A presente pesquisa tem como ponto de partida minha produção em desenho desenvolvida a partir de 2009. Observando minhas estratégias de ação busco estabelecer relações entre desenho, documentos de trabalho e processo criativo, fundamentando-as sob as diretrizes de referenciais teóricos. Assim sendo, o objeto desta pesquisa está centrado no desenho e seu processo de criação. O estudo investigou desdobramentos como o conceito do gênero paisagem aqui definido como intervenção poética para uma crônica gráfica. / This present research has as starting point my production in drawing developed from 2009. Observing my action strategies I seek to establish relationships between drawing, working documents and creative process supporting them under guidelines of theoretical referential. Therefore, the object of this research is focused on the drawing and on its creation process. The study investigated unfoldings, like concept of the landscape genre, defined here as poetic intervention for a graphical chronic.

Um dos objetivos permanentes da Computação Gráfica é a representação fiel, e por consequência realista, da aparência de objetos e cenas sintetizadas. Para objetos e cenas do Reino Vegetal pode-se dizer que houve um grande avanço nos métodos para modelagem da forma e propriedades de reflexão de elementos individuais, como folhas, e de coleções de elementos, como árvores, vegetação em geral e florestas. Por outro lado, as técnicas para modelagem de padrões visuais presentes em muitos objetos naturais do Reino Vegetal, como listras de melancias ou padrões em folhas e flores, não tem recebido a mesma atenção. O presente trabalho tem por objetivos principais o estudo de técnicas de Computação Gráfica aplicáveis ao Reino Vegetal, principalmente explorar o modelo procedural Mosaico de Clones (MClone), desenvolvido em pesquisas anteriores, para a síntese de padrões visuais familiares do Reino Vegetal. Nossos resultados mostram que, neste contexto, um modelo procedural tem vantagens sobre outras técnicas, como, por exemplo, mapeamento de texturas, pois geralmente esses padrões são necessários em grande quantidade, e, ao menos para algumas plantas, com muitas variações geométricas, a atribuição de coordenadas de textura consistentes é um desafio. Nós mostramos resultados para frutos, cactus e pequenas folhagens decorativas, que confirmam a aplicabilidade do MClone para uma ampla gama de padrões do Reino Vegetal. / There has been a lot of progress in modeling and rendering elements of our Natural World for computer graphics tasks. In the Plant Kingdom, techniques for modeling the visual patterns presented in many natural objects (such as stripes on a watermelon or spots on flowers) have advanced far less than methods for modeling the shape and reflectance properties of individual or large collections of elements (such as leaves and trees). In this work we want to explore the procedural Clonal Mosaic Model (MClone), developed in previous research, for synthesis of many familiar visual patterns from the Plant Kingdom. Our results show that in this context a procedural model has advantages over other techniques such as texture mapping, since these patterns are often needed in large quantities, and at least for some plants, with many geometric variation, assigning consistent texture coordinates is a challenge. We show results for fruits, cactus, and small decorative plants, which confirm the applicability of the MClone model for synthesis of a large group of visual patterns in the Plant Kingdom.

Seleção é uma das quatro formas fundamentais de interação em mundos virtuais. É a habilidade de especificar objectos em ambientes virtuais para ações posteriores. A literatura é rica em técnicas de seleção imediata; no entanto, esta classe de técnicas está exposta a problemas de precisão, ambiguidade e complexidade de seleção. Os problemas mencionados podem ser abordados com técnicas de seleção por: refinamento prograssivo, que consiste na redução da quantia de objetos selecionáveis através de etapas de refinamento, até que o objeto desejado seja selecionado; ou níveis de precisão, que consiste em aumentar a precisão de apontamento através da manipulação de parametros do mapeamento controle para display, assim como na combinação de abordagens de apontamentio. Níveis de precisão é uma classe de técnicas de seleção que estamos propondo neste dissertação. Neste documento também apresentamos uma pesquisa com literatura relacionada a estas duas classes de técnicas de seleção. Adicionalmente, propomos as técnicas de seleção LOP-cursor e tela de desambiguação. A primeira conta com múltiplos níveis de precisão para proporcionar maior controle sobre a posição do cursor, enquanto a segunda usa a alta resolução de entrada proporcionada pela tela sensível ao toque de disposiiticos móveis para rapidamente desambiguar a seleção de um alvo entre centenas de outros objetos. Por fim, apresentamos a metáfora de um cursor com duas pernas, uma nova abordagem para apontar duas posições distintas simultaneamente. O cursor de duas pernas é projetado para rapidamente realizar tarefas compostas, como arrastar e soltar em uma área de trabalho. Avaliações com usuários mostram que nossas abordagens são promissoras, e que o espaço de design de técnicas utilizado dispoitivos móveis pode produzir inúmeras possibilidades. Os usuários foram capazes de selecionar alvos com 0:1 de tamanho angular visual com o LOP-cursor. Em um dos experimentos, a tela de desambiguação obteve a proporção de erro < 0:01 por tentativa de seleção. Por fim, ambas as técnicas foram mais rápidas que o tradicional ray-casting para seleção de objetos pequenos, sendo sempre preferidas pelos usuários. / Selection is one of the four fundamental forms of interaction in a virtual world. It is the ability of the user to specify objects in the virtual environment for subsequent actions. The literature is rich in immediate selection techniques; however, this class of technique is exposed to problems of selection accuracy, ambiguity and complexity. These issues can be addressed using techniques of selection by: progressive refinement, which consists of reducing the amount of selectable objects through refinement steps until the desired object is selected; or levels of precision, which consists of increasing accuracy of pointing by manipulating the control-to-display parameters as well as by the combination of pointing approaches. Levels of precision is a class of selection techniques we are proposing in this dissertation. We also present a survey that comprehends literature on these two classes of selection techniques. Furthermore, we propose the LOP-cursor and the disambiguation canvas selection techniques. The first rely on multiple levels of precision to achieve very high control over the cursor position, while the second uses the high resolution of input provided by a mobile device touchscreen to quickly disambiguate a selection among hundreds of objects. Finally, we present the two-legged cursor metaphor, a novel approach for simultaneously pointing of two distinct locations. The two-legged cursor is intended to be used to quickly perform composite tasks, such as drag and drop. User evaluation shows that our approaches are promising, and that the design space of techniques using mobile devices can lead to numerous possibilities. Users were able to select targets as little as 0:1 of visual angular size with LOP-cursor. In one of its evaluations, disambiguation canvas achieved an error rate < 0:01 per selection trial. Finally, Both techniques performed faster than ray-casting for small targets, and overall they were preferred by users.

As estrategias de passes têm sido sempre de interesse para a pesquisa de futebol. Desde os inícios do futebol, os técnicos tem usado olheiros, gravações de vídeo, exercícios de treinamento e feeds de dados para coletar informações sobre as táticas e desempenho dos jogadores. No entanto, a natureza dinâmica das estratégias de passes são bastante complexas para refletir o que está acontecendo dentro do campo e torna difícil o entendimento do jogo. Além disso, existe uma demanda crecente pela deteção de padrões e analise de estrategias de passes popularizado pelo tiki-taka utilizado pelo FC. Barcelona. Neste trabalho, propomos uma abordagem para abstrair as sequências de pases e agrupálas baseadas na geometria da trajetória da bola. Para analizar as estratégias de passes, apresentamos um esquema de visualização interátiva para explorar a frequência de uso, a localização espacial e ocorrência temporal das sequências. A visualização Frequency Stripes fornece uma visão geral da frequencia dos grupos achados em tres regiões do campo: defesa, meio e ataque. O heatmap de trajetórias coordenado com a timeline de passes permite a exploração das formas mais recorrentes no espaço e tempo. Os resultados demostram oito trajetórias comunes da bola para sequências de três pases as quais dependem da posição dos jogadores e os ângulos de passe. Demonstramos o potencial da nossa abordagem com utilizando dados de várias partidas do Campeonato Brasileiro sob diferentes casos de estudo, e reportamos os comentários de especialistas em futebol. / Passing strategies analysis has always been of interest for soccer research. Since the beginning of soccer, managers have used scouting, video footage, training drills and data feeds to collect information about tactics and player performance. However, the dynamic nature of passing strategies is complex enough to reflect what is happening in the game and makes it hard to understand its dynamics. Furthermore, there exists a growing demand for pattern detection and passing sequence analysis popularized by FC Barcelona’s tiki-taka. We propose an approach to abstract passing strategies and group them based on the geometry of the ball trajectory. To analyse passing sequences, we introduce a interactive visualization scheme to explore the frequency of usage, spatial location and time occurrence of the sequences. The frequency stripes visualization provide, an overview of passing groups frequency on three pitch regions: defense, middle, attack. A trajectory heatmap coordinated with a passing timeline allow, for the exploration of most recurrent passing shapes in temporal and spatial domains. Results show eight common ball trajectories for three-long passing sequences which depend on players positioning and on the angle of the pass. We demonstrate the potential of our approach with data from the Brazilian league under several case studies, and report feedback from a soccer expert.

Algoritmos de detecção de linhas são usados em muitos campos de aplicação, tais como visão computacional e automação como base para análises mais complexas. Por exemplo, a informação de linha pode ser usada como dado de entrada para algoritmos de detecção de objetos ou mesmo para a estimativa da orientação espacial de robôs aéreos. Uma das formas de detectar linhas é através do uso de um processo de filtragem não linear chamado deWide Line Detector (WLD). Esse algoritmo é eficaz na marcação de pixels de linha em imagens em tons de cinza, separando linhas claras ou linhas escuras. Contudo, os algoritmos de detecção de linha não estão normalmente preocupados com a estimativa de largura local individual associada a um pixel. Se disponível, tal informação poderia ser explorada por algoritmos de visão computacional. Além do mais, a informação de cor também é extensivamente usada em visão computacional como um discriminante de objetos, mas o WLD não a usa. Neste Trabalho, nós propusemos a extensão do WLD para imagens em cores. Nós também desenvolvemos um novo kernel monotonicamente crescente que é mais eficiente e mais robusto para detectar linhas do que que os kernels monotonicamente decrescentes usados pelo WLD. Por fim, desenvolvemos uma maneira de obter uma estimativa de largura de linha partindo da densidade local associada a similaridade entre pixels, revertendo o processo usado pelo WLD para estimar qual kernel deve ser usado. Diversos experimentos foram realizados com o método proposto considerando diferentes parâmetros, além da comparação com o WLD tradicional, para analizar a eficácia do método. / Line detection algorithms are used by many application fields, such as computer vision and automation, as a basis for more complex analysis. For instance, line information can be used as input to object detection algorithms or even attitude estimation in flying robots. One way to detect lines is to use an isotropic nonlinear filtering procedure called the Wide Line Detector (WLD). This algorithm is effective to highlight the line pixels in gray scale images, separating dark or bright lines. However, line detection algorithms are not normally concerned with the pixel-wise estimation of thickness. If available, such information could be further explored by computer vision algorithms. Furthermore, color is extensively used in computer vision as an object discriminant, but not by the WLD. In this work, we propose the extension of the WLD to color images. We also develop a method that allows the estimation of the line width locally using only the density information and no border or center line information. Finally, we develop a new monotonically increasing kernel that is more efficient and yet effective to detect lines than the monotonically decreasing kernels used by the WLD. Finally, we devise a way ro obtain the wideline thickness from the density estimate obtained from the similarity between pixels, reverting the process used by the WLD to determine which kernel should be used. We perform several experiments with the proposed method, considering different parameters, and comparing it to the traditional WLD algorithm to assess the effectiveness of the method.

A iluminação indireta é capaz de elevar consideravelmente a qualidade visual de cenas renderizadas, mas é também uma operação custosa. Por este motivo, há muito esforço de pesquisa voltado para a renderização de iluminação indireta em tempo real. Apesar de atualmente existirem técnicas poderosas para a iluminação indireta em tempo real, elas fornecem ao artista apenas um controle grosseiro do equilíbrio entre qualidade e desempenho. Nós propomos uma Malha de Luzes Virtuais para calcular a iluminação indireta difusa numa cena, inspirados pelo uso de outras malhas auxiliares, como Malhas de Navegação e Malhas de Colisão. Uma Malha de Luzes Virtuais (MLV) é uma malha simplificada de luzes poligonais usadas para aproximar a luz refletida pela geometria real. Juntamente com a MLV, nós projetamos uma estrutura de dados de aceleração para atingir um desempenho eficiente com iluminação indireta usando uma MLV complexa. O uso da MLV apresenta algumas características vantajosas: maior controle artístico dos atributos da iluminação indireta; a possibilidade de integração com técnicas existentes como animação esquelética e geração procedural; e integração simples com ferramentas e processos de produção de arte existentes. Nossos resultados experimentais mostram que a iluminação indireta controlada por artistas é uma alternativa viável a métodos existentes. / Indirect illumination on a rendered scene can add a great deal to its visual quality, but it is also a costly operation. Therefore, a lot of research targets how to render indirect illumination in real-time. While powerful techniques for real-time indirect illumination currently exist, they provide only coarse-grained artistic control over the trade-off between quality and speed. We propose a Virtual Light Mesh to compute the scene’s diffuse indirect illumination, inspired by the use of other current auxiliary meshes such as Navigation Meshes and Collision Meshes. A Virtual Light Mesh (VLM) is a simplified mesh of polygonal lights used to approximate the light bounced by the real geometry. Together with the VLM, we design an acceleration data structure for efficient indirect illumination performance with a complex VLM. The use of VLM presents some positive properties: greater artistic control of the indirect illumination characteristics; the possibility of integration with existing techniques such as skeletal animation and procedural generation; and simple integration into existing asset production tools and pipelines. Our experimental results show that artist controlled indirect illumination is a viable alternative to existing methods.

A radiologia é especialidade médica mais informatizada, graças a difusão de protocolos e a digitalização dos processos. Com os avanços da tecnologia, o diagnóstico por imagens se mantém em constante evolução e tais mudanças nunca tiveram tanta repercussão sobre o trabalho dor profissionais de saúde como agora. Nosso desafio enquanto pesquisadores de computação é propor abordagens que facilitem o trabalho médico, instigue a colaboração e, por fim, como objetivo mais audacioso, melhore os cuidados à saúde das pessoas. Nesse contexto, esta dissertação investiga a inserção de interfaces alternativas para análise de imagens médicas diagnósticas. Ela está organizada em duas áreas principais, a primeira diz respeito ao diagnóstico móvel, desde o desenvolvimento de ferramentas que permitam o acesso a imagens digitais em ambientes com recursos limitados, até a avaliação do diagnóstico realizado nesses ambientes comparado a dispositivos tradicionais (workstations radiológicas). A segunda etapa está relacionada a visualização avançada de exames volumétricos, nesse caso investigamos a capacidade diagnóstica de visualizar em realidade virtual, bem como a qualidade das reconstruções nesse ambiente, usabilidade e desconfortos dos usuários. Toda a experimentação e desenvolvimento foi realizada sobre sistemas profissionais e validados por médicos especialistas em imagens diagnósticas. As principais contribuições referentes a aplicações móveis são técnicas para acesso eficiente a imagens médicas em ambientes com recursos limitados, como tablets e smartphones, um estudo do comportamento típico de médicos radiologistas ao utilizarem um visualizador móvel e as respectivas avaliações de usabilidade dessa aplicação. Para o diagnóstico móvel, destaca-se a alta taxa de acerto para avaliação de exames de tomografia computadorizada (TC), ressonância magnética (RM) e radiografias, quando comparado a computadores desktop. Além disso, resultados obtidos na visualização de imagens médicas em realidade virtual mostraram uma alta taxa de acerto na identificação de fraturas expostas (para imagens 3D de TC). A percepção dos radiologistas após utilizar a aplicação imersiva trouxe indicativos de quais áreas da medicina a realidade virtual pode trazer reais benefícios, como no planejamento de cirurgias, visualização de fraturas complexas, distração de pacientes em procedimentos dolorosos, entre outros. À luz dos resultados apresentados, verifica-se o potencial dos dispositivos móveis para avaliação de imagens diagnósticas, principalmente em casos de emergência, sendo fundamental para agilidade no cuidado à saúde de pacientes. A realidade virtual na radiologia tem o potencial de revolucionar as interfaces para manipulação de dados clínicos, criando uma novo paradigma de interpretação em imagens médicas diagnósticas. / Radiology is considered the most digital medical specialty because of the diffusion of protocols and the digitization of processes. With fast technological advances, the imagingbased diagnosis remains in constant evolution and such changes have never had as much repercussion on the health workers as today. Our challenge as computer scientists is to propose new approaches that facilitate medical work, instigate collaboration and, finally, as the most audacious goal, improve people’s healthcare. In such context, this thesis investigates the use of alternative interfaces for medical images analysis. Our research is organized in two main areas. The first one concerns mobile diagnosis, from the development of tools that allow access to medical images in computation environments with limited resources, to the evaluation of the diagnosis performed in these environments when compared to traditional devices (radiological workstations). The second stage is related to advanced approaches to visualize volumetric exams. In this case, we investigate the diagnostic capability of visualizing in virtual reality, as well as the quality of the reconstructions provided in such environments, usability and user discomforts. All the experimentation and development were carried out on professional systems and validated by specialists in diagnostic imaging. Techniques for efficient medical images access in environments with limited resources, such as tablets and smartphones, are the main contributions regarding mobile applications. This also includes a study of the typical behavior of radiologist physicians when using a mobile viewer and the respective usability evaluations of that application. For the mobile diagnosis, the high accuracy rate for the evaluation of computed tomography (CT), magnetic resonance imaging (MRI) and radiography when compared to desktop computers, stands out. In addition, results obtained in the virtual reality visualization showed a highly accurate rate for the identification of superficial fractures (in 3D CT studies). The radiologists perception after using the immersive application has brought indications of what areas in medicine virtual reality can bring real benefits. Examples include surgeries planning, visualization of complex fractures and distraction of patients in painful procedures, among others. In light of the presented results, the potential of the mobile devices for the evaluation of diagnostic images, mainly in cases of emergency, being fundamental for agility in the patients health care is noticeable. Virtual reality in radiology has the potential to revolutionize the interfaces for manipulation of clinical data, creating a new paradigm of interpretation in diagnostic medical images.

Esta tese de doutorado descreve um novo modelo para o acoplamento de difusão química contínua e eventos celulares discretos dentro de um ambiente de simulação biologicamente inspirado. Nosso objetivo é definir e explorar um conjunto minimalista de recursos que também são expressivos, permitindo a criação de padrões 2D complexos usando apenas poucas regras. Por não nos restringirmos a uma grade estática ou regular, mostramos que muitos fenômenos diferentes podem ser simulados, como sistemas tradicionais de reação-difusão, autômatos celulares e padrões de pigmentação de seres vivos. Em particular, demonstramos que a adição de saturação química aumenta significativamente a gama de padrões simulados usando reação-difusão, incluindo padrões que não eram possíveis anteriormente. Nossos resultados sugerem um possível modelo universal que pode integrar abordagens de formação de padrões anteriores, fornecendo nova base para experimentação e texturas de aparência realista para uso geral em Computação Gráfica. / This doctoral thesis describes a novel model for coupling continuous chemical diffusion and discrete cellular events inside a biologically inspired simulation environment. Our goal is to define and explore a minimalist set of features that are also expressive, enabling the creation of complex 2D patterns using just a few rules. By not being constrained into a static or regular grid, we show that many different phenomena can be simulated, such as traditional reaction-diffusion systems, cellular automata, and pigmentation patterns from living beings. In particular, we demonstrate that adding chemical saturation increases significantly the range of simulated patterns using reaction-diffusion, including patterns not possible before. Our results suggest a possible universal model that can integrate previous pattern formation approaches, providing new ground for experimentation and realistic-looking textures for general use in Computer Graphics.

O crescente uso das tecnologias digitais no dia-a-dia das pessoas gerou diversas mudanças de comportamento; tendências colaborativas de troca e compartilhamento de informações, ideias, conhecimentos e bens materiais passam a integrar não apenas a vida social dos usuários da internet, mas também surgem no ambiente escolar e de trabalho, mediadas por diferentes interfaces e dispositivos digitais. Nesse contexto, esta pesquisa pretende compreender como as ferramentas que surgiram a partir do uso das novas tecnologias de informação e comunicação (TICs) impulsionaram ou facilitaram a colaboração entre usuários na internet, abordando os principais aspectos e necessidades da colaboração em ambientes virtuais e relacionando-os com conhecimentos da área do design de interfaces O principal objetivo do estudo é propor elementos de interface que, integrados aos ambientes virtuais de aprendizagem (AVAs), favoreçam a realização de atividades colaborativas. Para tanto, após revisão bibliográfica e análise de similares, foi realizada uma análise das ferramentas colaborativas na interface do AVA Moodle, sob o aspecto dos mecanismos de conversação, coordenação e percepção de Preece, Rogers e Sharp (2005). Em seguida, foi aplicado um questionário com professores da área de design a respeito do uso do Moodle e/ou de demais tecnologias digitais em atividades colaborativas com os alunos. Os resultados dessa etapa foram discutidos em uma oficina com especialistas do campo de design a fim de avaliar as possibilidades de implementação de elementos gráficos e ferramentas computacionais na interface do Moodle que pudessem facilitar a colaboração entre seus usuários. Esses procedimentos elucidaram um conjunto de necessidades, requisitos, elementos e funcionalidades de interface com vistas a apoiar a colaboração em AVAs e/ou outras plataformas digitais. / The increasing use of digital technologies in people's daily lives has generated a number of behavioral changes; collaborative tendencies of exchange and sharing of information, ideas, knowledge and material goods integrate not only the social life of internet users, but also arise in the school and work environment, mediated by different interfaces and digital devices. In this sense, this research aims to understand how the tools that have emerged from the use of the new information and communication technologies (ICTs) have driven or facilitated Internet user’s collaboration, addressing the main aspects and needs of collaboration in virtual environments, relating them to interface design topics. The main objective of the study is to propose interface elements that, integrated to the interface of learning management systems (LMS), promote the accomplishment of collaborative activities To do so, after a literature review and the analysis of interfaces with collaborative functions, an analysis of Moodle's collaborative tools was carried out considering the mechanisms of conversation, coordination and awareness (PREECE; ROGERS; SHARP, 2005). Then, a questionnaire was applied with professors from the design area regarding the use of Moodle and/or other digital technologies in collaborative activities with their students. The results of this stage were discussed in a workshop with design experts, in order to evaluate the possibilities of implementing graphic elements and computational tools in Moodle's interface that could facilitate user's collaboration. These procedures have generated a set of needs, requirements, interface elements and functionalities to facilitate collaboration processes in learning management systems and/or other digital platforms.

As pessoas estão ficando cada vez mais interessadas no uso de monitores de atividade. A quantidade de dados de indivíduos disponível está ajudando na expansão e desenvolvimento de novas aplicações e projetos de visualizações para ser usados em casa, em ciência (e.g. para entender melhor o comportamento de populações) ou em governos interessados em desenvolver cidades inteligentes. Nesse trabalho é apresentada uma visualização simples e intuitiva que permite a exploração de dados pessoais por pessoas comuns. Com foco em ajudar as pessoas a compreenderem a si mesmas melhor e perceber coisas novas sobre seus dados. A visualização construída neste projeto é baseada em metáforas de calendários, relógios e mapas, além de utilizar gráficos de barra para explorar dados crus. A exploração desses dados se dá pela interação entre essas visualizações. Para avaliar o produto do trabalho são apresentados dois casos de uso onde alguns usuários tiveram a oportunidade de observar e discutir suas informações de dois pontos de vista diferente: exploração de dados pessoais para auto-aperfeiçoamento e o uso do Everyday Visualization por cientistas da saúde. Em nenhum dos casos houve treinamento. As visualizações resultantes agregam diversas fontes de dados, indo além de outros trabalhos de visualização casual e pessoal. Os resultados promissores demonstram a viabilidade de tais técnicas para visualização de dados pessoais. / People are becoming increasingly more interested in the use of activity monitors and selfimprovement. The availability of individuals’ data is also pushing the development of new applications and data visualization projects to be used at home, in science (e.g. to better understand the behavior of populations) or for governments interested in developing intelligent cities. In this work, we present an easy and intuitive set of visualizations to allow the exploration of personal data by common people. We focus on helping people to know themselves better and to make sense of their own data. Our visualizations are based on the metaphors of calendars, clocks, and maps, as well as on the use of bar charts to explore raw data. Data exploration is therefore guaranteed by the interaction between them. In order to evaluate our work we present two use cases, where few users observe and discuss the data from different points of view: the exploration of personal data for self-improvement purposes, and the use of Everyday Visualization by health scientists. Both use cases were ran without any training session. The resulting visualization aggregates several different data sources, going beyond many of the personal and casual visualization works. The promising results achieved demonstrated the viability of the use of such techniques for personal data visualizations and sense making.