Humanos virtuais são modelos computacionais de pessoas. Se necessário, podem apresentar uma aparência bastante realista, baseada em princípios fisiológicos e biomecânicos. Além disso, são capazes de comportar-se de forma autônoma e inteligente em ambientes dinâmicos, podendo apresentar até mesmo individualidade e personalidade. Humanos virtuais podem ser utilizados como atores sintéticos. Tais atores têm sido usados em uma série de aplicações com a finalidade de simular a presença de atores reais. A indústria de jogos por computador requer personagens que sejam capazes de reagir apropriadamente a eventos e circunstâncias inesperadas, e até mesmo de alterar o progresso do jogo com seus cursos de ação autônomos. Um modo natural para desenvolver tais personagens prevê o uso de técnicas de inteligência artificial, em particular aquelas relacionadas às áreas de agentes autônomos e sistemas multiagentes. Neste trabalho, propõese o uso do modelo BDI (Belief-Desire-Intention) para modelar agentes cognitivos, com a finalidade de implementar personagens animados. O modelo BDI é uma abordagem bastante conhecida e bem sucedida para o desenvolvimento de agentes autônomos em sistemas multiagentes. Trata-se de uma arquitetura poderosa para sistemas dinâmicos e complexos, nos quais agentes podem precisar agir sob informação incompleta e incorreta sobre o seu ambiente e os outros habitantes. Esta dissertação reúne um modelo articulado para animação de personagens, o qual requer a especificação de movimento em cada junta individualmente, e um interpretador para AgentSpeak(L), uma linguagem de programação orientada a agentes que implementa a arquitetura BDI. Foi desenvolvida uma interface que permite que o sistema de raciocínio de um agente, baseado em BDI, seja usado para dirigir o comportamento de um personagem em um sistema de animação. O uso de AgentSpeak(L) é uma abordagem promissora para a especificação em alto nível de animações complexas por computador. O modelo conceitual e sua implementação são apresentados em capítulos distintos. Esta separação visa simplificar a compreensão do modelo proposto, permitindo primeiro analisá-lo em um nível mais alto de abstração, para então verificar detalhes de programação. Este trabalho apresenta também duas animações 3D, usadas para ilustrar a abordagem proposta. A principal animação apresentada envolve um agente situado em um ambiente dinâmico; o agente continuamente percebe o ambiente e raciocina para determinar como agir sobre ele, baseado em seu estado mental BDI. A outra aplicação é bastante simples, mas útil para mostrar algumas questões que são relevantes para obter-se mais eficiência em programas AgentSpeak(L). / Virtual humans are computational models of people. If necessary, they can portray a very realistic appearance, based on biomechanical and physiological principles. Besides, they are able to behave in an autonomous and intelligent way in dynamic environments, and even to exhibit individuality and personality. Virtual humans can be used as synthetic actors. Such kind of actors have been used in several applications, such as games, in order to simulate the presence of real actors. The computer-game industry requires characters that are able to react appropriately to unexpected events and circumstances, and even to change the game progress with their autonomous courses of actions. A natural way for developing such characters is by the use of artificial intelligence techniques, in particular those related to the areas of autonomous agents and multi-agent systems. In this work, the use of the Belief-Desire-Intention (BDI) model for cognitive agents in order to implement animated characters is proposed. The BDI model is a well-known and successful approach for the development of autonomous agents in multiagent systems. It is a very powerful architecture for dynamic and complex systems where agents may need to act under incomplete and incorrect information on other agents and their environment. This work brings together an articulated model for character animation, which requires the specification of motion on each joint individually, and an interpreter for AgentSpeak(L), an agent-oriented programming language that implements the BDI architecture. I have developed an interface that allows the BDI-based agent reasoning system to be used for guiding the behaviour of a character in an animation system. The use of AgentSpeak(L) is a promising approach for the high-level specification of complex computer animations. The conceptual model and its implementation are presented in distinct chapters. This separation aims at simplifying the comprehension of the proposed model, allowing its analysis first at a higher abstraction level, and after that to check programming details. This work also presents two 3-D animations used to illustrate the proposed approach. The main animation presented involves an agent that is situated in a dynamic environment; the agent continuously perceives the environment and reasons on how to act upon it based on its BDI mental state. The other application is quite simple, but useful to show some issues that are relevant for obtaining better performance from AgentSpeak(L) programs.

Humanos virtuais são modelos computacionais de pessoas. Se necessário, podem apresentar uma aparência bastante realista, baseada em princípios fisiológicos e biomecânicos. Além disso, são capazes de comportar-se de forma autônoma e inteligente em ambientes dinâmicos, podendo apresentar até mesmo individualidade e personalidade. Humanos virtuais podem ser utilizados como atores sintéticos. Tais atores têm sido usados em uma série de aplicações com a finalidade de simular a presença de atores reais. A indústria de jogos por computador requer personagens que sejam capazes de reagir apropriadamente a eventos e circunstâncias inesperadas, e até mesmo de alterar o progresso do jogo com seus cursos de ação autônomos. Um modo natural para desenvolver tais personagens prevê o uso de técnicas de inteligência artificial, em particular aquelas relacionadas às áreas de agentes autônomos e sistemas multiagentes. Neste trabalho, propõese o uso do modelo BDI (Belief-Desire-Intention) para modelar agentes cognitivos, com a finalidade de implementar personagens animados. O modelo BDI é uma abordagem bastante conhecida e bem sucedida para o desenvolvimento de agentes autônomos em sistemas multiagentes. Trata-se de uma arquitetura poderosa para sistemas dinâmicos e complexos, nos quais agentes podem precisar agir sob informação incompleta e incorreta sobre o seu ambiente e os outros habitantes. Esta dissertação reúne um modelo articulado para animação de personagens, o qual requer a especificação de movimento em cada junta individualmente, e um interpretador para AgentSpeak(L), uma linguagem de programação orientada a agentes que implementa a arquitetura BDI. Foi desenvolvida uma interface que permite que o sistema de raciocínio de um agente, baseado em BDI, seja usado para dirigir o comportamento de um personagem em um sistema de animação. O uso de AgentSpeak(L) é uma abordagem promissora para a especificação em alto nível de animações complexas por computador. O modelo conceitual e sua implementação são apresentados em capítulos distintos. Esta separação visa simplificar a compreensão do modelo proposto, permitindo primeiro analisá-lo em um nível mais alto de abstração, para então verificar detalhes de programação. Este trabalho apresenta também duas animações 3D, usadas para ilustrar a abordagem proposta. A principal animação apresentada envolve um agente situado em um ambiente dinâmico; o agente continuamente percebe o ambiente e raciocina para determinar como agir sobre ele, baseado em seu estado mental BDI. A outra aplicação é bastante simples, mas útil para mostrar algumas questões que são relevantes para obter-se mais eficiência em programas AgentSpeak(L). / Virtual humans are computational models of people. If necessary, they can portray a very realistic appearance, based on biomechanical and physiological principles. Besides, they are able to behave in an autonomous and intelligent way in dynamic environments, and even to exhibit individuality and personality. Virtual humans can be used as synthetic actors. Such kind of actors have been used in several applications, such as games, in order to simulate the presence of real actors. The computer-game industry requires characters that are able to react appropriately to unexpected events and circumstances, and even to change the game progress with their autonomous courses of actions. A natural way for developing such characters is by the use of artificial intelligence techniques, in particular those related to the areas of autonomous agents and multi-agent systems. In this work, the use of the Belief-Desire-Intention (BDI) model for cognitive agents in order to implement animated characters is proposed. The BDI model is a well-known and successful approach for the development of autonomous agents in multiagent systems. It is a very powerful architecture for dynamic and complex systems where agents may need to act under incomplete and incorrect information on other agents and their environment. This work brings together an articulated model for character animation, which requires the specification of motion on each joint individually, and an interpreter for AgentSpeak(L), an agent-oriented programming language that implements the BDI architecture. I have developed an interface that allows the BDI-based agent reasoning system to be used for guiding the behaviour of a character in an animation system. The use of AgentSpeak(L) is a promising approach for the high-level specification of complex computer animations. The conceptual model and its implementation are presented in distinct chapters. This separation aims at simplifying the comprehension of the proposed model, allowing its analysis first at a higher abstraction level, and after that to check programming details. This work also presents two 3-D animations used to illustrate the proposed approach. The main animation presented involves an agent that is situated in a dynamic environment; the agent continuously perceives the environment and reasons on how to act upon it based on its BDI mental state. The other application is quite simple, but useful to show some issues that are relevant for obtaining better performance from AgentSpeak(L) programs.

Humanos virtuais são modelos computacionais de pessoas. Se necessário, podem apresentar uma aparência bastante realista, baseada em princípios fisiológicos e biomecânicos. Além disso, são capazes de comportar-se de forma autônoma e inteligente em ambientes dinâmicos, podendo apresentar até mesmo individualidade e personalidade. Humanos virtuais podem ser utilizados como atores sintéticos. Tais atores têm sido usados em uma série de aplicações com a finalidade de simular a presença de atores reais. A indústria de jogos por computador requer personagens que sejam capazes de reagir apropriadamente a eventos e circunstâncias inesperadas, e até mesmo de alterar o progresso do jogo com seus cursos de ação autônomos. Um modo natural para desenvolver tais personagens prevê o uso de técnicas de inteligência artificial, em particular aquelas relacionadas às áreas de agentes autônomos e sistemas multiagentes. Neste trabalho, propõese o uso do modelo BDI (Belief-Desire-Intention) para modelar agentes cognitivos, com a finalidade de implementar personagens animados. O modelo BDI é uma abordagem bastante conhecida e bem sucedida para o desenvolvimento de agentes autônomos em sistemas multiagentes. Trata-se de uma arquitetura poderosa para sistemas dinâmicos e complexos, nos quais agentes podem precisar agir sob informação incompleta e incorreta sobre o seu ambiente e os outros habitantes. Esta dissertação reúne um modelo articulado para animação de personagens, o qual requer a especificação de movimento em cada junta individualmente, e um interpretador para AgentSpeak(L), uma linguagem de programação orientada a agentes que implementa a arquitetura BDI. Foi desenvolvida uma interface que permite que o sistema de raciocínio de um agente, baseado em BDI, seja usado para dirigir o comportamento de um personagem em um sistema de animação. O uso de AgentSpeak(L) é uma abordagem promissora para a especificação em alto nível de animações complexas por computador. O modelo conceitual e sua implementação são apresentados em capítulos distintos. Esta separação visa simplificar a compreensão do modelo proposto, permitindo primeiro analisá-lo em um nível mais alto de abstração, para então verificar detalhes de programação. Este trabalho apresenta também duas animações 3D, usadas para ilustrar a abordagem proposta. A principal animação apresentada envolve um agente situado em um ambiente dinâmico; o agente continuamente percebe o ambiente e raciocina para determinar como agir sobre ele, baseado em seu estado mental BDI. A outra aplicação é bastante simples, mas útil para mostrar algumas questões que são relevantes para obter-se mais eficiência em programas AgentSpeak(L). / Virtual humans are computational models of people. If necessary, they can portray a very realistic appearance, based on biomechanical and physiological principles. Besides, they are able to behave in an autonomous and intelligent way in dynamic environments, and even to exhibit individuality and personality. Virtual humans can be used as synthetic actors. Such kind of actors have been used in several applications, such as games, in order to simulate the presence of real actors. The computer-game industry requires characters that are able to react appropriately to unexpected events and circumstances, and even to change the game progress with their autonomous courses of actions. A natural way for developing such characters is by the use of artificial intelligence techniques, in particular those related to the areas of autonomous agents and multi-agent systems. In this work, the use of the Belief-Desire-Intention (BDI) model for cognitive agents in order to implement animated characters is proposed. The BDI model is a well-known and successful approach for the development of autonomous agents in multiagent systems. It is a very powerful architecture for dynamic and complex systems where agents may need to act under incomplete and incorrect information on other agents and their environment. This work brings together an articulated model for character animation, which requires the specification of motion on each joint individually, and an interpreter for AgentSpeak(L), an agent-oriented programming language that implements the BDI architecture. I have developed an interface that allows the BDI-based agent reasoning system to be used for guiding the behaviour of a character in an animation system. The use of AgentSpeak(L) is a promising approach for the high-level specification of complex computer animations. The conceptual model and its implementation are presented in distinct chapters. This separation aims at simplifying the comprehension of the proposed model, allowing its analysis first at a higher abstraction level, and after that to check programming details. This work also presents two 3-D animations used to illustrate the proposed approach. The main animation presented involves an agent that is situated in a dynamic environment; the agent continuously perceives the environment and reasons on how to act upon it based on its BDI mental state. The other application is quite simple, but useful to show some issues that are relevant for obtaining better performance from AgentSpeak(L) programs.

在3D遊戲中，讓虛擬角色能夠在場景中自主的和使用者進行即時互動，一直是一個非常有挑戰性的問題。過去在此方面的相關研究雖然為數不少，但大多數的研究不是用效能來換取角色動作的規劃品質，就是屈就於效能而決定犧牲品質，能妥善的在兩者之間取得平衡的系統並不常見。本論文所提出的系統，便是一個能在兩者之間取得不錯平衡的角色動作規劃器。我們的規劃器會根據使用者的操作命令來預測角色未來可行的行動空間，並搭配時間預算的概念，將這些預測結果儲存在一種稱為可行動作樹的資料結構，從這些預測結果中搜尋出最符合使用者操作要求的角色動作。我們利用這個規劃器實作了兩種不同的應用，並測試了它們的效能。我們相信這個運動模組能實用在一般如遊戲的即時動畫環境中，提昇動畫角色的互動性與動畫品質。 / Allowing a virtual character to interact with the user autonomously in a 3D game has been a challenging problem for long. There has been much research in this direction but most of them have to trade interactivity of control with the quality of the generated motions or the other way. It is rare to see a system that can find a good balance between these two factors. In this thesis, we propose an interactive system consisting of a motion planner aiming to find a good balance between these two factors. Our planner attempts to predict the feasible motion space in the near future according to user commands. We use the concept of time-budgeted computing to maintain a data structure called Feasible Motion Tree representing the feasible motion space. This tree is maintained in an incremental fashion and is used to select the most appropriate motion clip when the current motion clip comes to the end. We have used this motion planning module to implement two different applications and verify its efficacy and efficiency. We believe that this motion planning module can be used in a real-time virtual environment, such as a game, for the improvement of the interactivity and the quality of motion control.

智慧型手機的用途已從語音溝通延伸轉變為多功能導向的的生活工具。目 前多數的智慧型手機均具備攝影鏡頭,而此模組更已被公認為基本的標準 配備。使用者透過手機,可以輕易且自然地拍攝感興趣的物體、景色或文 字等,並且建立屬於自己的影像資料庫。在眾多的手機軟體中,旅遊類的 程式是其中一種常見整合內容與多項感測模組的應用實例。在行動平台上, 設計一個影像辨識系統服務可以大幅地協助遊客們在旅途中去瞭解、認識 知名的地標、建築物、或別具意義的物體與文字等。 然而在行動平台上的可用資源是有限的,因此想要在行動平台上開發有效 率的影像辨識系統,是頗具挑戰性的任務。如何在準確率與計算成本之間 取得最佳的平衡點往往是行動平台上開發影像辨識技術的最重要課題。 根據上述的目標,本研究擬於行動平台上設計、開發行動影像搜尋與智慧 型文字辨識系統。具體而言,我們將在影像搜尋上整合兩個全域的特徵描 述子,並針對印刷與手寫字體去開發智慧型文字辨識系統。實驗結果顯示, 在行動影像搜尋與文字辨識的效能測試部分,前三名的辨識率皆可達到的 80%。 / The roles of smart phones have extended from simple voice communications to multi-purpose applications. Smart phone equipped with miniaturized image capturing modules are now considered standard. Users can easily take pictures of interested objects, scenes or texts, and build their own image database. Travel-type mobile app is one example that takes advantage of the array of sensors on the device. A mobile image search engine can bring much convenience to tourists when they want to retrieve information regarding specific landmarks, buildings, or other objects. However, devising an effective image recognition system for smart phone is a quite challenging task due to the complexity of image search and pattern recognition algorithms. Image recognition techniques that strike a balance between accuracy and efficiency need to be developed to cope with limited resources on mobile platforms. Toward the above goal, this thesis seeks to design effective mobile visual search and intelligent character recognition systems on mobile platforms. Specifically, we propose two global feature descriptors for efficient image search. We also develop an intelligent character recognition engine that can handle both printed and handwritten texts. Experimental results show that the accuracy reaches 80% for top-3 candidates in visual search and intelligent character recognition tasks.