Esta pesquisa tem por objetivo compreender como as cores podem influenciar na usabilidade das interfaces computacionais do usuário na web, pelo deficiente de baixa visão. Para tanto, principia com uma apresentação sobre a interface computacional do usuário, relacionando-a a interação humano-computador. São levantados os fenômenos da usabilidade envolvidos nesta interação, além da conceituação das cores e suas diferentes abordagens; sempre considerando o usuário de baixa visão. Em seguida é apresentado o deficiente de baixa visão, sua contextualização, suas características e necessidades. Com base nestas informações, inicia-se o processo de discussão em torno da inclusão através da web, trazendo para este universo, os deficientes em questão, as tecnologias assistivas e a acessibilidade. Após a fundamentação teórica é descrito como estudo de caso, um teste de usabilidade de interfaces web realizado com usuários de baixa visão a fim de gerar conhecimentos que permitam desenvolver um protótipo de interface tendo as cores como elemento principal. O protótipo desenvolvido é apresentado juntamente com o teste de usabilidade realizado com este, comprovando a contribuição das cores na usabilidade das interfaces web pelos usuários deficientes de baixa visão e respondendo ao problema desta pesquisa. Como resultado do trabalho realizado, é proposto e apresentado um modelo de cores para ser utilizado como referencial teórico na construção e readequação de interfaces computacionais de usuários de baixa visão, visando à usabilidade das interfaces na web. / The aim of this research is to understand how colors may influence the usability of computer interfaces on the web by low vision users. First, a presentation of the user computer interface is made, by comparing it to the human-computer interaction. Phenomena of the usability involved in this Interaction are elicited, as well as the conceptualization of colors and their different approaches, always taking into account the low vision user. After that, we discuss the low vision individuals, their contextualization, characteristics and needs. Based on this information, we begin the discussion about the inclusion through the web, bringing into that universe the target subjects of the present study, the disabled individuals, assistive technologies and accessibility. After the theoretical section, we describe a study case consisted of a web interfaces usability test with low vision individuals, which aimed to provide us with information that contributed for the development of an interface prototype which has colors as the principal aspect. The prototype developed is presented with the usability test conducted with it, showing the contribution of colors for the usability of web interfaces by users with low vision and answering to the problem and quest of this research. As a result of the work we have carried out, we propose and present a model of colors to be used as theoretical framework for the construction and improvement of computer interfaces by low vision users, aiming the usability of interfaces on the web.

Análise exploratória visual e simulação interativa visual são duas áreas afins, porém tratadas separadamente até o momento. 0 trabalho relatado neste texto objetivou a abordagem unificada destas duas classes de problemas, a partir da identificação de ambas com as questões de linguagens visuais, visualização de dados e de programas. A partir de estudos de casos considerados representativos destas duas classes (análise de dados multivariados populacionais, análise de dados multivariados espaciais, análise de dados univariados, estudo de campos eletromagnéticos a partir de resultados da análise de elementos finitos, simulação interativa visual de objetos animados dinamicamente e simulação interativa de sistemas discretos) é estabelecida uma classificação de entidades e atributos. Entidades são consideradas como pertencendo a três grandes classes: sistemas compostos por múltiplas entidades, objetos manufaturáveis e entidades ou fenômenos naturais, e são caracterizadas por atributos que podem ser analisados de acordo com sua natureza, o tipo dos valores que podem assumir, a natureza e dimensão do domínio no qual estão definidos. A seguir, são identificados os objetivos e tarefas no tratamento das entidades e atributos. Como objetivos considera-se observação de objetos num contexto, analise da estrutura dos objetos, analise das suas propriedades estáticas ou dinâmicas, analise comparativa de vários objetos e comunicação de informações. Tarefas básicas que servem a realização dos diversos objetivos são navegação, seleção, consulta, preparação e controle de processamento, anotação de textos e armazenamento de resultados. Esta classificação de tarefas permite a determinação das ferramentas básicas necessárias a realização tanto de analise exploratória como de simulação interativa, ambas visuais. E estabelecido um conjunto coordenado de ferramentas que permitem a realização das tarefas mencionadas com as diferentes classes de entidades. Essencial a estas classes de problemas é a representação visual a ser adotada como forma de transmissão de uma informação a respeito de uma entidade. Este aspecto é enfatizado neste trabalho; é estabelecida uma taxonomia para representações visuais, a saber, Ícones, gráficos e tabelas, diagramas e redes, modelos geométricos, mapas e seqüencias. de acordo com a informação fornecida e com o atendimento dos objetivos identificados anteriormente. Na seqüência, é proposta uma metodologia para a escolha de representações visuais baseada na classe das entidades sob estudo e nos objetivos do estudo (ou de uma face do estudo), numa primeira etapa, e na natureza dos atributos e dimensão de seu domínio, numa segunda etapa. A tese apresenta a abordagem baseada em ferramentas como paradigma básico de linguagem visual para analise exploratória e simulação interativa visual e estende o use da abordagem declarativa de visualização de programas a questão de visualização de dados. As classes de entidades reconhecidas ao longo do estudo são modeladas de acordo com a abordagem orientada a objetos: da mesma forma, o conjunto de ferramentas é organizado numa plataforma orientada a objetos. Esta plataforma é comparada, do ponto de vista funcional e considerando diferentes classes de usuários, com sistemas existentes. A estrutura proposta é, ainda, discutida como um modelo de referência para analise exploratória e simulação interativa visual. / Two related areas, visual exploratory analysis and visual interactive simulation, have been handled separately until now. This thesis gives an integrated approach to these two classes of problems, based on their relationships to visual languages, data visualization and program visualization. Case studies representing both areas like multivariate analysis of populational data, multivariate analysis of spatial data, analysis of univariate data, study of electromagnetic fields based on finite element analysis, dynamic graphical simulation and interactive visual discrete-event simulation, allow the construction of a taxonomy for entities and attributes. Entities are considered to belong to three classes: multiple-entity systems, manufacturable objects, and natural entities or phenomena. They are characterized by their attributes, which in turn are classified by nature, value types and nature and dimension of their definition domain. The goals and tasks in the study of entities and attributes are identified. Goals are observing an object in a context, analyzing an object structure, analyzing their static and dynamic properties, comparing objects or different states of objects and communicating information. Tasks are elementary procedures employed to achieve certain goals: navigation, selection, query, modification, processing control, text annotation and data storage. This classification of tasks determine the basic tools that a scientific user needs to visually explore data or conduct visual interactive simulation studies. These tools are organized as a set of interactive procedures that can be applied to visual representations of entities or their attributes. Visual representations are, of course, essential to visual exploratory analysis and visual interactive simulation, in order to precisely and adequately represent information about entities. This question is emphasized in this work. Based on the information conveyed by the several existing graphical representations as well as the goals established earlier, six classes of visual representations are considered: icons, graphs and tables, diagrams and networks, geometric models, maps, and sequences of these representations. A methodology for selecting the appropriate visual representation is then proposed, based firstly on the goals of the study and the classes of entities and attributes, and secondly on the nature and dimension of the attributes domain. This thesis presents a tool-centered approach as the paradigm for both visual exploratory analysis and visual interactive simulation. The thesis also extends the concept of declarative visualization employed for program visualization to scientific data visualization. The classes of entities identified in the case studies are modeled using the object-oriented approach; the set of tools defined here is also organized in an objectoriented framework. Our proposal is discussed as a reference model for visual exploratory analysis and visual interactive simulation.

Encontrar um modo de criar imagens fotorealísticas tem sido uma meta da Computação Gráfica por muitos anos [GLA 89]. Neste sentido, os aspectos que possuem principal importância são a modelagem e a iluminação. Ao considerar aspectos de modelagem, a obtenção de realismo mostra-se bastante difícil quando se pretende, através de técnicas tradicionais de modelagem, modelar objetos cujas formas não são bem definidas. Dentre alguns exemplos destes tipos de objetos, podem-se citar fogo, fumaça, nuvens, água, etc. Partindo deste fato, Reeves [REE 83] introduziu uma técnica denominada sistemas de partículas para efetuar a modelagem de fogo e explosões. Um sistema de partículas pode ser visto como um conjunto de partículas que evoluem ao longo do tempo. Os procedimentos envolvidos na animação de um sistema de partículas são bastante simples. Basicamente, a cada instante de tempo, novas partículas são geradas, os atributos das partículas antigas são alterados, ou estas partículas podem ser extintas de acordo com certas regras pré-definidas. Como as partículas de um sistema são entidades dinâmicas, os sistemas de partículas são especialmente adequados para o uso em animação. Ainda, dentre as principais vantagens dos sistemas de partículas quando comparados com as técnicas tradicionais de modelagem, podem-se citar a facilidade da obtenção de efeitos sobre as partículas (como borrão de movimento), a necessidade de poucos dados para a modelagem global do fenômeno, o controle por processos estocásticos, o nível de detalhamento ajustável e a possibilidade de grande controle sobre as suas deformações. Entretanto, os sistemas de partículas possuem algumas limitações e restrições que provocaram o pouco desenvolvimento de algoritmos específicos nesta área. Dentre estas limitações, as principais são a dificuldade de obtenção de efeitos realísticos de sombra e reflexão, o alto consumo de memória e o fato dos sistemas de partículas possuírem um processo de animação específico para cada efeito que se quer modelar. Poucos trabalhos foram desenvolvidos especificamente para a solução destes problemas, sendo que a maioria se destina à modelagem de fenômenos através de sistemas de partículas. Tendo em vista tais deficiências, este trabalho apresenta métodos para as soluções destes problemas. É apresentado um método para tornar viável a integração de sistemas de partículas em ambientes de Ray Tracing, através do uso de uma grade tridimensional. Também, são apresentadas técnicas para a eliminação de efeitos de aliasing das partículas, assim como para a redução da quantidades de memória exigida para o armazenamento dos sistemas de partículas. Considerando aspectos de animação de sistemas de partículas, também é apresentado uma técnica de aceleração para a detecção de colisões entre o sistema de partículas e os objetos de uma cena, baseada no uso de uma grade pentadimensional. Aspectos relativos à implementação, tempo de processamento e fatores de aceleração são apresentados no final do trabalho, assim como as possíveis extensões futuras e trabalhos sendo realizados. / Finding a way to create photorealistic images has been a goal of Computer Graphics for many years [GLA 89]. In this sense, the aspects that have main importance are modeling and illumination. Considering aspects of modeling, the obtention of realism is very difficult when it is intended to model fuzzy objects using traditional modeling techniques. Among some examples of these types of objects, fire, smoke, clouds, water, etc. can be mentioned. With this fact in mind, Reeves [REE 83] introduced a technique named particle systems for modeling of fire and explosions. A particle system can be seen as a set of particles that evolves over time. The procedures involved in the animation of particle systems are very simple. Basically, at each time instant, new particles are generated, the attributes of the old ones are changed, or these particles can be extinguished according to predefined rules. As the particles of a system are dynamic entities, particle systems are specially suitable for use in animation. Among the main advantages of particle systems, when compared to traditional techniques, it can be mentioned the facility of obtaining effects such as motion blur over the particles, the need of few data to the global modeling of a phenomen, the control by stochastic processes, an adjustable level of detail and a great control over their deformations. However, particle systems present some limitations and restrictions that cause the little development of specific algorithms in this area. Among this limitations, the main are the difficulty of obtention of realistic effects of shadow and reflection, the high requirement of memory and the fact that particle systems need a specific animation process for each effect intended to be modeled. Few works have been developed specifically for the solution of these problems; most of them are developed for the modeling of phenomena through the use of particle systems. Keeping these deficiencies in mind, this work presents methods for solving these problems. A method is presented to make practicable the integration of particle systems and ray tracing, through the use of a third-dimensional grid. Also, a technique is presented to eliminate effects of aliasing of particles, and to reduce the amount of memory required for the storage of particle systems. Considering particle systems animation, a technique is also presented to accelerate the collision detection between particle systems and the objects of a scene, based on the use of a fifth-dimensional grid. Aspects related to the implementation, processing time and acceleration factors are presented at the end of the work, as well as the possible future extensions and ongoing works.

A fabricação de peças mecânicas por usinagem tornou-se mais versátil com o uso de máquinas-ferramentas com Comando Numérico Computadorizado. Este recurso permitiu a obtenção de superfícies de geometria mais complexa, extremamente difíceis de se fabricar com máquinas convencionais. A tarefa de escrever os programas CNC para usinar tal geometria também não é fácil, sendo necessário recursos auxiliares para alcançar este objetivo. O embasamento para utilização desta tecnologia passa inicialmente pelos conceitos e fundamentos de máquinas-ferramentas com CNC, programação CNC e modelagem geométrica de superfícies. Na elaboração deste estudo foram analisados vários relatos sobre sistemas de geração de programas CNC, tipos de trajetórias de ferramentas, otimização de programas CNC, reconhecimento de forma e sistemas de simulação e verificação. Desta análise foi estruturada uma estratégia para realização deste trabalho, que trata da implementação de um sistema de geração de programas CNC para máquinas de 3 eixos, destinado a superfícies de forma livre. O software admite modelos de superfícies criadas em um modelador na forma paramétrica Bézier e gera segmentos de programa CNC para usiná-las em duas etapas: desbaste e acabamento. Do modelo paramétrico são geradas duas poligonalizações para estas duas etapas. A primeira, de menor resolução, é usada para a operação de desbaste, para seleção de ferramentas e para determinação das inclinações da superfície, dados necessários para a operação posterior. A segunda, de maior resolução, oferece melhores condições de aproximação da superfície paramétrica e permite a geração da trajetória usada no acabamento. A etapa de desbaste, destinada à remoção do excesso de material da peça, é realizada com uma ferramenta de extremidade cilíndrica trabalhando em vários planos de corte. Cada plano é usinado através de movimentos em ziguezague, e posteriormente faz-se uma trajetória equidistante ao contorno das cavidades ou protrusões existentes. Já a etapa de acabamento, que visa conferir a forma e dimens5o desejadas à peça, é realizada com uma ferramenta de extremidade esférica trabalhando em ziguezague por toda a superfície. Nesta etapa, são determinados espaçamentos diferenciados entre os movimentos da ferramenta, segundo as inclinações da superfície. Desta forma, consegue-se uma redução no número de comandos, sem perder em qualidade. Três casos são apresentados, sendo o primeiro, uma superfície formada por toda cavidade e uma protrusão, o segundo, uma cavidade e o terceiro uma protrusão. O primeiro caso apresenta todos os passos executados nestas etapas consideradas. Os demais apresentam os resultados obtidos. Para verificar o programa CNC gerado foi implementado um simulador que confere o resultado obtido com a superfície modelada na forma paramétrica. Este simulador também tem um funcionamento diferenciado para cada etapa de usinagem e confere uma boa precisão a peça acabada. Os resultados demonstram a eficiência do sistema quanto à sua rapidez e também quanto à forma da peça. Em função das resoluções consideradas nos sistemas de geração e de simulação, encontrou-se um erro entre a superfície paramétrica e a superfície simulada. Conclui-se que a utilização de maior resolução para a geração da trajetória da ferramenta na etapa de acabamento é decisiva para a redução do erro encontrado comparando o modelo paramétrico com a superfície simulada. / Manufacturing of mechanical pieces by machining became more versatile with the use of tool machines equipped with Computerized Numerical Control. This resource allows more complex geometry surfaces, which are very difficult of manufacture with conventional machines. Writing of CNC programs for machining such geometry is also not easy, demanding further resources to fulfill this goal. Basics of using this tecnology includes concepts and fundamentals of CNC tool machines, CNC programming and geometrical modeling of surfaces. In this dissertation, it were analysed several reports of CNC tool path generation systems, tool path types, CNC program optimization, form recognition and simulation and verification systems. From this analysis, it was designed a strategy to prepare this dissertation, whose main purpose was to implement a CNC program generation system for 3 axis machines for free-form surfaces. The software admits surface models designed in a modeler using Bezier parametric form and generates segments of CNC programs for machining in two stages: rough and finishing. From the parametric model, two poligonalizations are generated for these stages. The first, of lower resolution, is used for a rough operation, for tools selection and for determination of surface inclinations, which ares necessary data for later operations. The second poligonalization, of greater resolution, offers better conditions of aproximation to the parametric surface and allows the generation of the tool path used in finishing. The rough stage, used to remove excess of material in this piece, is realized with a cylindrical end cutter working in several cutting planes. Every plane is machined in zigzag movements and later is done a tool path with constant offset with the existent cavity or protrusions. The finishing stage, whose goal is to give the desirable form and dimension to the piece, is done with a ball-end cutter, working in zigzag upon the whole surface. In this stage, no equal distances are determined betwen the tool movements according to surface inclinations. Thus, a reduction in the number of commands is obtained without loss of quality. Three cases are presented, where the first one is a surface formed by a cavity and a protrusion, the second one is a cavity, and the third one is a protrusion The first case is completely presented with all the steps. In the others cases, results are given. In order to evaluate the generated CNC program, it was implemented a simulator that checks the results with the modeled surface. This simulator uses different approaches in each stage of machining and gives a good precision to piece finishing. The results demonstrate the system eficiency as to speed, performance and also to form. On account of resolutions considered in the generation system and in simulation, errors were found between the parametric and the simulated surfaces. Comparing the parametric model with the simulated surface, it is clear that the use of greater resolution during the generation of the tool path in the finishing stage is decisive to reduce the errors.

A simulação de articulações baseada em anatomia, além de melhorar o realismo de animações do corpo humano na área da computação gráfica, tem se tornado uma importante ferramenta no auxílio ao diagnóstico médico e nas estimativas de resultados pósoperatórios, simplificando e melhorando o planejamento cirúrgico. Entretando, para uso efetivo em aplicações médicas, é necessário modelar as articulações de acordo com individualidades de cada paciente. Neste contexto, este trabalho propõe um modelo do conjunto de articulações temporomandibulares (ATMs) baseado em anatomia, modelo esse construído a partir de dados reais que representam a geometria e o movimento mandibular de um paciente normal. A modelagem aqui proposta apresenta uma topologia de duas juntas interdependentes, de maneira que o objeto geométrico que representa a mandíbula é associado a mais de uma junta. O modelo geométrico foi obtido de um indivíduo com ATM normal. O modelo padrão de como a ATM se movimenta é obtido a partir de cinemática inversa aplicada aos pontos da curva incisal capturada do mesmo indivíduo. Para reproduzir o movimento da mandíbula, a simulação trata as colisões entre os ossos da mandíbula e do crânio, facilitando, desta maneira, o entendimento de como forma e função interagem neste complexo sistema. Todas as fases da modelagem foram verificadas usando dados reais. Um modelo como este tem um grande potencial de prover dados úteis para médicos e dentistas realizarem diagnóstico de patologias e planejamento de cirurgias. O modelo foi usado para analisar como a forma e função são relacionadas nos movimentos de depressão e elevação da mandíbula e na mastigação. É apresentada também a aplicação do mesmo modelo de movimento da ATM para diferentes modelos de mandíbulas e maxilas, representando diferentes pessoas e diferentes patologias. Para atingir este objetivo, a malha do crânio padrão foi modificada manualmente para simular patologias conhecidas. Além disso, foram usados dados reais advindos de análises cefalométricas para modificar o modelo geométrico original com o intuito de representar a morfologia de pessoas diferentes sem submetê-las a exames de tomografia. / Beyond improving the realism of human body animation in entertainment graphics applications, the simulation of anatomical joints has become an important tool in aiding medical diagnosis as well as in the estimation of postoperative results, simplifying and improving surgical planning. However, for effective use in such medical applications, it is necessary to model the articulation in accordance with specificities of each patient. In this context, this work proposes a model of the temporomandibular joints (TMJs) set based on anatomy and built from real data representing geometry and movement of a normal patient. The model proposed here presents a topology of interdependent joints in such way that the geometric object that represents the jaw is associated to more than one joint. A geometric model of the skull was obtained from an individual with a normal TMJ. The basic model of how TMJ moves is obtained from inverse kinematics applied to the points of the incisal motion path captured from the same individual. To actually reproduce the movement of the mandible, the simulation treats the collision between the bones of the jaw and skull, facilitating the understanding of how form and function interact in this complex system. All phases of the modeling process were checked using real data. A model like this has a great potential to provide physicians and dentists with useful data for diagnosis and surgery planning. We use our model to analyze how form and function are closely related in the movements of opening and closing the mouth as well as mastication. We also show how the same model of TMJ movement can be applied to different mandible-maxilla models, representing different people and different pathologies. To accomplish that we manually modified the standard skull to simulate different, well-know pathologies but also used real data from cefalometric analysis to tailor our geometric model to represent skull morphology of different people without submitting them to computer tomography exams.

Dada uma biblioteca com milhares de vídeos de histeroscopias diagnósticas, sobre a qual deseja-se realizar consultas como "retornar imagens contendo miomas submucosos" ou "recuperar imagens cujo diagnóstico é pólipo endometrial". Este é o contexto deste trabalho. Vídeos de histeroscopias diagnósticas são usados para avaliar a aparência do útero e são importantes não só para propósitos de diagnóstico de doenças mas também em estudos científicos em áreas da medicina, como reprodução humana e estudos sobre fertilidade. Estes vídeos contêm uma grande quantidade de informação, porém somente um número reduzido de quadros são úteis para propósitos de diagnósticos e/ou prognósticos. Esta tese apresenta um método para identificar automaticamente a informação relevante em vídeos de histeroscopias diagnósticas, criando um sumário do vídeo. Propõe-se uma representação hierárquica do conteúdo destes vídeos que é baseada no rastreamento de pontos geometricamente consistentes através da seqüência dos quadros. Demonstra-se que esta representação é uma maneira útil de organizar o conteúdo de vídeos de histeroscopias diagnósticas, permitindo que especialistas possam realizar atividades de browsing de uma forma rápida e sem introduzir informações espúrias no sumário do vídeo. Os experimentos indicam que o método proposto produz sumários compactos (com taxas de redução de dados em torno de 97.5%) sem descartar informações clinicamente relevantes. / Given a library containing thousands of diagnostic hysteroscopy videos, which are only indexed according to a patient ID and the exam date. Usually, users browse through this library in order to obtain answers to queries like retrieve images of submucosal myomas or recover images whose diagnosis is endometrial polyp. This is the context of this work. Specialists have been used diagnostic hysteroscopy videos to inspect the uterus appearance, once the images are important for diagnosis purposes as well as in medical research fields like human reproduction. These videos contain lots of information, but only a reduced number of frames are actually useful for diagnosis/prognosis purposes. This thesis proposes a technique to identify clinically relevant information in diagnostic hysteroscopy videos, creating a rich video summary. We propose a hierarchical representation based on a robust tracking of image points through the frame sequence. We demonstrate this representation is a helpful way to organize the hysteroscopy video content, allowing specialists to perform fast browsing without introducing spurious information in the video summary. The experimental results indicate that the method produces compact video summaries (data-rate reduction around 97.5%) without discarding clinically relevant information.

Segundo Thalmann em 1996, animação é a visualização da variação do estado de objetos em relação ao tempo. A meta principal da animação modelada por computador é sintetizar o efeito desejado de movimento que é uma mistura de fenômenos naturais, percepção e imaginação. O sistema de animação deve providenciar ferramentas de controle de movimento para traduzir os desejos do usuário na linguagem do sistema. O controle dos movimentos de uma animação pode ser dividido em duas classes de algoritmos: a classe intencional, dirigida aos aspectos de controle em alto nível, onde as intenções de uma animação são expressas e a classe concreta, dirigida aos aspectos específicos de animação de objetos. A relação hierárquica destas classes favorece a implementação de um motor de animação usando camadas de abstração. Uma das abordagens atuais para a construção de um motor de animação para atores humanóides é um sistema implementado em camadas. A camada inferior lida com os movimentos individuais das articulações. As intermediárias são responsáveis por encapsular conjuntos de movimentos que atuam como tarefas simples. O encapsulamento destas tarefas é feito por camadas superiores que lidam com ações sensíveis ao ambiente. Por fim, a camada de mais alto nível atua no nível cognitivo onde um mecanismo dotado de capacidade de raciocínio comanda ações aos atores de acordo com as informações do contexto e também de acordo com as intenções, crenças e desejos dos atores. Este trabalho visa analisar uma proposta de implementação de um motor de animação para simular o comportamento de atores humanóides, gerando animações em três dimensões via World Wide Web. Dois modelos de animação baseados no formalismo AFS (Autômato Finito com Saída) que lidam com camadas específicas de abstração de um sistema de animação serão apresentados. O modelo AGA-J é uma extensão do modelo AGA para lidar com a classe concreta de movimentos de atores humanóides em 3D e serve como camada de fundação para outros modelos. O modelo AGA gera sequências animadas a partir de um conjunto de AFS que representam os atores da animação e um conjunto de fitas de entrada que determinam os comportamentos dos atores. O alfabeto de saída é representado por imagens e efeitos sonoros e a animação se dá pela sequência das saídas dos autômatos. O modelo AGA-T é um modelo orientado a tarefas, baseado em autômatos probabilísticos e eventos. Este modelo atua como uma camada de nível superior sobre o AGA-J, e foi projetado para lidar com alguns aspectos da classe intencional, sobretudo o encapsulamento de movimentos através de tarefas. O formalismo de AFS foi escolhido para a construção dos modelos porque propicia muitas características importantes: saída configurável através da análise da fita de saída; reusabilidade pelo fato de vários atores poderem usar o mesmo AFS; e recuperação de informação, observando o estado atual dos autômatos dos atores que compõem a animação. / According to Thalmann in 1996, animation is the visualization of changings on object states during time. The first goal of computer animation is to synthesize the desired motion effect that is a mix of natural phenomena, perception and imagination. An animation system must provide motion control tools to translate the user intentions into the system language. The motion control can be divided in two classes of algorithms: the intentional class, directed towards the high-level control aspects where the animation intentions are expressed; and the concrete class, which deals with specific aspects of object animation. The hierarchical relationship between these two classes benefits the implementation of an animation engine based on abstraction layers. One recent approach for building an animation engine to represent humanoid actors is a system implemented in layers. The lowest layer deals with individual joint movements, while the middle layers are responsible for encapsulating a set of movements acting as simple tasks. The task encapsulation is performed by high-level layers dealing with environment sensitive actions. Finally, the highest-level layer acts in the cognitive level, where a reasoning mechanism commands actions to the actors according to the context information, the beliefs, desires and intentions of the actors. This work explores an implementation proposal of an animation engine for simulating the behavior of humanoid actors, generating 3D animations to theWorld Wide Web. Two animation models based on the Finite Automata with Output formalism that deal with specific abstraction layers of an animation system will be presented. The AGA-J model is an extension of the AGA model for dealing with the concrete class of 3D movements of humanoid actors and it suits as a foundation layer for other models. The AGA model generates animated sequences by a set of Finite Automata with Output that implements the animation actors and a set of input tapes which determines the behavior of the actors. The output alphabet is represented by images, and sound effects, and the animation is produced by the sequence of the automata output. The AGA-T model is a task-oriented model, based on probabilistic automata and events. This model acts as a high-level layer over the AGA-J, and it was designed for dealing with some aspects of the intentional class, mainly the movement encapsulation by tasks. The Finite Automata with Output formalism was chosen for model construction because it provides many important features: adaptable output by analysis of output tape; reusability by the fact of many actors can use the same automaton; and information retrieval by observation of current state of the automata composing the animation.

A simulação do movimento de humanos virtuais em mundos sintéticos é necessária a áreas tais como: jogos eletrônicos, filmes, ambientes virtuais colaborativos como Second Life R , simulação de pedestres, sistemas de treinamento e simulação de evacuações em situações de emergência. Contudo, mesmo sendo um importante tópico de pesquisa desde a década de 70, a simulação de comportamentos para personagens virtuais ainda é um desafio. O principal objetivo deste trabalho é estender a técnica proposta por Dapper et al. (DAPPER, 2007) onde foi apresentado um planejador de movimento para humanos virtuais que fornece trajetórias suaves e dependentes de parâmetros individuais dos agentes, permitindo a navegação de grupos de forma mais eficiente. Neste trabalho, é proposto um algoritmo para controlar o movimento de grupos em ambientes interativos e uma estratégia para manter a formação durante o deslocamento. O método é baseado em campos potenciais, ou seja, na solução numérica de problemas de valores de contorno envolvendo a equação de Laplace. O método proposto, é composto de duas camadas. Na primeira camada, um mapa para o controle do grupo é criado para possibilitar o controle de cada indivíduo, enquanto que na segunda camada, um algoritmo de planejamento de caminho é utilizado para o movimento do grupo como um todo. A técnica proposta combina o planejamento de movimento para grupos com a navegação baseada em esboços. Os resultados mostram que a técnica é robusta e pode ser utilizada em tempo-real. / The motion simulation of the movement of virtual humans in synthetic worlds is necessary for areas such as: electronic games, movies, collaborative virtual environments such as Second Life R , pedestrian simulation, training systems, simulation of evacuations in emergency situations. However, although being an important research topic since the 70s, the simulation of behaviors for virtual characters is still a challenge. Dapper et al. (DAPPER, 2007) developed a motion planner that provides smooth trajectories dependent on the individual parameters of the agents. The main goal of this work is to extend the technique proposed by Dapper, allowing for a more efficient control and navigation of groups. In this work, an algorithm for the control of group motion in interactive environments is proposed, along with a strategy for maintaining the group formation during the motion. The method is based on potential fields, more specifically, on the numeric solution of boundary-value problems involving the Laplace equation. The proposed method has two layers. In the first layer, a map for group control is created in order to allow for the control of every individual, while in the second layer a path planning algorithm is used for the movement of the group as a whole. The proposed technique combines the planning of group movements with a sketch-based navigation. The results show that the technique is robust and can be used in real-time.

Modelos geométricos desempenham um papel fundamental em divérsas áreas, desde a indústria do entretenimento até aplicações científicas. Para reduzir o elevado custo de criação de um modelo 3D, a reutilização de modelos existentes é a solução ideal. Recuperação de modelos 3D utilizam técnicas baseadas em conteúdo (do inglês CBR) que auxiliam a busca de modelos desejados em repositórios massivos, muitos disponíveis publicamente na Internet. Pontos principais para técnicas CBR eficientes e eficazes são descritores de forma que capturam com precisão as características de uma forma 3D e são capazes de discriminar entre diferentes formas. Nós apresentamos um descritor com base na distribuição de duas características globais, extraídas de uma forma 3D, depth complexity e thickness, que, respectivamente, capturam aspectos da topologia e da geometria das formas 3D. O descritor final, chamado DCT (depth complexity and thickness histogram), é um histograma 2D invariante a translações, rotações e escalas das formas geométricas. Nós eficientemente implementamos o DCT na GPU, permitindo sua utilização em consultas em tempo real em grandes bases de dados de modelos 3D. Nós validamos o DCT com as Princeton e Toyohashi Forma Benchmarks, contendo 1815 e 10000 modelos respectivamente. Os resultados mostram que DCT pode discriminar classes significativas desses benchmarks, é rápido e robusto contra transformações de forma e diferentes níveis de subdivisão e suavidade dos modelos. / Geometric models play a vital role in several fields, from the entertainment industry to scientific applications. To reduce the high cost of model creation, reusing existing models is the solution of choice. Model reuse is supported by content-based shape retrieval (CBR) techniques that help finding the desired models in massive repositories, many publicly available on the Internet. Key to efficient and effective CBR techniques are shape descriptors that accurately capture the characteristics of a shape and are able to discriminate between different shapes. We present a descriptor based on the distribution of two global features measured on a 3D shape, depth complexity and thickness, which respectively capture aspects of the geometry and topology of 3D shapes. The final descriptor, called DCT (depth complexity and thickness histogram), is a 2D histogram that is invariant to the translation, rotation and scale of geometric shapes. We efficiently implement the DCT on the GPU, allowing its use in real-time queries of large model databases. We validate the DCT with the Princeton and Toyohashi Shape Benchmarks, containing 1815 and 10000 models respectively. Results show that DCT can discriminate meaningful classes of these benchmarks, and is fast to compute and robust against shape transformations and different levels of subdivision and smoothness.

Esta tese apresenta um novo método para interpolação de vistas em vídeos usando câmeras ao longo de um baseline baseado em uma triangulação 2D. A imagem de referência é primeiramente particionada em regiões triangulares usando informação de bordas e escala, visando colocar vértices ao longo das bordas da imagem e aumentar o número de triângulos em regiões texturadas. Um algoritmo de casamento de regiões é então usado para encontrar a disparidade inicial de cada triângulo, e uma etapa de refinamento é aplicada para mudar a disparidade nos vértices dos triângulos, gerando um mapa de disparidade linear em trechos. Uma simples etapa de pós-processamento é aplicada para conectar os triângulos com disparidade semelhante, gerando uma malha 3D relacionada a cada câmera, que são usadas para gerar novas vistas sintéticas ao longo do mesmo baseline das câmeras. Para gerar vistas com menos artefatos temporais (flickering), foi proposta uma abordagem para atualizar a malha 3D inicial dinamicamente, movendo, removendo e inserindo vértices a cada quadro baseado no fluxo óptico. Esta abordagem permite relacionar triângulos da malha ao longo do tempo, e uma combinação de Modelo Oculto de Markov, aplicado nos triângulos que persistem ao longo do tempo, com Filtro de Kalman, aplicado nos vértices, permite a geração de uma mapa de disparidade com coerência temporal. Com a abordagem proposta, o processo de gerar vistas interpoladas se reduz à trivial tarefa de renderizar uma malha poligonal, algo que pode ser feito muito rapidamente, principalmente quando placas gráficas são utilizadas. Além disso, as vistas geradas não possuem buracos, diferente de muitas técnicas de interpolação de vistas baseadas em pixels que requerem procedimentos de pós-processamento para preencher buracos. Os resultados experimentais indicam que a abordagem proposta foi capaz de gerar vistas interpoladas visualmente coerentes em vídeos desafiadores, com luz natural e movimento de câmera. Além disso, uma avaliação quantitativa usando métricas de qualidade de vídeos mostrou que as sequências de video interpoladas são melhores que abordagens competitivas. / This thesis presents a new method for video view interpolation using multiview linear camera arrays based on 2D domain triangulation. The domain of the reference image is initially partitioned into triangular regions using edge and scale information, aiming to place vertices along image edges and to increase the number of triangles in textured regions. A region-based matching algorithm is then used to find an initial disparity for each triangle, and a refinement stage is applied to change the disparity at the vertices of the triangles, generating a piecewise linear disparity map. A simple post-processing procedure is applied to connect the triangles with similar disparities, generating a full 3D mesh related to each camera (view), which are used to generate the new synthesized views along the cameras baseline. In order to generate views with less temporal flickering artifacts, we propose a scheme to update the initial 3D mesh dynamically, by moving, deleting and inserting vertices at each frame based on optical flow. This approach allows to relate triangles of the mesh across time, and a combination of Hidden Markov Models (HMMs), applied to time-persistent triangles, with the Kalman Filter, applied to vertices, so that temporal consistency can also be obtained. With the proposed framework, view interpolation reduces to the trivial task of rendering polygonal meshes, which can be done very fast, particularly when GPUs are employed. Furthermore, the generated views are hole-free, unlike most point-based view interpolation schemes that require some kind of post-processing procedures to fill holes. Experimental results indicate that our approach was able to generate visually coherent in-between interpolated views for challenging, real-world videos with natural lighting and camera movement.