Técnicas de Processamento de Imagens e de Computação Gráfica vêm sendo empregadas há bastante tempo para o diagnóstico por imagens em Medicina. Mais recentemente, aplicações baseadas em modelos anatômicos, tanto extraídos de volumes de imagens como criados com base em estudos de anatomia, despontam com força. Tais modelos visam suportar simulação de movimento e de fisiologia. Porém, para que isso se torne realidade, modelos anatômicos do corpo humano precisam ser construídos e aperfeiçoados. Entre outras funcionalidades, esses modelos devem ser capazes de representar o movimento articulado do corpo humano. O problema de modelagem das articulações já foi considerado em diversos trabalhos, principalmente em Robótica e Animação. Entretanto, esses trabalhos não levaram em conta fidelidade anatômica com profundidade suficiente para que pudessem ser utilizados em aplicações de Medicina. O principal objetivo deste trabalho, portanto, é a criação de uma estratégia de representação de articulações embasada em características anatômicas para modelagem de esqueletos humanos virtuais. Um estudo da anatomia do esqueleto humano é apresentado, destacando os tipos de articulações humanas e aspectos do seu movimento. Também é apresentado um estudo dos modelos de articulações encontrados na literatura de Computação Gráfica, e são comentados alguns sistemas de software comercial que implementam corpos articulados. Com base nesses dois estudos, procurou-se identificar as deficiências dos modelos existentes em termos de fidelidade anatômica e, a partir disso, propor uma estratégia de representação para articulações humanas que permitisse a construção de corpos humanos virtuais anatomicamente realísticos. O modelo de articulações proposto foi projetado com o auxílio de técnicas de projeto orientado a objetos e implementado no âmbito do projeto Virtual Patients. Usando as classes do modelo, foi construído um simulador de movimentos, que recebe a descrição de um corpo articulado através de um arquivo em formato XML e apresenta uma animação desse corpo. A descrição do movimento também é especificada no mesmo arquivo. Esse simulador foi utilizado para gerar resultados para verificar a correção e fidelidade do modelo articular. Para isso, um joelho virtual foi construído, seus movimentos foram simulados e comparados com outros joelhos: o modelo de outro simulador, um modelo plástico anatômico e o joelho real.

A visualização em tempo real de cenas complexas através de ambientes de rede é um dos desafios na computação gráfica. O uso da visibilidade pré-computada associada a regiões do espaço, tal como a abordagem dos Potentially Visible Sets (PVS), pode reduzir a quantidade de dados enviados através da rede. Entretanto, o PVS para algumas regiões pode ainda ser bastante complexo, e portanto uma estratégia diferente para diminuir a quantidade de informações é necessária. Neste trabalho é introduzido o conceito de Smart Visible Set (SVS), que corresponde a uma partição das informações contidas no PVS segundo o ângulo de visão do observador e as distâncias entre as regiões. Dessa forma, o conceito de “visível” ou de “não-visível” encontrado nos PVS é estendido. A informação referente ao conjunto “visível” é ampliada para “dentro do campo de visão” ou “fora do campo de visão” e “longe” ou “perto”. Desta forma a informação referente ao conjunto “visível” é subdividida, permitindo um maior controle sobre cortes ou ajustes nos dados que devem ser feitos para adequar a quantidade de dados a ser transmitida aos limites impostos pela rede. O armazenamento dos SVS como matrizes de bits permite ainda uma interação entre diferentes SVS. Outros SVS podem ser adicionados ou subtraídos entre si com um custo computacional muito pequeno permitindo uma rápida alteração no resultado final. Transmitir apenas a informação dentro de campo de visão do usuário ou não transmitir a informação muito distante são exemplos dos tipos de ajustes que podem ser realizados para se diminuir a quantidade de informações enviadas. Como o cálculo do SVS depende da existência de informação de visibilidade entre regiões foi implementado o algoritmo conhecido como “Dual Ray Space”, que por sua vez depende do particionamento da cena em regiões. Para o particionamento da cena em uma BSP-Tree, foi modificada a aplicação QBSP3. Depois de calculada, a visibilidade é particionada em diferentes conjuntos através da aplicação SVS. Finalmente, diferentes tipos de SVS puderam ser testados em uma aplicação de navegação por um cenário 3D chamada BSPViewer. Essa aplicação também permite comparações entre diferentes tipos de SVS e PVS. Os resultados obtidos apontam o SVS como uma forma de redução da quantidade de polígonos que devem ser renderizados em uma cena, diminuindo a quantidade de informação que deve ser enviada aos usuários. O SVS particionado pela distância entre as regiões permite um corte rápido na informação muito distante do usuário. Outra vantagem do uso dos SVS é que pode ser realizado um ordenamento das informações segundo sua importância para o usuário, desde que uma métrica de importância visual tenha sido definida previamente.

Estruturas de informações organizadas hierarquicamente estão presentes em muitas áreas. Pode-se citar como exemplos diagramas organizacionais, árvores genealógicas, manuais, estruturas de diretórios, catálogos de bibliotecas, etc. Na última década, várias técnicas têm sido desenvolvidas a fim de permitir a navegação em espaços de informações organizados dessa forma. Essas técnicas buscam proporcionar uma melhor percepção de alguns atributos ou fornecer mecanismos de interação adicionais que vão além da tradicional navegação com barras de rolagem ou câmeras 3D em visualização bi e tridimensional, respectivamente. Dentre as várias alternativas de representação utilizadas nas diversas técnicas para dados hierárquicos destacam-se dois grandes grupos: as que utilizam a abordagem de preenchimento do espaço e as baseadas em diagramas de nodos e arestas. Na primeira o espaço disponível para a representação da estrutura é subdividido recursivamente, de forma que cada subárea representa um nodo da hierarquia. Na segunda, os nodos são representados por figuras geométricas e os relacionamentos, por linhas. Outro critério utilizado para classificá-las é a estratégia que cada uma aplica para exibir os detalhes presentes na estrutura. Algumas técnicas utilizam o método Foco+Contexto de modo a fornecer uma representação visual inteira do espaço de informações, bem como uma visão detalhada de itens selecionados na mesma área de exibição. Outras utilizam a abordagem Visão Geral+Detalhe que possui a característica de exibir essas duas partes (conjunto total e subconjunto de interesse) em áreas separadas. O objetivo do presente trabalho é investigar a integração dessas duas abordagens a partir da proposta da técnica Bifocal Tree. Esta estrutura utiliza um diagrama de nodos e arestas e incorpora os conceitos existentes na abordagem Foco+Contexto guardando, porém uma divisão mais perceptível da visão de contexto e de detalhe. Ela introduz o uso de um segundo foco proporcionando duas áreas de visualização onde são exibidos dois sub-diagramas conectados entre si. Um corresponde à subárvore que contém o trecho da estrutura de interesse do usuário, enquanto o outro representa o contexto da hierarquia visualizada. Possui ainda alguns mecanismos de interação a fim de facilitar a navegação e a obtenção das informações exibidas na estrutura. Experimentos baseados em tarefas realizadas por usuários com a Bifocal Tree, o Microsoft Windows Explorer e o browser MagniFind foram utilizados para a avaliação da técnica demonstrando suas vantagens em algumas situações.

Este trabalho trata da geração de elipses a nível de primitivas, em dispositivos de exibição gráfica. O desenvolvimento foi embasado em uma descrição inicial das características de "hardware" dos sistemas gráficos em geral. O projeto e implementação deverão ser enquadrados no Sistema de Computação Gráfica, projeto em desenvolvimento no CPGCC, mas podem ser utilizados em qualquer sistema gráfico com geração pontual. O algoritmo de geração das elipses foi desenvolvido a partir de processos de funcionamento de analisadores diferenciais digitais interligados para geração de círculos, modificada a fim de se obter pontos a velocidade quase-constante. A implementação compreende duas partes: a montagem completa do circuito, empregando-se componentes TTL comerciais; e o projeto de um circuito integrado correspondente a um módulo da unidade operacional, ou seja, um circuito "bit-slice" para geração de circunferências. A descrição inclui as estruturas verticais e horizontais da tecnologia I2L, características do circuito padrão e técnicas de projeto para integração. / The main purpose of this work is the generation of ellipsis, as primitives, in graphic display devices. Its development is based on an initial description of the hardware features of general graphic systems. The original design and implementation will be part of the Computer Graphics System, which is being developed at CPGCC, but it can be adapted to any other Graphic System with dot generation. The algorithm for ellipsis generation was developed with basis on the functional processes of digital differential analyzers interconnected to calculate circles, but modified to provide points in almost-constant speed. The implementation activities were of two kind: one, was the complete circuit, using standard TTL components; and the other, was the design of an integrated circuit corresponding to an operating unit module, i.e., a bit-slice circuit for circle generation. The description includes vertical and horizontal structures of the I2L technology, the gate-array characteristics and design techniques for integration.

O presente trabalho descreve uma proposta para a representação geométrica de imagens. Através da subdivisão espacial adaptativa de uma imagem em triângulos, uma representação simplificada da estrutura da imagem pode ser obtida. Demonstramos que a representação gerada é adequada para aplicações como a segmentação e a compressão de imagens. O método de segmentação de imagens desenvolvido faz uso deste tipo de representação para obter resultados robustos e compactos, comparados a outros métodos existentes na literatura, e adequado para aplicações como a detecção, descrição e codificação de objetos. Utilizando uma representação geométrica semelhante a métodos de modelagem de superfícies, criamos um novo método de compressão de imagens que apresenta vantagens em relação a outros métodos existentes, em especial na compressão de imagens sem perdas.

A visualização em tempo real de cenas complexas através de ambientes de rede é um dos desafios na computação gráfica. O uso da visibilidade pré-computada associada a regiões do espaço, tal como a abordagem dos Potentially Visible Sets (PVS), pode reduzir a quantidade de dados enviados através da rede. Entretanto, o PVS para algumas regiões pode ainda ser bastante complexo, e portanto uma estratégia diferente para diminuir a quantidade de informações é necessária. Neste trabalho é introduzido o conceito de Smart Visible Set (SVS), que corresponde a uma partição das informações contidas no PVS segundo o ângulo de visão do observador e as distâncias entre as regiões. Dessa forma, o conceito de “visível” ou de “não-visível” encontrado nos PVS é estendido. A informação referente ao conjunto “visível” é ampliada para “dentro do campo de visão” ou “fora do campo de visão” e “longe” ou “perto”. Desta forma a informação referente ao conjunto “visível” é subdividida, permitindo um maior controle sobre cortes ou ajustes nos dados que devem ser feitos para adequar a quantidade de dados a ser transmitida aos limites impostos pela rede. O armazenamento dos SVS como matrizes de bits permite ainda uma interação entre diferentes SVS. Outros SVS podem ser adicionados ou subtraídos entre si com um custo computacional muito pequeno permitindo uma rápida alteração no resultado final. Transmitir apenas a informação dentro de campo de visão do usuário ou não transmitir a informação muito distante são exemplos dos tipos de ajustes que podem ser realizados para se diminuir a quantidade de informações enviadas. Como o cálculo do SVS depende da existência de informação de visibilidade entre regiões foi implementado o algoritmo conhecido como “Dual Ray Space”, que por sua vez depende do particionamento da cena em regiões. Para o particionamento da cena em uma BSP-Tree, foi modificada a aplicação QBSP3. Depois de calculada, a visibilidade é particionada em diferentes conjuntos através da aplicação SVS. Finalmente, diferentes tipos de SVS puderam ser testados em uma aplicação de navegação por um cenário 3D chamada BSPViewer. Essa aplicação também permite comparações entre diferentes tipos de SVS e PVS. Os resultados obtidos apontam o SVS como uma forma de redução da quantidade de polígonos que devem ser renderizados em uma cena, diminuindo a quantidade de informação que deve ser enviada aos usuários. O SVS particionado pela distância entre as regiões permite um corte rápido na informação muito distante do usuário. Outra vantagem do uso dos SVS é que pode ser realizado um ordenamento das informações segundo sua importância para o usuário, desde que uma métrica de importância visual tenha sido definida previamente.

Estruturas de informações organizadas hierarquicamente estão presentes em muitas áreas. Pode-se citar como exemplos diagramas organizacionais, árvores genealógicas, manuais, estruturas de diretórios, catálogos de bibliotecas, etc. Na última década, várias técnicas têm sido desenvolvidas a fim de permitir a navegação em espaços de informações organizados dessa forma. Essas técnicas buscam proporcionar uma melhor percepção de alguns atributos ou fornecer mecanismos de interação adicionais que vão além da tradicional navegação com barras de rolagem ou câmeras 3D em visualização bi e tridimensional, respectivamente. Dentre as várias alternativas de representação utilizadas nas diversas técnicas para dados hierárquicos destacam-se dois grandes grupos: as que utilizam a abordagem de preenchimento do espaço e as baseadas em diagramas de nodos e arestas. Na primeira o espaço disponível para a representação da estrutura é subdividido recursivamente, de forma que cada subárea representa um nodo da hierarquia. Na segunda, os nodos são representados por figuras geométricas e os relacionamentos, por linhas. Outro critério utilizado para classificá-las é a estratégia que cada uma aplica para exibir os detalhes presentes na estrutura. Algumas técnicas utilizam o método Foco+Contexto de modo a fornecer uma representação visual inteira do espaço de informações, bem como uma visão detalhada de itens selecionados na mesma área de exibição. Outras utilizam a abordagem Visão Geral+Detalhe que possui a característica de exibir essas duas partes (conjunto total e subconjunto de interesse) em áreas separadas. O objetivo do presente trabalho é investigar a integração dessas duas abordagens a partir da proposta da técnica Bifocal Tree. Esta estrutura utiliza um diagrama de nodos e arestas e incorpora os conceitos existentes na abordagem Foco+Contexto guardando, porém uma divisão mais perceptível da visão de contexto e de detalhe. Ela introduz o uso de um segundo foco proporcionando duas áreas de visualização onde são exibidos dois sub-diagramas conectados entre si. Um corresponde à subárvore que contém o trecho da estrutura de interesse do usuário, enquanto o outro representa o contexto da hierarquia visualizada. Possui ainda alguns mecanismos de interação a fim de facilitar a navegação e a obtenção das informações exibidas na estrutura. Experimentos baseados em tarefas realizadas por usuários com a Bifocal Tree, o Microsoft Windows Explorer e o browser MagniFind foram utilizados para a avaliação da técnica demonstrando suas vantagens em algumas situações.

Este trabalho aborda o emprego de arquiteturas paralelas para a geração realística de imagens gráficas de objetos tridimensionais, voltada para aplicações de modelagem de sólidos e animação, a tempo real. Inicialmente são apresentados os aspectos teóricos relevantes h geração de imagens de sólidos com realismo. Ap6s isso, alguns artigos sobre projetos de arquiteturas especiais para geração de imagens tridimensionais a tempo real são exemplificados e discutidos. Por fim, é apresentado o desenvolvimento do GIRTD, um projeto baseado no emprego de arquiteturas especiais para a geração de imagens de sólidos a tempo real. E dada uma ênfase especial ao projeto do DDA, responsável pelo calculo dos pixels para preenchimento rápido da imagem, com sombreamento continuo, remoção de partes ocultas e antialiasing. / This work discusses the use of parallel architecture for realistic 3-D graphic image rendering, for real-time modelling and animation systems. Initially it presents the theory related to realistic solid image generation. Then some architecture projects for real time 3-D image generation are presented and discussed. Finally the development of a real-time 3-D system for image generation, the GIRTD, is presented. A more intensive attention is given to the DDA project, which performs the pixel calculus for fast image filling with continous shading, hidden surface removal, and antialiasing.

Este trabalho trata dos aspectos que são relevantes para o projeto de interfaces de um sistema gráfico o qual visa dar subsídios para o ensino de geometria a alunos surdos. Estudou-se detalhadamente projeto de interfaces e as formas de comunicação do deficiente auditivo para que fosse possível formular conjecturas sobre qual a direção a ser seguida para se definir interfaces gráficas que utilizassem uma linguagem visual consistente e compreensível para esta comunidade. É importante a averiguação teórica deste trabalho para que a linguagem visual que o sistema utiliza não entre em conflito com outras posturas. utilização deste estudo se efetivou através de um sistema experimental onde a linguagem visual se vale da leitura complementar entre desenho e palavra para transmitir informações e onde as ações exploram desenvolvimento das estruturas do pensamento que se referem ao pensamento formal. Pensa-se que projeto de interfaces gráficas para ensino, no tocante ao desenvolvimento do pensamento formal do deficiente auditivo, não é assunto trivial. / This work deals with important aspects of interface design which might be used In a graphic system to teach geometry to deaf students. The Interface project has been studied in detail, as the communication forms of the deafness. After this, It's possible to explore the directions to go through when defining graphic interfaces to use a understandable and consistent visual language to this community. The theorethical averiguation of this work Is important to avolc compatibility problems and meaning disagreement with other system resources. This study has been applied In an experimental system where the visual language uses some complementar reading between draft and word to transmit Informations. and where actions are made to develop the thinking structures related to formal thinking. The design of graphic Interfaces to teaching, when related to the development of formal thinking of the deaf child Is considered as a non-trivial study subject.

Made available in DSpace on 2016-01-13T13:27:03Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-02-26. Added 1 bitstream(s) on 2016-01-13T13:32:22Z : No. of bitstreams: 1 000853673.pdf: 1988356 bytes, checksum: 6a081fbb2ab438fdaa1012c7766213cf (MD5) / A inserção de elementos gráficos virtuais em conteúdos digitais é cada vez mais comum em programas para televisão, cinema e internet. Tais elementos podem ser usados como uma ferramenta criativa por meio das quais novos programas podem ser baseados, podendo, ainda, reduzir o custo de produção de conteúdos digitais convencionais, uma vez que parte do cenário (ou, às vezes, todo ele) pode ser substituído por estes. A inserção destes elementos virtuais, no entanto, não é uma tarefa trivial, envolvendo tecnologias e conceitos que ainda estão em desenvolvimento. Computação gráfica, visão computacional, processamento de imagens, realidade virtual e realidade aumentada são algumas das áreas envolvidas. Os sistemas que estão sendo desenvolvidos com este propósito são denominados Estúdios Virtuais. No entanto, a utilização dos Estúdios Virtuais, além de redução de custos que podem provocar na geração de conteúdos digitais, exige uma alteração na cadeia de produção, para uma estrutura mais dinâmica e otimizada. Considerando este contexto, o presente trabalho objetivou o desenvolvimento de uma metodologia que possa ser aplicada na geração de conteúdos digitais, tendo em vista as novas características e exigências da cadeia de produção otimizada. Para testar a validade desta metodologia, realizou-se a geração de uma prova de conceito, na forma de um programa piloto, denominado Aula de Anatomia. Utilizou-se, para isto, os recursos do sistema ARSTUDIO, o qual consiste em um protótipo de estúdio virtual com realidade aumentada em desenvolvimento pelo grupo de pesquisa da UNESP/FC/FAAC. Os resultados obtidos foram promissores e indicarem a viabilidade da metodologia proposta / The inclusion of virtual graphics in digital content is increasingly common in programs for television, film and internet. Such elements may be used as a creative tool by which new programs can be based, and may also reduce the cost of producing conventional digital content, since part of the scene (or sometimes all of it) can be substituted by these. The insertion of these virtual elements, however, is not a trivial task, involving technologies and concepts that are still developing. Graphic computer, computer vision, image processing virtual reality and augmented reality are some of the areas involved. The systems being developed for this purpose are called Virtual Studio. However, the use of Virtual Studios, in addition to the cost savings that may result in the generation of digital content requires a change in the production chain, for a more dynamic and optimized structure. Considering this context, this study aimed to develop a methodology that canbe applied in the generation of digital content, in view of the new features and requirements of optimized production chain. To test the validity of this methodology, there was the generation of a proof of concept, in the form of a pilot program, called Anatomy Lesson. It was used for this, the resources of ARSTUDIO system, which consists of a vritual studio with augmented reality prototype under development by the research group of UNESP/FC/FAAC. The results were promising and confirm the applicability of the proposed methodology