This thesis deals with blobs modeling and visualizing (iso-surfaces, implicit-surfaces). It includes implementation of full-featured editor of these objects. It provides real-time operations over surfaces. The work also contains its motivation - where this modeling technique comes from, required equations and computations needed for surface rendering and algorithms used for blobs visualization.

This thesis deals with the creation of the intro with limited size. This work describes methods for reducing the size of the final application. The main part describes methods for generating graphic content and methods for its animation. It deals with creation of textures and geometry. Another part is aimed on the physical simulation of particle and elastic systems.

Dans les nouveaux protocoles thérapeutiques par voie inhalée, le dosage des particules actives reste un problème complexe qui dépend de trois principaux facteurs : leur taille, la dynamique des flux et les variations de calibre bronchique. La solution nécessite de disposer d'un modèle de distribution des gaz et aérosols administrés dans les poumons. Ventilation pulmonaire et effets du cycle respiratoire sur la dynamique des fluides deviennent deux enjeux clés de la pratique clinique.<br /><br />Dans ce contexte, le projet RNTS RMOD a pour objectif de développer un simulateur morpho-fonctionnel des voies respiratoires pour l'aide au diagnostic, au geste médico-chirurgical et à l'administration de médicaments par inhalation.<br /><br />Contribuant au projet RMOD, la recherche développée dans cette thèse propose une modélisation in-silico de la structure des voies aériennes supérieures (VAS) et proximales (VAP) à partir d'examens tomodensitométriques (TDM). L'investigation morphologique et la simulation fonctionnelle bénéficient alors de géométries 3D réelles, adaptées au patient et spécifiques des pathologies rencontrées.<br /><br />La modélisation développée fait coopérer des méthodes originales de segmentation, de construction de surface maillée et d'analyse morpho-fonctionnelle.<br /><br />La segmentation des VAP est obtenue par un schéma diffusif et agrégatif gouverné par un modèle markovien, dont l'initialisation repose sur l'opérateur de coût de connexion sous contrainte topographique. De cette segmentation, l'axe central de l'arbre bronchique est extrait de manière robuste et précise en combinant information de distance, propagation de fronts, et partition conditionnelle locale. Cet axe central est représenté sous forme d'une structure hiérarchique multivaluée synthétisant caractéristiques topologiques et géométriques de l'arbre bronchique. Une surface maillée est ensuite construite en appliquant une procédure de Marching Cubes adaptative, les paramètres des différents filtres mis en jeu étant automatiquement ajustés aux caractéristiques locales du réseau bronchique conditionnellement aux attributs de l'axe central.<br /><br />La segmentation des VAS repose sur une propagation markovienne exploitant les variations locales de densité. L'initialisation combine morphologie mathématique et information de contour afin de garantir la robustesse à la topologie. Une procédure de type triangulation de Delaunay restreinte à une surface fournit ensuite la représentation maillée des VAS. Il est établi que la topologie et la géométrie des structures complexes composant les VAS sont effectivement préservées.<br /><br />Pour permettre aux médecins de valider les modèles maillés ainsi construits, un environnement virtuel 3D convivial et interactif a été réalisé. En outre, la morphologie des voies aériennes exo- et endo-luminale est analysée de façon automatique à partir de simulations d'écoulement pour des géométries réelles.<br /><br />Enfin, une modélisation unifiée des VAP et VAS est obtenue pour la première fois. Elle démontre la pertinence des approches développées. Elle ouvre la voie à la construction de modèles in-silico complets de l'appareil respiratoire ainsi qu'aux études fonctionnelles prenant en compte les paramètres morphologiques susceptibles d'influer localement ou globalement sur la dynamique des écoulements.

Es wurde ein neues Zweifluidmodell entwickelt, um Nichtgleichgewichtseffekte in kritischen und nahkritischen Ein-komponenten-Zweiphasenströmungen von anfänglich unter-kühlten oder siedenden Fluiden durch Rohre und Düsen zu untersuchen. Das vorgeschlagene Sechs-Gleichungsmodell besteht aus den phasenbezogenen Erhaltungsgleichungen für Masse und Impuls, der Bilanzgleichung für die thermische Energie der flüssigen Phase sowie einer zusätzlichen Transport-gleichung für die volumetrische Blasenanzahl. Zur Lösung des Systems aus partiellen Differentialgleichungen wird ein semi-implizites Finite-Differenzen-Zeitschrittverfahren angewendet. Die Schließung des Gleichungssystems wird durch Einbindung thermodynamischer Beziehungen und konstitutiver Gleichungen, die den strömungsformabhängigen Impuls-, Wärme- und Stofftransport beschreiben, erreicht. Für Strömungssysteme mit spontaner Entspannungsverdampfung aus dem rein flüssigen Zustand (Flashing) werden verschiedene Keimbildungsmodelle eingesetzt, die den Anfangszustand der verzögerten Dampfbildung beschreiben. Auf diese Weise werden thermodynamische Nichtgleichgewichtszustände als Folge von Zuständen mit für die Aktivierung von Keimstellen benötigtem Energieüberschuß, eingeschränkt vorhandener Phasengrenzfläche sowie begrenzter Wärmeübertragung zwischen den Phasen betrachtet. Abweichungen vom fluid-dynamischen Gleichgewicht (Phasenschlupf) ergeben sich aufgrund unterschiedlicher Trägheitseigenschaften und verschieden stark ausgeprägter mechanischer Kopplung zwischen den Phasen. Die mit diesem Modell erhaltenen numerischen Ergebnisse stimmen gut mit experimentellen Werten für Zweiphasen-strömungen mit unterschiedlichen Eintrittsbedingungen und Kanalgeometrien überein. / A new two-fluid flow model has been developed in order to examine non-equilibrium effects in critical and near-critical one-component two-phase flows of initially subcooled or saturated fluids through pipes and nozzles. The six-equation model proposed consists of the phasic conservation equations of mass and momentum, the liquid thermal energy, and of an additional transport equation for the bubble number density. To solve for the unknowns of the system of partial differential equations, a semi-implicit finite difference time-marching method is utilized. The closure of the set of equations is accomplished by thermodynamic relationships and additional constitutive equations describing momentum transport, interphase heat, and mass transfer which account for different flow regimes. For fluid flow systems undergoing a sudden change of phase from the pure liquid state (flashing), distinct nucleation models are included to describe the initial state of delayed vapor generation. In this way thermal non-equilibrium states are considered to be the consequence of excessive energy states required to activate nucleation sites, of restricted interfacial area and limited heat transfer between the phases. Deviation from fluid-dynamic equilibrium (phasic slip) results from different inertial properties and from distinct strength of mechanical coupling between the phases. The numerical results obtained with this model agree quite well with experimental data for two-phase flows with various inlet conditions and channel geometries.

In this dissertation, I examine extracurricular music of American universities between the two World Wars and consider it as an indicator of the idealization of collegiate life. Interwar discourse at American universities demonstrated the two contrasting ideals of the older collegiate model and the more recent university model. The collegiate model was associated with ideals related to character building, a sense of community, and a common curriculum, whereas the university model was associated with social utility, research, and liberal culture. Proponents of the collegiate model idealized an older collegiate life in America. One version of this idealized collegiate life captured the popular imagination of Americans in the late nineteenth century – the vision of students developing their social skills in the extracurriculum at the expense of their intellect in the official curriculum. Various members of the university community at Stanford University, The University of Texas, and Yale University promoted this idyllic view of collegiate life in the extracurriculum. Marching bands, glee clubs, and bell instruments were thought to transmit collegiate values of community and character building. The music’s adaptation to modern trends and values, however, reveal that it did not fully adhere to an idealized image of pre-modern college life. The university communities believed that music (and sound in general) with its ability to reach listeners’ memories and emotions, was unique in its access to interior subjectivity. This belief guided university administrators to use campus sounds to instill school spirit and nostalgia. Yet the failure of certain audio memorabilia, namely the Talking Page of the Onondagan yearbook of Syracuse University and The Cactus in Sound of The University of Texas, leads us to question this assumption of special interior access. Administrators, students, and alumni all had a hand in using sounds to elicit these strong sentiments toward their university, which administrators hoped would foster increased financial support / text

Cette thèse porte sur l'extraction de représentations géométriques à partir d'images tridimensionnelles. Ces représentations ont d'importantes applications dans les domaines médicaux (examen non invasif et simulation, détection de pathologies, chirurgie assistée par ordinateur, fabrication de prothèses, etc) et biologiques (analyse des structures microscopiques et de leur fonctionnement). Deux approches peuvent être suivies~ : - Les méthodes de reconstruction discrète fournissent rapidement une représentation géométrique de ces données, mais laissent de côté l'aspect segmentation de l'image en ses constituants. Parmi ces méthodes, les plus utilisées sont~ : le marching-cubes, qui construit une surface triangulée, et le suivi de surface, qui délimite une surface digitale. En introduisant des considérations de topologie digitale, nous montrons l'équivalence de ces deux représentations. De cette manière, leurs propriétés respectives peuvent être combinées efficacement. - Les méthodes basées sur les modèles déformables réunissent les opérations de segmentation et de reconstruction en un seul processus~ : le modèle recherche les constituants de l'image en se déformant sous l'action de contraintes externes, issues de l'image, et internes, dérivées de sa structure géométrique. Les modèles existants sont souvent limités à l'extraction de formes simples. Nous proposons un modèle déformable générique, basé sur une triangulation de surface, et capable d'adapter automatiquement la topologie de sa maille aux déformations imposées à sa géométrie. Cette capacité permet au modèle d'appréhender les formes arbitrairement complexes de l'image et de les extraire de l'esquisse aux détails par une approche multi-résolution. Enfin, nous présentons l'application de ce modèle à des données biomédicales de modalités variées. Les résultats sont comparés à ceux obtenus par reconstruction discrète, puis combinés afin de tirer parti des avantages spécifiques des deux approches.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-07-06T13:51:44Z No. of bitstreams: 1 THICIANY MATSUDO IWANO - DISSERTAÇÃO PPGMAT 2005..pdf: 3751075 bytes, checksum: 2aaae3fdd115cd9f6f4b653f522d94c8 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-06T13:51:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 THICIANY MATSUDO IWANO - DISSERTAÇÃO PPGMAT 2005..pdf: 3751075 bytes, checksum: 2aaae3fdd115cd9f6f4b653f522d94c8 (MD5) Previous issue date: 2005-10 / Neste trabalho apresentamos um estudo das principais técnicas de geração de malhas poligonais, a partir de superfícies descritas matematicamente por funções implícitas,isto é, superfícies definidas pelo conjunto S = f−1(0) = {X ∈ R3 | f(X) = 0}, onde f : R3 → R e f é, pelo menos, de classe C2. Mostramos um método para obter as curvaturas gaussiana e média dessas superfícies a partir do vetor ∇f para cada ponto de S. Abordamos questões como a preservação de características geométricas e topológicas do objeto gráfico. Dentre os métodos estudados, ressaltamos o algoritmo Marching Triangles, que gera uma malha a partir de um ponto arbitrário p sobre a superfície S e um referencial local, usando a abordagem do avanço de frentes. Em sua implementação, usamos o raio de curvatura, calculado a partir da curvatura normal máxima absoluta da superfície em cada ponto p pertencente a S, para adaptar o comprimento das arestas da malha triangular à geometria local da superfície S / In this work we present a study about the main techniques of surfaces meshes generation, described by implicit functions, that is, surfaces defined by the set S = f−1(0) = {X ∈ R3 | f(X) = 0}, where f : R3 → R and f is, at least, C2. We discuss aspects involving his preservation of graphic object’s geometry and topology. As special method we cite the Marching Triangles that generates a mesh starting from an arbitrary point p on surface S and a local referencial, using advancing fronts approach. In our implementation, we use the radius of curvature, calculated from surface’s absolute maximum normal curvature in each point p in S and the triangular mesh, to adapt the edges length of the mesh to the local geometry.

This thesis discusses possibilities of accelerated 3D scene displaying in a Web browser. In more detail, it deals with WebGL standard and its use in real applications. An application for visualization of volumetric medical data based on JavaScript, WebGL and Three.js library was designed and implemented. Image data are loaded from Google Drive cloud storage. An important part of the application is 3D visualization of the volumetric data based on volume rendering technique called Ray-casting.

The main aim of the thesis is the reconstruction of three-dimensional surface from a~set of two-dimensional images. For the implementation of this application the programming language Java and its extension, that allows work with three-dimensional models, were chosen. First, viewing of three-dimensional models of two different file formats was necessary to allow. To create the three-dimensional models, the Marching Cubes algorithm was used. This algorithm is decribed theoretically in the text, description of the implementation and correction of deficiencies follows. Finally, the implementation of the inversion procedure of reconstruction of the three-dimensional surface, which is the extraction of two-dimensional images from the three-dimensional model, is described.

Generating fully 3D terrains is a dificult task, meaning that we need to store a lot of data or do a lot of computing or both. We can reduce or completly eliminate the data srorage by using a procedural approch, but this is where the problem gets realy computationaly costly and the CUDA platform comes in. CUDA kernels runinng parallely on graphic accelerators can rapidly decrease time needed for computation, allowing even these complex calculations to work in real time or even better. Finding its use in game or movie industry.