Orientador: Clesio Luis Tozzi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-24T01:59:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nogueira_FernandoMarquesdeAlmeida_M.pdf: 1342586 bytes, checksum: 1ea3ca9c0d0e881478c6cf61f703c197 (MD5) Previous issue date: 1998 / Mestrado

visão estereoscópica é uma ferramenta antiga da Computação Gráfica, porém pouco explorada na geração de ambientes virtuais. Ela mostra ser extremamente poderosa para gerar imersões e visualização de objetos em 3D. Neste trabalho foram investigados os conceitos de estereoscopia para imagens estáticas, utilizando a técnica de pontos aleatórios. Através desta investigação, pôde-se extrair informações para auxiliar no desenvolvimento de sistemas não estáticos, utilizando-se esse técnica. Para verificar os resultados obtidos, foi gerado um protótipo para a confecção de estereogramas, onde é permitido, ao operador, alterar algumas configurações, de modo a melhor adaptar as características individuais dos usuários.

Orientador: Clesio Luis Tozzi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-03T22:31:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Forster_CarlosHenriqueQuartucci_D.pdf: 1511668 bytes, checksum: 09ed5f90b9443a930cf04e79b14d1e18 (MD5) Previous issue date: 2004 / Doutorado

O desenvolvimento da realidade virtual permitiu experimentos psicofísicos inéditos, como o aqui descrito, cujo objetivo foi investigar a microgênese da percepção visual de profundidade decorrente de disparidade binocular. Tais processos ocorrem em etapas, com construção gradual do percepto. Experimentos já indicavam a percepção da profundidade em etapas precoces do processamento visual. Isso é confirmado neste trabalho, realizado com tecnologia que garante a estimulação visual exclusivamente por disparidade binocular. Para isso, foram desenvolvidos hardware e software específicos que permitem o controle preciso dos tempos de estimulação binocular e a medida confiável de tempos de reação. Resultado significativo deste trabalho foi também a validação dessas ferramentas, possibilitando estudos futuros de psicofísica em realidade virtual. Finalmente, são sugeridas as cautelas necessárias em experimentos dessa natureza, tanto para a proteção dos participantes contra condições desconfortáveis ou aversivas, como para a seleção de participantes sem déficits funcionais de estereopsia. / Virtual reality technology opened up the possibility of novel psychophysiscal investigations. This work describes a research on the microgenesis of depth perception, as induced exclusively by binocular disparity. Such processes occur in early stages, whereby the percept is gradually built. Previous experiments indicated that depth perception is perceived in early stages of visual processing. This conclusion is now confirmed by the present work, carried out with a technology that guarantees visual stimulation exclusively by binocular disparity. Specific hardware and software were developed, to permit accurate timing of binocular stimulation and reliable measurements of reaction time. A significant result of the present work was the validation of these new tools. Finally, the results also allow suggesting the precautions necessary in the execution of experiments of this type, both to protect participants from possibly uncomfortable or aversive situations, and also to select participants without functional stereopsis deficits.

Orientador: Clesio Luis Tozzi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-10T17:08:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nogueira_FernandoMarquesdeAlmeida_D.pdf: 5973806 bytes, checksum: ec2975af264084ab2665aa65eca49541 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Este trabalho apresenta uma nova abordagem iterativa e hierárquica para a obtenção de mapas densos de disparidade, a partir de um par de imagens estereoscópicas retificadas, na qual oclusões são explicitamente identificadas. Esta abordagem se fundamenta num processo de busca hierárquica onde são determinados pares homólogos prioritários sobre os quais é aplicada a Injunção de Ordem. Pares homólogos prioritários consistem nos pontos que apresentam a propriedade de Correspondência Bidirecional para o maior número de janelas de busca organizadas em ordem crescente de tamanho. A aplicação da Injunção de Ordem aos pares homólogos prioritários elimina, já nas primeiras iterações, uma grande quantidade de correspondências ambíguas aumentando o índice de acertos e reduzindo o tempo de processamento. A abordagem proposta destaca-se pela utilização de apenas dois parâmetros que devem ser fornecidos a priori de maneira empírica: o tamanho inicial da janela e o número de níveis hierárquicos. A eficiência do algoritmo proposto foi avaliada a partir de imagens reais e simuladas e os resultados comparados com outras abordagens descritas na literatura / Abstract: This work presents a new hierarchical and iterative approach to obtain dense disparity maps from a pair of rectified stereoscopic images in which occlusions are explicitly identified. This approach is based on a process of hierarchical searching where priority matches are determined and upon which is applied the Order Constraint. Priority matches consist of points that present a property of Bidirectional Correspondence for the greatest number of searching windows, these ones organized in a size ascending order. The Order Constraint application on the priority matches eliminates, usually after the first iterations, a lot of ambiguous matches, increasing the rate of true matches and reducing the execution time. The proposed approach stands out by using only two parameters that must be provided a priori in an empirical way: the initial window size and the number of hierarquical levels. The efficiency of the proposed algorithm was evaluated using real and simulated images and the results were compared to other approaches described in the literature / Doutorado / Automação / Doutor em Engenharia Elétrica

O desenvolvimento da realidade virtual permitiu experimentos psicofísicos inéditos, como o aqui descrito, cujo objetivo foi investigar a microgênese da percepção visual de profundidade decorrente de disparidade binocular. Tais processos ocorrem em etapas, com construção gradual do percepto. Experimentos já indicavam a percepção da profundidade em etapas precoces do processamento visual. Isso é confirmado neste trabalho, realizado com tecnologia que garante a estimulação visual exclusivamente por disparidade binocular. Para isso, foram desenvolvidos hardware e software específicos que permitem o controle preciso dos tempos de estimulação binocular e a medida confiável de tempos de reação. Resultado significativo deste trabalho foi também a validação dessas ferramentas, possibilitando estudos futuros de psicofísica em realidade virtual. Finalmente, são sugeridas as cautelas necessárias em experimentos dessa natureza, tanto para a proteção dos participantes contra condições desconfortáveis ou aversivas, como para a seleção de participantes sem déficits funcionais de estereopsia. / Virtual reality technology opened up the possibility of novel psychophysiscal investigations. This work describes a research on the microgenesis of depth perception, as induced exclusively by binocular disparity. Such processes occur in early stages, whereby the percept is gradually built. Previous experiments indicated that depth perception is perceived in early stages of visual processing. This conclusion is now confirmed by the present work, carried out with a technology that guarantees visual stimulation exclusively by binocular disparity. Specific hardware and software were developed, to permit accurate timing of binocular stimulation and reliable measurements of reaction time. A significant result of the present work was the validation of these new tools. Finally, the results also allow suggesting the precautions necessary in the execution of experiments of this type, both to protect participants from possibly uncomfortable or aversive situations, and also to select participants without functional stereopsis deficits.

Orientador: Clésio Luis Tozzi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-20T02:20:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gomes_MarceloMarques_M.pdf: 2920969 bytes, checksum: 0ae0c041b47241b92c32e9792f18d608 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Este trabalho aborda a solução para o problema da recuperação da informação tridimensional somente a partir de imagens da cena ou do objeto que se deseja modelar desconhecidas as informações a respeito das câmeras utilizadas. A solução apresentada divide-se em duas partes: na primeira se estabelece a relação entre pares ou trios de câmeras utilizando matriz fundamental ou tensor trifocal, respectivamente e a partir dessas relações obtém-se por meio de triangulação uma reconstrução tridimensional da cena ou do objeto observado em função de uma transformação projetiva arbitrária. Na segunda parte determina-se uma transformação que leva a cena ou o objeto obtidos no espaço projetivo para o espaço métrico. Essa transformação que leva o objeto recuperado no espaço projetivo para o espaço métrico é encontrada por meio de autocalibração utilizando o plano no infinito e a cônica absoluta que apresentam a propriedade de serem invariantes a rotação, translação e escala, em relação a um referencial escolhido arbitrariamente. Dependendo do número de imagens disponíveis é necessário inserir restrições nos parâmetros intrínsecos das câmeras para viabilizar o cálculo da transformação. Essas restrições são inseridas na forma de suposições a respeito dos parâmetros intrínsecos das câmeras, como pontos principais conhecidos ou constantes entre as câmeras, skew nulo, relação de aspecto unitária etc. Os resultados da reconstrução no espaço projetivo obtidos com o uso da matriz fundamental e do tensor trifocal foram comparados em relação ao erro de reconstrução utilizando protótipo implementado em Matlab e imagens sintéticas. A solução geral foi avaliada em relação ao erro de reprojeção, reconstrução no espaço métrico com base em imagens sintéticas e imagens reais de objetos conhecidos, utilizando um protótipo desenvolvido na plataforma Embarcadero Delphi / Abstract: This work addresses a solution to the problem of recovering three-dimensional information from images of a scene or modeled object based only on images and without any information of the cameras parameters. The presented solution is divided in two parts: in the first part it is established the relationship between a pair or a triple of cameras using the fundamental matrix or trifocal tensor, respectively, and obtained by triangulation a three-dimensional reconstruction of the observed scene or object in function of an arbitrary projective transformation. In the second part it is determined a transformation to covert the obtained scene or object reconstruction from the projective space to the metric space. This transformation is found by auto-calibration using the plane at infinity and the absolute conic which have the property of being invariant to rotation, translation and scale in relation to an arbitrarily chosen reference frame. According to the number of available images, restrictions on the intrinsic parameters may be necessary in order to obtain a valid transformation. These restrictions are inserted in the form of assumptions about the values of the intrinsic parameters of the cameras or relations between then, like known principal points or constant values for the cameras, zero skew, unit aspect ratio and so on. Using synthetic images and a prototype implemented in Matlab, the results of reconstruction in projective space based on the fundamental matrix and trifocal tensor were compared in relation to the error of reconstruction. Based on synthetic images and real images of known objects and a prototype developed in the Embarcadero Delphi platform, the general solution was evaluated in relation to the reprojection error and the error of reconstruction in the metric space / Mestrado / Engenharia de Computação / Mestre em Engenharia Elétrica

A obtenção e a reconstrução da geometria tridimensional (3D) de objetos e ambientes têm importância crescente em áreas como visão computacional e computação gráfica. As formas atuais de obtenção e reconstrução 3D necessitam de equipamentos e montagens sofisticadas que, por conseqüência, têm custos elevados e aplicação limitada. Este trabalho apresenta criticamente os principais algoritmos para a reconstrução 3D a partir de par de imagens estéreo e identifica os mais viáveis para utilização com equipamentos convencionais. Por meio da implementação de alguns destes algoritmos, da comparação dos resultados obtidos em sua execução e também pela comparação com os resultados encontrados na literatura, são identificadas as principais deficiências. São propostas adequações aos algoritmos existentes, em particular, é apresentada a proposta da técnica das faixas que proporciona a redução drástica no consumo de memória para o processamento da geometria 3D e que possui desempenho computacional melhor em relação às técnicas tradicionais. Foi implementado um protótipo de sistema de reconstrução 3D que permite a reconstrução pelas diferentes técnicas estudadas e propostas, bem como permite visualizar o cenário reconstruído sob diferentes pontos de vista de forma interativa. / The acquisition and reconstruction of three-dimensional (3D) geometry of objects and environments have their importance growing in areas such as Computer Vision and Computer Graphics. The current methods to acquire and reconstruct three-dimensional data need sophisticated equipments and assemblies, which have expensive costs and limited applications. This work presents the main algorithms for 3D reconstruction using a pair of stereo images and identifies which are viable to use with conventional equipments. Through the implementation of some of these algorithms, by comparing the results obtained and comparing with the results presented in the literature, the main limitations were identified. This work proposes adjustments in the existing algorithms, in particular it proposes the stripping technique, which provides a huge memory usage reduction for 3D geometry processing and better computing performance if compared with traditional approaches. A prototype system for 3D reconstruction was implemented, which allows the reconstruction using the different researched and proposed techniques and allows interactive visualization of the reconstructed scene in different angles.

O estudo teve como objetivos verificar em dois grupos de pacientes com visão monocular (grupo 1) e com visão binocular (grupo 2), a serem submetidos à cirurgia de catarata no Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo, opiniões, expectativas e reações emocionais em relação ao problema ocular, à qualidade da visão e à cirurgia de catarata; influência da característica de apresentar visão mono ou binocular nas reações emocionais relacionadas à cirurgia de catarata. Foi realizado estudo transversal e comparativo, de forma consecutiva, por meio de questionário estruturado, aplicado por entrevista a pacientes, elaborado a partir de estudo exploratório e medidas acuidade visual e causa da perda visual. A amostra foi constituída por 96 indivíduos do grupo 1 (50,0% homens; 50,0% mulheres, com idade entre 41 e 91 anos, média 69,3 anos ± 10,4 anos) e 110, do grupo 2 (40,9% homens; 59,1% mulheres, com idade entre 40 e 89 anos, média 68,2 anos ± 10,2 anos). A maioria dos indivíduos de ambos os grupos apresentava baixa escolaridade. Não houve diferença estatisticamente significante entre os grupos em relação ao sexo (p = 0,191), à idade (p = 0,702) e à escolaridade (p = 0,245). Não exerciam atividade laboral 95,8% dos indivíduos do grupo 1 e 83,6%, do grupo 2 (p = 0,005) e 30,4% do grupo 1 mencionaram não ter possibilidade de trabalhar por causa da deficiência visual. Observou-se acuidade visual do olho a ser operado menor que 0,05 em 40,6% (grupo 1) e 33,6% (grupo 2), entre 0,25 e 0,05. Quase a totalidade dos indivíduos de ambos os grupos afirmou ter dificuldade para realização das atividades de vida diária e qualificou como insuficiente a respectiva acuidade visual; 71,9% dos entrevistados do grupo 1 e 71,6%, do grupo 2 mencionaram saber a causa da visão fraca; desses, 87,1% do grupo 1 e 83,3% do grupo 2 referiram a catarata como causa da baixa acuidade visual. No que se refere ao medo, 40,6% dos indivíduos do grupo 1 e 22,7%, do grupo 2, relataram ter medo do procedimento cirúrgico (p = 0,009). As causas de medo mais referidas foram: possibilidade de perder a visão; piorar a visão; sofrer alguma complicação na cirurgia; morrer durante a cirurgia. Os sentimentos mais preponderantes entre os grupos foram: satisfação por saber que a catarata pode ser operada e melhorar a visão, alívio por saber que vai ser operado, dúvida quanto a ter bom resultado, nervosismo. Referiram esperar que mudanças ocorressem na vida após a cirurgia 90,6% (grupo 1) e 84,6% (grupo 2). Quanto às atividades que esperavam realizar após a cirurgia mencionaram: realizar serviços de casa; ler; sair sozinho. Concluiu-se que: os indivíduos de ambos os grupos tiveram acesso à cirurgia de catarata com acuidade visual menor do que a idealmente indicada; os pacientes com visão monocular apresentaram acuidade visual significativamente menor em relação aos com visão binocular; a maioria dos entrevistados de ambos os grupos referiu dificuldades para realizar atividades cotidianas como conseqüência da baixa visão; os indivíduos com visão monocular referiram mais dúvida em relação aos resultados cirúrgicos do que os com visão binocular; muitos indivíduos de ambos os grupos desconheciam a causa da dificuldade visual ou a atribuíram a outra causa que não a catarata; indivíduos de ambos os grupos apontaram expectativas positivas em relação à reabilitação após a cirurgia. / The purpose of the study was to verify in two groups of patients with monocular vision (group 1) and with binocular vision (group 2) to be submitted to cataract surgery in Hospital das Clínicas, São Paulo University Medical School, opinions, expectances and emotional reactions related to the ocular problem, to the quality of vision and to cataract surgery, the influence of monocular or binocular vision in the emotional reactions related to cataract surgery. A transversal comparative and consecutive study was performed using a structured questionnaire applied by interview of patients. The questionnaire was elaborated from a previous exploratory study, the visual acuity and cause of the visual loss were evaluated. The sample was constituted by 96 persons of group 1 (50% males; 50% females, ages ranging from 41 to 91 years old; average 69,3 years ± 10,4 years) and 110 persons of group 2 (40,9% males; 59,1% females, ages ranging from 40 to 89 years old; average 68,2 years ± 10,2 years). The majority of persons of both groups presented low educational level. There was no statistically significant difference between the groups in relation to gender (p = 0,191), age (p = 0,702) and educational level (p = 0,245). No work activity was mentioned in 95,8% of the persons of group 1 and 83,6% of group 2 (p = 0,005) and 30,4% of group 1 informed the impossibility to work due the visual deficiency. It was observed that the visual acuity of the eye to be operated was less than 0,05 in 40,6% (group 1) and in 33,6% (group 2), presented visual acuity ranging from 0,05 to 0,25. Almost the totality of the persons of both groups informed difficulties to perform activities of daily life and qualified as insufficient their visual acuities; 71,9% of the patients of group 1 and 71,6% of group 2 informed to know the reason of low vision; among these, 87,1% of group 1 and 83,3% of group 2 mentioned cataract as the reason of low visual acuity. Concerning fear, 40,6% of patients of group 1 and 22,7% of group 2 informed about fear of the surgical procedure (p = 0,009). The causes of fear more frequently reported were: possibility of loss of vision; worsening of vision; complications during the surgical procedure and to die during the surgery. The more preponderant feelings in both groups were: satisfaction knowing that a cataract can be operated with improvement of vision, relief knowing that will be submitted to surgery, doubt about a good result, nervousness. Changes in the life after surgery were mentioned by 90,6% (group 1) and by 84,6% (group 2) of the persons. Housework activities, reading and moving around without help were the mentioned activities expected to be performed after surgery. It was concluded that the patients of both groups were submitted to cataract surgery with visual acuities less than the visual acuity ideally indicated; the patients with monocular vision showed visual acuities significantly less in relation to the patients with binocular vision; the majority of the patients of both groups mentioned difficulties to perform daily activities as a consequence of low vision; patients with monocular vision mentioned doubts in relation to the surgical results as compared with the patients with binocular vision; many patients of both groups did not know the cause of the visual difficulty or explained the visual difficulty by other cause than the cataract; patients of both groups were positively expectant in relation to the visual rehabilitation after the surgery.

A obtenção e a reconstrução da geometria tridimensional (3D) de objetos e ambientes têm importância crescente em áreas como visão computacional e computação gráfica. As formas atuais de obtenção e reconstrução 3D necessitam de equipamentos e montagens sofisticadas que, por conseqüência, têm custos elevados e aplicação limitada. Este trabalho apresenta criticamente os principais algoritmos para a reconstrução 3D a partir de par de imagens estéreo e identifica os mais viáveis para utilização com equipamentos convencionais. Por meio da implementação de alguns destes algoritmos, da comparação dos resultados obtidos em sua execução e também pela comparação com os resultados encontrados na literatura, são identificadas as principais deficiências. São propostas adequações aos algoritmos existentes, em particular, é apresentada a proposta da técnica das faixas que proporciona a redução drástica no consumo de memória para o processamento da geometria 3D e que possui desempenho computacional melhor em relação às técnicas tradicionais. Foi implementado um protótipo de sistema de reconstrução 3D que permite a reconstrução pelas diferentes técnicas estudadas e propostas, bem como permite visualizar o cenário reconstruído sob diferentes pontos de vista de forma interativa. / The acquisition and reconstruction of three-dimensional (3D) geometry of objects and environments have their importance growing in areas such as Computer Vision and Computer Graphics. The current methods to acquire and reconstruct three-dimensional data need sophisticated equipments and assemblies, which have expensive costs and limited applications. This work presents the main algorithms for 3D reconstruction using a pair of stereo images and identifies which are viable to use with conventional equipments. Through the implementation of some of these algorithms, by comparing the results obtained and comparing with the results presented in the literature, the main limitations were identified. This work proposes adjustments in the existing algorithms, in particular it proposes the stripping technique, which provides a huge memory usage reduction for 3D geometry processing and better computing performance if compared with traditional approaches. A prototype system for 3D reconstruction was implemented, which allows the reconstruction using the different researched and proposed techniques and allows interactive visualization of the reconstructed scene in different angles.