input virtual 3D city model into cells based on the infrastructure network. The single building models contained in each cell are aggregated to abstracted cell blocks. Using weighted infrastructure elements, cell blocks can be computed on different hierarchical levels, storing the hierarchy relation between the cell blocks. Furthermore, we identify initial landmark buildings within a cell by comparing the properties of individual buildings with the aggregated properties of the cell. For each block, the identified landmark building models are subtracted using Boolean operations and integrated in a photo-realistic way. Finally, for the interactive 3D visualization we discuss the creation of the virtual 3D geometry and their appearance styling through colors, labeling, and transparency. We demonstrate the technique with example data sets. Additionally, we discuss applications of generalization lenses and transitions between abstract representations. The second technique is a real-time-rendering technique for geometric enhancement of landmark objects within a virtual 3D city model. Depending on the virtual camera distance, landmark objects are scaled to ensure their visibility within a specific distance interval while deforming their environment. First, in a preprocessing step a landmark hierarchy is computed, this is then used to derive distance intervals for the interactive rendering. At runtime, using the virtual camera distance, a scaling factor is computed and applied to each landmark. The scaling factor is interpolated smoothly at the interval boundaries using cubic Bézier splines. Non-landmark geometry that is near landmark objects is deformed with respect to a limited number of landmarks. We demonstrate the technique by applying it to a highly detailed virtual 3D city model and a generalized 3D city model. In addition we discuss an adaptation of the technique for non-linear projections and mobile devices. The third technique is a real-time rendering technique to create abstract 3D isocontour visualization of virtual 3D terrain models. The virtual 3D terrain model is visualized as a layered or stepped relief. The technique works without preprocessing and, as it is implemented using programmable graphics hardware, can be integrated with minimal changes into common terrain rendering techniques. Consequently, the computation is done in the rendering pipeline for each vertex, primitive, i.e., triangle, and fragment. For each vertex, the height is quantized to the nearest isovalue. For each triangle, the vertex configuration with respect to their isovalues is determined first. Using the configuration, the triangle is then subdivided. The subdivision forms a partial step geometry aligned with the triangle. For each fragment, the surface appearance is determined, e.g., depending on the surface texture, shading, and height-color-mapping. Flexible usage of the technique is demonstrated with applications from focus+context visualization, out-of-core terrain rendering, and information visualization. This thesis presents components for the creation of abstract representations of virtual 3D city and landscape models. Re-using visual language from cartography, the techniques enable users to build on their experience with maps when interpreting these representations. Simultaneously, characteristics of 3D geovirtual environments are taken into account by addressing and discussing, e.g., continuous scale, interaction, and perspective. / Gegenstand der Arbeit sind virtuelle 3D-Stadt- und Landschaftsmodelle, die den städtischen Raum in digitalen Repräsentationen abbilden. Sie werden in vielfältigen Anwendungen und zu unterschiedlichen Zwecken eingesetzt. Dabei ist die Visualisierung ein elementarer Bestandteil dieser Anwendungen. Durch realitätsnahe Darstellung und hohen Detailgrad entstehen jedoch zunehmend fundamentale Probleme für eine verständliche Visualisierung. So führt beispielsweise die hohe Anzahl von detailliert ausmodellierten und texturierten Objekten eines virtuellen 3D-Stadtmodells zu Informationsüberflutung beim Betrachter. In dieser Arbeit werden Abstraktionsverfahren vorgestellt, die diese Probleme behandeln. Ziel der Verfahren ist die automatische Transformation virtueller 3D-Stadt- und Landschaftsmodelle in abstrakte Repräsentationen, die bei reduziertem Detailgrad wichtige Charakteristika erhalten. Nach der Einführung von Grundbegriffen zu Modell, Maßstab und Mehrfachrepräsentationen werden theoretische Grundlagen zur Generalisierung von Karten sowie Verfahren zur 3D-Generalisierung betrachtet. Das erste vorgestellte Verfahren beschreibt die zellbasierte Generalisierung von virtuellen 3DStadtmodellen. Es erzeugt abstrakte Repräsentationen, die drastisch im Detailgrad reduziert sind, erhält dabei jedoch die wichtigsten Strukturen, z.B. das Infrastrukturnetz, Landmarkengebäude und Freiflächen. Dazu wird in einem vollautomatischen Verfahren das Eingabestadtmodell mithilfe des Infrastrukturnetzes in Zellen zerlegt. Pro Zelle wird abstrakte Gebäudegeometrie erzeugt, indem die enthaltenen Einzelgebäude mit ihren Eigenschaften aggregiert werden. Durch Berücksichtigung gewichteter Elemente des Infrastrukturnetzes können Zellblöcke auf verschiedenen Hierarchieebenen berechnet werden. Weiterhin werden Landmarken gesondert berücksichtigt: Anhand statistischer Abweichungen der Eigenschaften der Einzelgebäudes von den aggregierten Eigenschaften der Zelle werden Gebäude gegebenenfalls als initiale Landmarken identifiziert. Schließlich werden die Landmarkengebäude aus den generalisierten Blöcken mit Booleschen Operationen ausgeschnitten und realitätsnah dargestellt. Die Ergebnisse des Verfahrens lassen sich in interaktiver 3D-Darstellung einsetzen. Das Verfahren wird beispielhaft an verschiedenen Datensätzen demonstriert und bezüglich der Erweiterbarkeit diskutiert. Das zweite vorgestellte Verfahren ist ein Echtzeit-Rendering-Verfahren für geometrische Hervorhebung von Landmarken innerhalb eines virtuellen 3D-Stadtmodells: Landmarkenmodelle werden abhängig von der virtuellen Kameradistanz vergrößert, so dass sie innerhalb eines spezifischen Entfernungsintervalls sichtbar bleiben; dabei wird ihre Umgebung deformiert. In einem Vorverarbeitungsschritt wird eine Landmarkenhierarchie bestimmt, aus der die Entfernungsintervalle für die interaktive Darstellung abgeleitet werden. Zur Laufzeit wird anhand der virtuellen Kameraentfernung je Landmarke ein dynamischer Skalierungsfaktor bestimmt, der das Landmarkenmodell auf eine sichtbare Größe skaliert. Dabei wird der Skalierungsfaktor an den Intervallgrenzen durch kubisch interpoliert. Für Nicht-Landmarkengeometrie in der Umgebung wird die Deformation bezüglich einer begrenzten Menge von Landmarken berechnet. Die Eignung des Verfahrens wird beispielhaft anhand verschiedener Datensätze demonstriert und bezüglich der Erweiterbarkeit diskutiert. Das dritte vorgestellte Verfahren ist ein Echtzeit-Rendering-Verfahren, das eine abstrakte 3D-Isokonturen-Darstellung von virtuellen 3D-Geländemodellen erzeugt. Für das Geländemodell wird eine Stufenreliefdarstellung für eine Menge von nutzergewählten Höhenwerten erzeugt. Das Verfahren arbeitet ohne Vorverarbeitung auf Basis programmierbarer Grafikkarten-Hardware. Entsprechend erfolgt die Verarbeitung in der Prozesskette pro Geometrieknoten, pro Dreieck, und pro Bildfragment. Pro Geometrieknoten wird zunächst die Höhe auf den nächstliegenden Isowert quantisiert. Pro Dreieck wird dann die Konfiguration bezüglich der Isowerte der drei Geometrieknoten bestimmt. Anhand der Konfiguration wird eine geometrische Unterteilung vorgenommen, so dass ein Stufenausschnitt entsteht, der dem aktuellen Dreieck entspricht. Pro Bildfragment wird schließlich die finale Erscheinung definiert, z.B. anhand von Oberflächentextur, durch Schattierung und Höheneinfärbung. Die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten werden mit verschiedenen Anwendungen demonstriert. Die Arbeit stellt Bausteine für die Erzeugung abstrakter Darstellungen von virtuellen 3D-Stadt und Landschaftsmodellen vor. Durch die Orientierung an kartographischer Bildsprache können die Nutzer auf bestehende Erfahrungen bei der Interpretation zurückgreifen. Dabei werden die charakteristischen Eigenschaften 3D geovirtueller Umgebungen berücksichtigt, indem z.B. kontinuierlicher Maßstab, Interaktion und Perspektive behandelt und diskutiert werden.

This thesis addresses real-time rendering techniques for 3D information lenses based on the focus & context metaphor. It analyzes, conceives, implements, and reviews its applicability to objects and structures of virtual 3D city models. In contrast to digital terrain models, the application of focus & context visualization to virtual 3D city models is barely researched. However, the purposeful visualization of contextual data of is extreme importance for the interactive exploration and analysis of this field. Programmable hardware enables the implementation of new lens techniques, that allow the augmentation of the perceptive and cognitive quality of the visualization compared to classical perspective projections. A set of 3D information lenses is integrated into a 3D scene-graph system: • Occlusion lenses modify the appearance of virtual 3D city model objects to resolve their occlusion and consequently facilitate the navigation. • Best-view lenses display city model objects in a priority-based manner and mediate their meta information. Thus, they support exploration and navigation of virtual 3D city models. • Color and deformation lenses modify the appearance and geometry of 3D city models to facilitate their perception. The presented techniques for 3D information lenses and their application to virtual 3D city models clarify their potential for interactive visualization and form a base for further development. / Diese Diplomarbeit behandelt echtzeitfähige Renderingverfahren für 3D Informationslinsen, die auf der Fokus-&-Kontext-Metapher basieren. Im folgenden werden ihre Anwendbarkeit auf Objekte und Strukturen von virtuellen 3D-Stadtmodellen analysiert, konzipiert, implementiert und bewertet. Die Focus-&-Kontext-Visualisierung für virtuelle 3D-Stadtmodelle ist im Gegensatz zum Anwendungsbereich der 3D Geländemodelle kaum untersucht. Hier jedoch ist eine gezielte Visualisierung von kontextbezogenen Daten zu Objekten von großer Bedeutung für die interaktive Exploration und Analyse. Programmierbare Computerhardware erlaubt die Umsetzung neuer Linsen-Techniken, welche die Steigerung der perzeptorischen und kognitiven Qualität der Visualisierung im Vergleich zu klassischen perspektivischen Projektionen zum Ziel hat. Für eine Auswahl von 3D-Informationslinsen wird die Integration in ein 3D-Szenengraph-System durchgeführt: • Verdeckungslinsen modifizieren die Gestaltung von virtuellen 3D-Stadtmodell- Objekten, um deren Verdeckungen aufzulösen und somit die Navigation zu erleichtern. • Best-View Linsen zeigen Stadtmodell-Objekte in einer prioritätsdefinierten Weise und vermitteln Meta-Informationen virtueller 3D-Stadtmodelle. Sie unterstützen dadurch deren Exploration und Navigation. • Farb- und Deformationslinsen modifizieren die Gestaltung und die Geometrie von 3D-Stadtmodell-Bereichen, um deren Wahrnehmung zu steigern. Die in dieser Arbeit präsentierten Techniken für 3D Informationslinsen und die Anwendung auf virtuelle 3D Stadt-Modelle verdeutlichen deren Potenzial in der interaktiven Visualisierung und bilden eine Basis für Weiterentwicklungen.

Im Mittelpunkt dieser Arbeit stehen virtuelle 3D-Stadtmodelle, die Objekte, Phänomene und Prozesse in urbanen Räumen in digitaler Form repräsentieren. Sie haben sich zu einem Kernthema von Geoinformationssystemen entwickelt und bilden einen zentralen Bestandteil geovirtueller 3D-Welten. Virtuelle 3D-Stadtmodelle finden nicht nur Verwendung als Mittel für Experten in Bereichen wie Stadtplanung, Funknetzplanung, oder Lärmanalyse, sondern auch für allgemeine Nutzer, die realitätsnah dargestellte virtuelle Städte in Bereichen wie Bürgerbeteiligung, Tourismus oder Unterhaltung nutzen und z. B. in Anwendungen wie GoogleEarth eine räumliche Umgebung intuitiv erkunden und durch eigene 3D-Modelle oder zusätzliche Informationen erweitern. Die Erzeugung und Darstellung virtueller 3D-Stadtmodelle besteht aus einer Vielzahl von Prozessschritten, von denen in der vorliegenden Arbeit zwei näher betrachtet werden: Texturierung und Visualisierung. Im Bereich der Texturierung werden Konzepte und Verfahren zur automatischen Ableitung von Fototexturen aus georeferenzierten Schrägluftbildern sowie zur Speicherung oberflächengebundener Daten in virtuellen 3D-Stadtmodellen entwickelt. Im Bereich der Visualisierung werden Konzepte und Verfahren für die multiperspektivische Darstellung sowie für die hochqualitative Darstellung nichtlinearer Projektionen virtueller 3D-Stadtmodelle in interaktiven Systemen vorgestellt. Die automatische Ableitung von Fototexturen aus georeferenzierten Schrägluftbildern ermöglicht die Veredelung vorliegender virtueller 3D-Stadtmodelle. Schrägluftbilder bieten sich zur Texturierung an, da sie einen Großteil der Oberflächen einer Stadt, insbesondere Gebäudefassaden, mit hoher Redundanz erfassen. Das Verfahren extrahiert aus dem verfügbaren Bildmaterial alle Ansichten einer Oberfläche und fügt diese pixelpräzise zu einer Textur zusammen. Durch Anwendung auf alle Oberflächen wird das virtuelle 3D-Stadtmodell flächendeckend texturiert. Der beschriebene Ansatz wurde am Beispiel des offiziellen Berliner 3D-Stadtmodells sowie der in GoogleEarth integrierten Innenstadt von München erprobt. Die Speicherung oberflächengebundener Daten, zu denen auch Texturen zählen, wurde im Kontext von CityGML, einem international standardisierten Datenmodell und Austauschformat für virtuelle 3D-Stadtmodelle, untersucht. Es wird ein Datenmodell auf Basis computergrafischer Konzepte entworfen und in den CityGML-Standard integriert. Dieses Datenmodell richtet sich dabei an praktischen Anwendungsfällen aus und lässt sich domänenübergreifend verwenden. Die interaktive multiperspektivische Darstellung virtueller 3D-Stadtmodelle ergänzt die gewohnte perspektivische Darstellung nahtlos um eine zweite Perspektive mit dem Ziel, den Informationsgehalt der Darstellung zu erhöhen. Diese Art der Darstellung ist durch die Panoramakarten von H. C. Berann inspiriert; Hauptproblem ist die Übertragung des multiperspektivischen Prinzips auf ein interaktives System. Die Arbeit stellt eine technische Umsetzung dieser Darstellung für 3D-Grafikhardware vor und demonstriert die Erweiterung von Vogel- und Fußgängerperspektive. Die hochqualitative Darstellung nichtlinearer Projektionen beschreibt deren Umsetzung auf 3D-Grafikhardware, wobei neben der Bildwiederholrate die Bildqualität das wesentliche Entwicklungskriterium ist. Insbesondere erlauben die beiden vorgestellten Verfahren, dynamische Geometrieverfeinerung und stückweise perspektivische Projektionen, die uneingeschränkte Nutzung aller hardwareseitig verfügbaren, qualitätssteigernden Funktionen wie z.~B. Bildraumgradienten oder anisotroper Texturfilterung. Beide Verfahren sind generisch und unterstützen verschiedene Projektionstypen. Sie ermöglichen die anpassungsfreie Verwendung gängiger computergrafischer Effekte wie Stilisierungsverfahren oder prozeduraler Texturen für nichtlineare Projektionen bei optimaler Bildqualität. Die vorliegende Arbeit beschreibt wesentliche Technologien für die Verarbeitung virtueller 3D-Stadtmodelle: Zum einen lassen sich mit den Ergebnissen der Arbeit Texturen für virtuelle 3D-Stadtmodelle automatisiert herstellen und als eigenständige Attribute in das virtuelle 3D-Stadtmodell einfügen. Somit trägt diese Arbeit dazu bei, die Herstellung und Fortführung texturierter virtueller 3D-Stadtmodelle zu verbessern. Zum anderen zeigt die Arbeit Varianten und technische Lösungen für neuartige Projektionstypen für virtueller 3D-Stadtmodelle in interaktiven Visualisierungen. Solche nichtlinearen Projektionen stellen Schlüsselbausteine dar, um neuartige Benutzungsschnittstellen für und Interaktionsformen mit virtuellen 3D-Stadtmodellen zu ermöglichen, insbesondere für mobile Geräte und immersive Umgebungen. / This thesis concentrates on virtual 3D city models that digitally encode objects, phenomena, and processes in urban environments. Such models have become core elements of geographic information systems and constitute a major component of geovirtual 3D worlds. Expert users make use of virtual 3D city models in various application domains, such as urban planning, radio-network planning, and noise immision simulation. Regular users utilize virtual 3D city models in domains, such as tourism, and entertainment. They intuitively explore photorealistic virtual 3D city models through mainstream applications such as GoogleEarth, which additionally enable users to extend virtual 3D city models by custom 3D models and supplemental information. Creation and rendering of virtual 3D city models comprise a large number of processes, from which texturing and visualization are in the focus of this thesis. In the area of texturing, this thesis presents concepts and techniques for automatic derivation of photo textures from georeferenced oblique aerial imagery and a concept for the integration of surface-bound data into virtual 3D city model datasets. In the area of visualization, this thesis presents concepts and techniques for multiperspective views and for high-quality rendering of nonlinearly projected virtual 3D city models in interactive systems. The automatic derivation of photo textures from georeferenced oblique aerial imagery is a refinement process for a given virtual 3D city model. Our approach uses oblique aerial imagery, since it provides a citywide highly redundant coverage of surfaces, particularly building facades. From this imagery, our approach extracts all views of a given surface and creates a photo texture by selecting the best view on a pixel level. By processing all surfaces, the virtual 3D city model becomes completely textured. This approach has been tested for the official 3D city model of Berlin and the model of the inner city of Munich accessible in GoogleEarth. The integration of surface-bound data, which include textures, into virtual 3D city model datasets has been performed in the context of CityGML, an international standard for the exchange and storage of virtual 3D city models. We derive a data model from a set of use cases and integrate it into the CityGML standard. The data model uses well-known concepts from computer graphics for data representation. Interactive multiperspective views of virtual 3D city models seamlessly supplement a regular perspective view with a second perspective. Such a construction is inspired by panorama maps by H. C. Berann and aims at increasing the amount of information in the image. Key aspect is the construction's use in an interactive system. This thesis presents an approach to create multiperspective views on 3D graphics hardware and exemplifies the extension of bird's eye and pedestrian views. High-quality rendering of nonlinearly projected virtual 3D city models focuses on the implementation of nonlinear projections on 3D graphics hardware. The developed concepts and techniques focus on high image quality. This thesis presents two such concepts, namely dynamic mesh refinement and piecewise perspective projections, which both enable the use of all graphics hardware features, such as screen space gradients and anisotropic texture filtering under nonlinear projections. Both concepts are generic and customizable towards specific projections. They enable the use of common computer graphics effects, such as stylization effects or procedural textures, for nonlinear projections at optimal image quality and interactive frame rates. This thesis comprises essential techniques for virtual 3D city model processing. First, the results of this thesis enable automated creation of textures for and their integration as individual attributes into virtual 3D city models. Hence, this thesis contributes to an improved creation and continuation of textured virtual 3D city models. Furthermore, the results provide novel approaches to and technical solutions for projecting virtual 3D city models in interactive visualizations. Such nonlinear projections are key components of novel user interfaces and interaction techniques for virtual 3D city models, particularly on mobile devices and in immersive environments.

Die Idealvorstellung eines vollständig digitalisierten Behandlungsalltags rückt mit fortschreitender technologischer und informationeller Entwicklung stetig näher an die Realität. Zu Beginn bestand lediglich die Möglichkeit einer elektronischen Patientenakte, hinzu kamen vielfältige Möglichkeiten der digitalen Bildgebung und wurden schließlich um das Ziel eines vollständigen digitalen Workflows ergänzt. Die Planung der interdisziplinären kieferorthopädischen / kieferchirurgischen Versorgung von Patienten mit Lippen-Kiefer-Gaumen-Spalten (LKGS) wurde bis vor kurzem am Universitätsklinikum Dresden noch hauptsächlich analog durchgeführt. Eine volldigitalisierte Behandlungsplanung unter Einbeziehung aller beteiligten Behandler fand nicht statt. Ziel des Projektes war es deshalb, eine digitale Plattform zur interdisziplinären zahnmedizinischen Versorgung von LKGS-Patienten zu schaffen. Dazu wurde zuerst die bisher erforderliche Abdrucknahme mittels Alginat und die anschließende Herstellung eines Gipsmodells durch einen intraoralen 3D-Scan der Zahnbögen des Patienten abgelöst. Anhand des intraoralen 3D-Scans können nun die erforderlichen Trinkplatten mittels 3D-Druck erstellt werden. Zweiter Schritt war die Anfertigung von 3D-Aufnahmen der Weichteile des Gesichtes mittels eines extraoralen 3D-Scanners. Als dritter Schritt erfolgte die Anfertigung von Digitalen Volumentomografie (DVT)-Aufnahmen zur 3D-Darstellung des Schädelknochens und Kieferskeletts. Nach der Anfertigung wurden diese bildbasierten Datensätze zu einem „digitalen Zwilling“ (virtuelles 3D-Modell aus DVT, intra- und extraoralen 3D-Scan) zusammengefasst, wodurch erstmalig ein umfassendes 3D-Modell des Mund-Kiefer-Raumes einschließlich wichtiger Informationen zum Kiefergelenk und der anliegenden Weichteile entstand. Dieses virtuelle Modell bildet jetzt die Grundlage für die Behandlungsplanung und die Planung der weiteren zahnmedizinischen und medizinischen Versorgung. Es konnte also im Projekt die komplette Digitalisierung der Diagnostik, die Etablierung einer Fusionsplattform und der Datenaustausch zwischen Uniklinik und privater Praxis umgesetzt werden.