Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Cirurgias minimamente invasivas requerem aprendizagem e treinamento de habilidades nÃo convencionais de cirurgiÃes (por exemplo, coordenaÃÃo mÃo-olho, destreza manual e precisÃo). Os processos de ensino e aprendizagem envolvem, em geral, o uso de caixas-pretas simuladoras para o treinamento dessas habilidades que podem ser praticadas com atividades de navegaÃÃo com as pinÃas laparoscÃpicas e de coordenaÃÃo de movimentos simples. Neste trabalho, propÃe-se estender caixas-pretas de treinamento laparoscÃpico com Realidade Aumentada (RA) e tÃcnicas de gamificaÃÃo. O ambiente proposto apresenta uma cÃmera adicional e utiliza algoritmos de rastreamento de objetos a fim de controlar os movimentos dos objetos manipulados. O ambiente proposto à uma caixa laparoscÃpica simuladora capaz de observar o desempenho do aprendiz durante a atividade de formaÃÃo (por exemplo, tempo para terminar a atividade, erros). O framework LARG à a parte de software principal do simulador. Ele foi desenvolvido para implementar as atividades e integrar as bibliotecas OpenCV e Ogre3D. O framework possui mecanismos que possibilitam renderizar imagens 3D nas atividades, rastrear objetos, detectar padrÃes e inserir componentes gamificados. Foram projetadas e desenvolvidas duas atividades para o treinamento de habilidades de navegaÃÃo. Uma avaliaÃÃo de usabilidade do simulador foi realizada com um grupo de dezoito mÃdicos que executou as duas atividades. Os resultados indicam uma boa aceitaÃÃo de usabilidade do ambiente proposto. Observou-se tambÃm uma diferenÃa significativa no desempenho entre os cirurgiÃes e os alunos do primeiro ano de residÃncia, um indicativo positivo para a utilizaÃÃo do simulador no processo de ensino e aprendizagem de habilidades em MIS. / Minimally Invasive Surgeries (MIS) require learning and training unconventional skills of surgeons (e.g., hand-eye coordination, manual dexterity). The teaching and learning processes usually involve the use of simulating box-trainers, which allow the training of such skills with navigation activities and simple coordination. In this paper, we propose to extend laparoscopic box-trainers with Augmented Reality (AR) and gamification techniques. The proposal uses an additional camera and object tracking to monitor the movement of handled objects. Our boxtrainer simulator is able to assess the performance of students during the training activity (e.g., time to complete the activity, errors). The main part of the simulator is the LARG framework, which is developed and used to implement the gamified activities. The framework integrates the OpenCV and Ogre3D libraries. It offers mechanisms that enable rendering of 3D images in activities, tracking of objects, detecting patterns and inserting gamified components. We designed and developed two activities for the training of navigation skills. A usability evaluation of the proposal was implemented with a group of eighteen members who performed two activities. Results indicate a good usability acceptance of the box-trainer. We also observed a significant difference in performance between surgeons and students of the first year of residency, thus indicating the simulator can be successfully used in learning MIS skills.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Location-based mobile games are a special type of game where location technologies are employed to track players and to alter the rules of the games. Such games are a subclass of pervasive games whose playability advances according to the location of players. This work proposes an authoring tool to develop location-based mobile games enhances with augmented reality features. This tool was conceived from research studies on authoring tools and pervasive games. By analysing the related works, we have compiled the most common features of location-based mobile games and the main aspects presented in authoring tools for developing these games. Moreover, we have used focus groups to both enhance the creation of new scenarios for location-based mobile games and improve the usage of augmented reality in such games. Ultimately, we have compiled a set of requirements to design a software architecture for the development of an authoring tool. The designed architecture is composed of a server to manage running games, a web based system for developing these games, and a mobile application in which the games are executed. The main goal of this work is to provide a software solution that allows non-programmers to design, build and execute location-based mobile games. To assess the proposed work, we have designed and implemented a game called "Battle for Fortaleza" using the authoring tool. Besides, we have conducted interviews with users to validate the utility and the easiness of the tool to develop location-based mobile games. / Jogos mÃveis baseados em localizaÃÃo sÃo aqueles que fazem uso de tecnologias de localizaÃÃo e que agregam a posiÃÃo de seus jogadores nas regras do jogo. Estes jogos sÃo uma subclasse de jogos pervasivos em que a jogabilidade progride de acordo com a localizaÃÃo do jogador. Neste trabalho à proposta uma ferramenta de autoria para a criaÃÃo de jogos mÃveis baseados em localizaÃÃo, acrescidos com recursos de realidade aumentada. A concepÃÃo desta ferramenta foi feita com base em uma revisÃo da literatura sobre ferramentas de autoria e jogos pervasivos. A partir de trabalhos relacionados, buscou-se recolher as caracterÃsticas comuns de jogos mÃveis baseados em localizaÃÃo e caracterÃsticas de ferramentas de autoria para estes jogos. AlÃm disso, utilizou-se grupos focais para refinar os novos cenÃrios para jogos mÃveis baseados em localizaÃÃo, em particular a respeito de como a realidade aumentada pode ser utilizada nestes jogos. Com o estudo de ambos, na revisÃo da literatura e nos grupos focais foi produzido um conjunto de requisitos para projetar uma arquitetura de software para o desenvolvimento de uma ferramenta de criaÃÃo. Esta arquitetura à composta de um servidor para gerenciar os jogos em execuÃÃo, uma aplicaÃÃo baseada na web que permite a autoria dos jogos e um aplicativo para dispositivos mÃveis onde sÃo executados os jogos desenvolvidos. Nosso principal objetivo à fornecer uma soluÃÃo de software para permitir que usuÃrios nÃo-programadores possam projetar, construir e executar jogos mÃveis baseados em localizaÃÃo. A fim de avaliar a nossa ferramenta, foi projetado e implementado um jogo chamado âBatalha por Fortalezaâ, em que as funcionalidades da ferramentas sÃo demonstradas. AlÃm disso, buscou-se validar, com usuÃrios, se a ferramenta proposta consegue auxiliar na criaÃÃo de jogos de maneira fÃcil e intuitiva.

Submitted by Nayara Passos (nayara.passos@ufpe.br) on 2015-03-12T13:53:20Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESE João Paulo Silva do Monte Lima.pdf: 5689244 bytes, checksum: e6e2c3f1da85d18b6bb7049e458f50e7 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-12T13:53:20Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESE João Paulo Silva do Monte Lima.pdf: 5689244 bytes, checksum: e6e2c3f1da85d18b6bb7049e458f50e7 (MD5) Previous issue date: 2014 / CAPES , CNPq / Sistemas de Realidade Aumentada são capazes de realizar registro 3D em tempo real de objetos virtuais e reais, o que consiste em posicionar corretamente os objetos virtuais em relação aos reais de forma que os elementos virtuais pareçam ser reais. Uma maneira bastante popular de realizar esse registro é usando detecção e rastreamento de objetos baseado em vídeo a partir de marcadores fiduciais planares. Outra maneira de sensoriar o mundo real usando vídeo é utilizando características naturais do ambiente, o que é mais complexo que usar marcadores planares artificiais. Entretanto, detecção e rastreamento de características naturais é mandatório ou desejável em alguns cenários de aplicação de Realidade Aumentada. A detecção e o rastreamento de objetos a partir de características naturais pode fazer uso de um modelo 3D do objeto obtido a priori. Se tal modelo não está disponível, ele pode ser adquirido usando reconstrução 3D, por exemplo. Nesse caso, um sensor RGB-D pode ser usado, que se tornou nos últimos anos um produto de fácil acesso aos usuários em geral. Ele provê uma imagem em cores e uma imagem de profundidade da cena e, além de ser usado para modelagem de objetos, também pode oferecer informações importantes para a detecção e o rastreamento de objetos em tempo real. Nesse contexto, o trabalho proposto neste documento tem por finalidade investigar o uso de sensores RGB-D de consumo para detecção e estimação de pose de objetos a partir de características naturais, com o propósito de usar tais técnicas para desenvolver aplicações de Realidade Aumentada. Dois métodos baseados em retificação auxiliada por profundidade são propostos, que transformam características extraídas de uma imagem em cores para uma vista canônica usando dados de profundidade para obter uma representação invariante a rotação, escala e distorções de perspectiva. Enquanto um método é adequado a objetos texturizados, tanto planares como não-planares, o outro método foca em objetos planares não texturizados. Avaliações qualitativas e quantitativas dos métodos propostos são realizadas, mostrando que eles podem obter resultados melhores que alguns métodos existentes para detecção e estimação de pose de objetos, especialmente ao lidar com poses oblíquas. / Augmented Reality systems are able to perform real-time 3D registration of virtual and real objects, which consists in correctly positioning the virtual objects with respect to the real ones such that the virtual elements seem to be real. A very popular way to perform this registration is using video based object detection and tracking with planar fiducial markers. Another way of sensing the real world using video is by relying on natural features of the environment, which is more complex than using artificial planar markers. Nevertheless, natural feature detection and tracking is mandatory or desirable in some Augmented Reality application scenarios. Object detection and tracking from natural features can make use of a 3D model of the object which was obtained a priori. If such model is not available, it can be acquired using 3D reconstruction. In this case, an RGB-D sensor can be used, which has become in recent years a product of easy access to general users. It provides both a color image and a depth image of the scene and, besides being used for object modeling, it can also offer important cues for object detection and tracking in real-time. In this context, the work proposed in this document aims to investigate the use of consumer RGB-D sensors for object detection and pose estimation from natural features, with the purpose of using such techniques for developing Augmented Reality applications. Two methods based on depth-assisted rectification are proposed, which transform features extracted from the color image to a canonical view using depth data in order to obtain a representation invariant to rotation, scale and perspective distortions. While one method is suitable for textured objects, either planar or non-planar, the other method focuses on texture-less planar objects. Qualitative and quantitative evaluations of the proposed methods are performed, showing that they can obtain better results than some existing methods for object detection and pose estimation, especially when dealing with oblique poses.

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:49:23Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo1180_1.pdf: 4635681 bytes, checksum: 25f1c757e25db97fb632051e3a8b9711 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Técnicas de realidade aumentada dependem da recuperação de informações da câmera virtual a cada quadro de uma sequência de imagens para corretamente associar informações 3D às cenas reais, comumente conhecida como rastreamento 3D. Neste contexto, esta dissertação introduz uma técnica de rastreamento 3D baseado em textura através de uma variação da técnica clássica Interest Point Based (IPB) associada à abordagem de filtro de partículas. Ela foi desenvolvida para possibilitar o rastreamento robusto de objetos texturizados. O algoritmo possui desempenho promissor apesar de ainda precisar de otimizações para atingir restrições de tempo-real podendo ser usado em diferentes cenários de realidade aumentada. Três implementações de referência da técnica IPB foram implementadas e analisadas (Spatial IPB, Temporal IPB e Spatial Temporal IPB), e comparações de desempenho e precisão apontaram os caminhos a seguir. Foram realizados testes com casos sintéticos e reais, e as variações do IPB bem como a abordagem usando Filtro de Partículas obtiveram boa precisão

Orientador: Gilmar Barreto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-16T09:45:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Miguel_PauloVictordeOliveira_D.pdf: 5505569 bytes, checksum: dc187fa9f31dde9c7b7d1318f60ede53 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O cheiro, as cores, o gosto e muitos outros sinais podem ajudar uma pessoa a compreender um fenômeno. Os sentidos são utilizados para ampliar a percepção humana no caminho da formação do conhecimento. Assim, a interface com o usuário pode melhorar a qualidade e a eficiência de um projeto "E-Learning", uma vez que pode representar uma informação a ser assimilada ou transmitida. Para desenvolver o ECOLIG, um protocolo semiótico capaz de compartilhar o espaço interno de recursos ativos, este trabalho propõe o uso de interfaces híbridas e dispositivos sem fio para interagir com dispositivos elétricos, como equipamentos eletrônicos ou transdutores iônicos. Este protocolo de comunicação, que encapsula seqüências de formação do conhecimento, deve ser utilizado de forma a tornar coerentes as relações Objeto- Signo e Objeto-Interpretante. Conclui ainda que, aprender a compartilhar o espaço interno pode ser um dos grandes desafios na utilização das redes de processamento de recursos para a criação estruturada de processos semióticos em busca da transferência eficiente da informação em aplicações dos tipos "e-learning", automação e robótica dentre outras / Abstract: The smell, the color, the taste and many others signs can contribute to someone understand a phenomenon. Those set of feelings are used to improve the human perception as part of knowledge path. In this way, the user interface can improve the quality and eficience of an E-Learning project, since it can represents some information to be assimilated or transmited. To develop the ECOLIG, a semiotic protocol, able to share the internal area of active resources, this work proposes the use of hybrid interfaces and wireless devices to interact with electrical resources, as electronic equipments or ionic transducers. This communication protocol, which encapsulates the path of knowledge, should be used to make Object-Sign and Object-Interpreter, consistent relations. Finally, learn how to share the internal space can be a great step to the knowledge transmission using the development of a systematic semiotic protocol with e-learning, automation, robotics and others applications / Doutorado / Automação / Doutor em Engenharia Elétrica

Vivenciamos um processo de virtualização do espaço e de sua transformação em fluxos de informação. As cidades contemporâneas estão repletas de ondas eletromagnéticas que atravessam os ambientes, formando uma trama invisível aos olhos. Os universos urbano e informacional, formados por esta \"trama\", estão cada vez mais indissociáveis, criando uma espacialidade híbrida. A infiltração de tecnologias que ampliam nossas capacidades comunicativas, cognitivas e interativas ocorre de forma tão intrínseca que não nos damos conta desta infiltração. Nesse contexto, surgiu a Realidade Aumentada (RA), cujo objetivo é a imersão do usuário num ambiente real, enriquecido com elementos virtuais. O surgimento dos dispositivos móveis contribuiu para a busca da ubiquidade computacional, permitindo a manutenção de um estado de comunicação e conexão permanentes, enquanto o indivíduo desloca-se para suas atividades. A popularização destes dispositivos torna a RA mais próxima do usuário comum, possibilitando sua aplicação em situações cotidianas - e em sua própria relação com a cidade, o recorte proposto por este estudo. Sob o enfoque da vivência do espaço urbano brasileiro a partir de sistemas móveis de RA, buscou-se levantar, triar e analisar um conjunto representativo de aplicativos que possuem tais recursos, verificando sua forma de interatividade e construindo um panorama de como a RA para dispositivos móveis é proporcionada no Brasil, suas contribuições para as relações da população com a cidade e para o campo do design, apontando potencialidades. Esta análise permitirá aos profissionais a ampliação de seus repertórios, incentivando o surgimento de novas possibilidades de uso. / We have been experiencing a virtualization process when it comes to spaces and information flow. Contemporary cities are filled with electromagnetic waves that cross different environments and create a web that is invisible to the eye. The urban and informational universes formed by these webs are becoming increasingly inseparable, creating a sort of hybrid spatiality. The infiltration of technologies that are able to expand our capabilities regarding communication, cognition and interaction occurs in such an intrinsic way that we don\'t even notice it. It was amidst this context that Augmented Reality (AR) came to light. Its objective is the immersion of the user in a real environment, enriched with virtual elements. The appearance of mobile devices contributed for the search of computational ubiquity, allowing the conservation of a state of permanent communication and connection while people move into their activities. The popularization of such devices makes AR closer to the ordinary users, enabling it to be applied in everyday situations and also influence their relationship with the city, which is the focus proposed by this study. Focusing on Brazilian urban space experience through mobile systems of AR, it was sought to raise, trial and analyze a representative set of apps that possess such resources, verifying its interactivity and building an outlook on how mobile devices AR is provided in Brazil, its contributions to the relationship between citizens and city, and lastly, to the Design field - pointing out potentials. This analysis will allow professionals to widen their repertoire, encouraging the appearance of new usage possibilities.

Soluções computacionais desenvolvidas para dispositivos móveis são cada vez mais comuns. A popularização de aplicativos móveis possibilitou o desenvolvimento de soluções para diversas áreas de grande potencial, como a área da saúde, entre ela a Terapia Ocupacional. Entre essas soluções, trabalhos apresentaram diversos métodos computacionais para o apoio a Terapia do Espelho. A terapia do espelho é um método que consiste na execução de exercícios com um membro saudável refletido em um espelho de modo que a visualização auxilie na redução da dor e na reabilitação do membro afetado. Essa terapia tem apresentado resultados, entre outros, na reabilitação para indivíduos que reportam dor do membro fantasma ou em recuperação pós-Acidente Vascular Cerebral (AVC). A literatura apresenta soluções computacionais para, entre outros, permitir a visualização do membro saudável a partir de tecnologias de realidade aumentada e de dispositivos vestíveis. Essas soluções muitas vezes são de difícil acesso e economicamente inviáveis. Um trabalho anterior, realizado em colaboração com equipe multidisciplinar, resultou na definição de um modelo de acompanhamento remoto que emprega dispositivos móveis para permitir o monitoramento de pacientes em tratamento por meio da terapia do espelho. Uma das limitações encontradas naquele trabalho foi o fato do terapeuta não conseguir acompanhar de maneira automática se o paciente está executando a terapia de maneira correta. Explorando essas contribuições e limitações, este trabalho teve como objetivo propor um modelo que permita o acompanhamento remoto da terapia do espelho com apoio de recursos de realidade aumentada. Como apoio computacional ao modelo, foi desenvolvida a aplicação para smartphones TEIRA (Terapia do Espelho Interativa com Realidade Aumentada) que, utilizada em conjunto com a tecnologia Google Cardboard, permite a execução da terapia do espelho com realidade aumentada. Além disso, com a integração do sistema TEIRA com o sistema de planejamento de intervenções ESPIM (Experience Sampling and Programmed Intervention Method), foi possível proporcionar um método de acompanhamento remoto com coleta de dados e vídeo. Consulta a especialistas indica que a solução apresenta benefícios potenciais para o monitoramento do paciente durante o acompanhamento remoto, que ajudem o paciente a executar a terapia de maneira correta. / Computational solutions developed for mobile devices are increasingly common. The popularization of mobile applications enabled the development of solutions for several areas of great potential, such as the health area, including Occupational Therapy. Among these solutions, papers presented several computational methods to support Mirror Therapy. Mirror therapy is a method that involves performing exercises with a healthy limb reflected in a mirror so that visualization helps in reducing pain and in rehabilitating the affected limb. This therapy has shown results, among others, in rehabilitation for individuals who report phantom limb pain or in post-stroke recovery. The literature presents computational solutions to, among others, allow visualization of the healthy limb from technologies of augmented reality and wearable devices. These solutions are often difficult to access and economically unfeasible. Previous work, conducted in collaboration with a multidisciplinary team, resulted in the definition of a remote monitoring model that uses mobile devices to allow the monitoring of patients being treated by means of mirror therapy. One of the limitations found in this work was that the therapist was unable to automatically follow up if the patient was performing the therapy correctly. Exploring these contributions and limitations, this work aimed to propose a model that allows remote monitoring of mirror therapy with the support of augmented reality resources. As a computational support to the model, the application was developed for TEIRA (Interactive Mirror Therapy with Augmented Reality) which, used in conjunction with the Google Cardboard technology, allows the execution of mirror therapy with reality increased. In addition, with the integration of the TEIRA system with the ESPIM (Experience Sampling and Programmed Intervention Method) intervention system, it was possible to provide a remote monitoring method with data and video collection. Expert consultation indicates that the solution has potential benefits for patient monitoring during remote monitoring, which will help the patient perform the therapy correctly.

Submitted by Geandra Rodrigues (geandrar@gmail.com) on 2018-07-05T11:59:37Z No. of bitstreams: 1 stephaniemartinspintodacosta.pdf: 97568938 bytes, checksum: fcc8d23295a5247a27851f1cbc8d0646 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-07-06T14:13:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 stephaniemartinspintodacosta.pdf: 97568938 bytes, checksum: fcc8d23295a5247a27851f1cbc8d0646 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-06T14:13:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 stephaniemartinspintodacosta.pdf: 97568938 bytes, checksum: fcc8d23295a5247a27851f1cbc8d0646 (MD5) Previous issue date: 2018-03-27 / Nas últimas décadas pesquisas relacionadas ao desenvolvimento de tecnologias incorporadas (onbody technologies) e as formas de interação com o corpo (on-body interactions) ao explorar fatores humanos como, gestos, toques, percepção e pele para a concepção de dispositivos, sistemas e interfaces que usam o corpo humano como entrada e saída de dados vem apresentando acentuado destaque. Artefatos epiteliais multimidiáticos desenvolvidos através de Realidade Aumentada tem criado um domínio experimental em Arte & Tecnologia, ainda pouco explorado, que pode ser designado como interfaces digitais sobre a pele (digital skin interfaces). Sumariamente, experimentações neste domínio: (i) combinam objetos reais e digitais sobre a superfície da pele, e (ii) são executados de forma interativa por seus usuários em tempo real. Esses artefatos epiteliais multimidiáticos transformam a pele em uma interface, tirando vantagens da superfície do corpo (características da pele, micro-movimentos da pele, movimentos do corpo) fornecendo modos de interação (interação incorporada e tangível) entre a pele e sistemas computacionais. A pele torna-se um espaço dinâmico e semioticamente estruturado de forma multimodal (visual, auditiva ou háptica). Os objetivos desta pesquisa podem ser assim sumarizados: (i) analisar um novo sistema de realidade aumentada de geração de interfaces digitais de pele a partir do escopo de arte & tecnologia; (ii) testar o conjunto de funcionalidades de vídeo desse sistema considerando ambientes de perfomance artística. Esta pesquisa foca nos principais projetos desenvolvidos recentemente no domínio designado por interfaces de pele (skin interfaces) e explora o potencial experimental em contextos de arte e performance, de um novo sistema baseado em realidade aumentada para geração de imagens na pele resultado da colaboração com o Laboratório de Sistemas Inteligentes e Cognitivos (LASIC), da Universidade Estadual de Feira de Santana (UEFS), Bahia. / On the last decades researches have emerged on the topics of on-body technologies and on-body interactions exploring human factors (e.g: gesture, touch, perception, body characteristics, skin, among others) to conceive technological devices, systems and interfaces that uses the human body as an input and output of data has been accentuated prominently. Multi-media epithelial artifacts developed through Augmented Reality have created a new experimental domain in Art & Technology that can be designated as digital skin interfaces. Summarizing, experiments in this domain: (i) combine real and digital objects on the surface of the skin, and (ii) are performed interactively by their users in real time. These multimodal epithelial artifacts transform the skin into an interface, taking advantage of the body's surface (skin characteristics, skin micro-movements, body movements) by providing modes of interaction (built-in and tangible interaction) between the skin and computer systems. The skin becomes a dynamic space and semi-structured in a multimodal (visual, auditory or haptic). This research can be summarized as follows: (i) from the scope of art & technology to analyze a new augmented reality system for generating digital skin interfaces (ii) to test the set of functionalities of this system considering artistic perfomance environments.This research focuses on the main projects recently developed in the domain called skin interfaces and explores the experimental potential in art and performance contexts of a new system based on augmented reality for image generation in the skin resulting from collaboration with the Laboratory of Intelligent and Cognitive Systems (LASIC), State University of Feira de Santana (UEFS), Bahia.

Submitted by Geandra Rodrigues (geandrar@gmail.com) on 2018-07-12T12:23:47Z No. of bitstreams: 1 hernandojoserochafranco.pdf: 1674623 bytes, checksum: f6df7317dd6a8e94e51045dbf75e8241 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-07-17T11:56:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 hernandojoserochafranco.pdf: 1674623 bytes, checksum: f6df7317dd6a8e94e51045dbf75e8241 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-17T11:56:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 hernandojoserochafranco.pdf: 1674623 bytes, checksum: f6df7317dd6a8e94e51045dbf75e8241 (MD5) Previous issue date: 2018-06-08 / A teoria clássica de otimização presume a existência de certas condições, por exemplo, que as funções envolvidas em um problema desta natureza sejam pelo menos uma vez continuamente diferenciáveis. Entretanto, em muitas aplicações práticas que requerem o emprego de métodos de otimização, essa característica não se encontra presente. Problemas de otimização não diferenciáveis são considerados mais difíceis de lidar. Nesta classe, aqueles que envolvem funções não convexas são ainda mais complexos. O Interior Epigraph Directions (IED) é um método de otimização que se baseia na teoria da Dualidade Lagrangeana e se aplica à resolução de problemas não diferenciáveis, não convexos e com restrições. Neste estudo, apresentamos duas novas versões para o referido método a partir de implementações computacionais de outros algoritmos. A primeira versão, denominada IED+NFDNA, recebeu a incorporação de uma implementação do algoritmo Nonsmooth Feasible Direction Nonconvex Algorithm (NFDNA). Esta versão, ao ser aplicada em experimentos numéricos com problemas teste da literatura, apresentou desempenho satisfatório quando comparada ao IED original e a outros solvers de otimização. Com o objetivo de aperfeiçoar mais o método, reduzindo sua dependência de parâmetros iniciais e também do cálculo de subgradientes, uma segunda versão, IED+GA, foi desenvolvida com a utilização de algoritmos genéticos. Além da resolução de problemas teste, o IED-FGA obteve bons resultados quando aplicado a problemas de engenharia. / The classical theory of optimization assumes the existence of certain conditions, for example, that the functions involved in a problem of this nature are at least once continuously differentiable. However, in many practical applications that require the use of optimization methods, this characteristic is not present. Non-differentiable optimization problems are considered more difficult to deal with. In this class, those involving nonconvex functions are even more complex. Interior Epigraph Directions (IED) is an optimization method that is based on Lagrangean duality theory and applies to the resolution of non-differentiable, non-convex and constrained problems. In this study, we present two new versions for this method from computational implementations of other algorithms. The first version, called IED + NFDNA, received the incorporation of an implementation of the Nonsmooth Feasible Direction Nonconvex Algorithm (NFDNA) algorithm. This version, when applied in numerical experiments with problems in the literature, presented satisfactory performance when compared to the original IED and other optimization solvers. A second version, IED + GA, was developed with the use of genetic algorithms in order to further refine the method, reducing its dependence on initial parameters and also on the calculation of subgradients. In addition to solving test problems, IED + GA achieved good results when applied to engineering problems.

Orientadores: Regina Coeli Ruschel, Ana Maria Reis de Góes Monteiro / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-25T11:51:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cuperschmid_AnaReginaMizrahy_D.pdf: 23994456 bytes, checksum: a4274c71ee88f72c67b16b6f033139fd (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A Realidade Aumentada (RA) é uma tecnologia que complementa a visualização do mundo real através de sobreposições de elementos virtuais, gerando uma visão composta (ambiente real com a adição de modelos virtuais) em tempo real. Embora tecnologias de RA já tenham sido desenvolvidas e estão sendo implementadas com sucesso em vários campos da engenharia (ex. indústria automotiva), sua aplicação na Arquitetura tem sido superficial. Nesta pesquisa foi explorado o uso de RA por usuários potenciais para discriminar as condições para que esta tecnologia pudesse ser utilizada no Projeto Participativo (PP) durante o processo de concepção do projeto arquitetônico. O objetivo geral foi avaliar a aplicabilidade de RA no suporte ao PP arquitetônico na fase de concepção. A hipótese foi que a RA poderia ser utilizada tanto por projetistas quanto por leigos como ferramenta de apoio à visualização e comunicação durante uma dinâmica de PP arquitetônico. Portanto, para contextualizar a pesquisa e permitir experimentações, as avaliações foram aplicadas ao projeto de espaço público de lazer em Habitação de Interesse Social. Esta foi uma pesquisa aplicada, de caráter exploratório, e seu delineamento básico foi realizado por meio da metodologia da Design Science Research. A pesquisa foi composta por seis etapas: entendimento; sugestões; desenvolvimento; avaliação, conclusão e comunicação. Na etapa de Entendimento foi definido e formalizado o problema a ser solucionado e seus limites, fornecendo o embasamento teórico, abordando questões relacionadas ao estado da arte da tecnologia de RA e do PP em arquitetura com o uso de RA. Na etapa de Sugestões buscou-se uma ferramenta de RA que pudesse ser utilizada no contexto proposto, averiguando o funcionamento de vários sistemas e dispositivos de visualização. Evidenciou-se a necessidade de desenvolvimento de um aplicativo específico que pudesse apoiar dinâmicas participativas de projeto. Portanto na etapa de Desenvolvimento, realizou-se o desenvolvimento do aplicativo de RA denominado equipAR!. Nesta etapa também realizou-se um teste piloto de uso do sistema. Na etapa de Avaliação, tendo em vista o reconhecimento de equipamentos específicos de áreas de lazer, foram realizadas avaliações com usuários fazendo uso de medidas subjetivas e análises qualitativas. Foram realizados três experimentos: (i) reconhecimento de modelos 3D em função da escala e do marcador; (ii) reconhecimento de múltiplos modelos 3D, com ou sem projeção auxiliar; (iii) manipulação de múltiplos modelos em dinâmica participativa. Os resultados obtidos nos experimentos (i) e (ii) serviram para aprimoramento do aplicativo equipAR! e também para elaborar diretrizes para utilização de RA em PP. Na avaliação (iii) foi realizada uma oficina de PP. Na etapa de Conclusão foram discutidos os resultados e as contribuições da pesquisa em relação ao artefato desenvolvido e seu processo de aplicação na prática de PP. As principais contribuições desta pesquisa são: i) um artefato em forma de um aplicativo de RA, equipAR!, que utiliza modelos 3D específicos de equipamentos urbanos de áreas de lazer; ii) processo de tratamento dos modelos 3D para utilização em aplicativo de RA desenvolvidos a partir do SDK Metaio; iii) dinâmica de uma oficina de PP com uso de RA Móvel, que foi idealizada, experimentada e validada; iv) diretrizes para uso de RA móvel em PP de forma a facilitar a comunicação entre projetistas e usuários não-especialistas durante a fase de concepção de projeto / Abstract: Augmented Reality (AR) is a technology that complements the real-world view through overlays of virtual elements, generating a composite view (real environment with the addition of virtual models) in real time. Although AR technologies have been developed and successfully implemented in a number of engineering fields (e.g. automotive industry), it has only been superficially applied in Architecture. This research has explored the use of AR by potential users to discriminate the conditions that could ensure that this technology could be used in architectural Participatory Design (PD) during the conception stage. The general objective was to verify de use of AR applied in PD in the process of conception of the architectural design. The hypothesis was that both designers and non-specialists could use the AR as a support tool for viewing and communication during a PD workshop. In order to contextualize the research and allow experimentation, the evaluations were applied to the design of a leisure area in Social Housing. This was an applied research, with an investigative character, and its basic scientific method was the Design Science Research. This research was consisted of six stages: understanding; suggestions; development; evaluation, conclusion and communication. In the Understanding stage, the problem to be solved and its limits were defined and formalized, providing the theoretical basis, addressing issues related to the state of the art of the AR technology and the PD applied to architecture. In the Suggestions stage the aim was to look for an AR tool that could be used in the proposed context, assessing the operation of various systems and display devices. It was evident the need for developing a specific application that could support a PD workshop. Therefore, in Development stage, there was the development of the AR application called equipAR!. At this stage, a pilot test of the system usage also took place. It was found that there was the need to evaluate which conditions favored the recognition of 3D models in AR. Thus, in the Evaluation stage, user evaluations were conducted making use of subjective measures and qualitative analyzes. Three user evaluations were performed: (i) 3D model recognition as a function of the scale and the type of marker used; (ii) multiple 3D models recognition, with or without an auxiliary projection; (iii) handling of multiple models in a participatory process. The results obtained in the evaluations (i) and (ii) were used to improve the application equipAR! and also, to develop guidelines for the AR use in a PD. A PD workshop was performed in the evaluation (iii). In the Conclusion stage, the results obtained and the research contributions in relation to the artifact developed and its application in the PD practice were discussed. This research main contributions are: (i) an artifact in the form of an AR application, equipAR!, which uses specific 3D models of urban equipment for leisure areas; (II) the processing steps for developing 3D models suitable for use in AR applications that makes use of Metaio¿s SDK; iii) a PD workshop method using AR that was conceived, experimented and evaluated; (iv) guidelines for using AR in a PD in order to facilitate the communication between designers and non-specialists during the conception phase of the architectural design / Doutorado / Arquitetura, Tecnologia e Cidade / Doutora em Arquitetura, Tecnologia e Cidade