This thesis presents a 3D stereoscopic interactive fish tank system that combines the 3D stereoscopy and ¡§controller-free¡¨ components. Based on the characteristics of human vision, when seeing the objects, the left eye image and right eye image will be slightly different, one can use the intensity information and the epipolar geometry to proceed matching, and then to generate the 3D depth information. This system allows a user to use gesture to do interaction. It estimates 3D objects depth information, and uses eyes distance, distance between the user and the sensor, disparity map to calculate the virtual objects¡¦ three-dimensional coordinate, and then transforms hand and virtual objects¡¦ coordinate into the same coordinate to allow accurate interaction. The system allows users to experience the innovative multi-media interactive entertainment.

Orientador: Olimpio José Pinheiro / Banca: Hélio Augusto Godoy de Souza / Banca: Dorival Campos Rossi / Resumo: A estereoscopia é uma qualidade que nossa visão possue para vermos os objetos que nos circundam percebendo suas proporções, volume e profundidade. É uma propriedade da visão humana, que permite nos situarmos melhor no ambiente tridimensional em que vivemos. A estereoscopia é fruto de pesquisa em diversos campos teóricos, desde a engenharia, até à medicina, psicologia, comunicação e o design. Seu uso se faz no setor militar, e atualmente cada vez mais no setor industrial. Este trabalho se propõe a preencher a lacuna da bibliografia inexistente em nosso idioma, sobre os processos de aquisição, edição e exibição de material audiovisual estereoscópico. O método adotado foi a pesquisa de campo, a pesquisa bibliográfica, além de testes práticos para referendar hipóteses das formas de produção possíveis. A pesquisa tem a intenção de servir como referência para profissionais de design, comunicólogos, entusiastas, e qualquer outro profissional, que busque conhecimentos sobre as formas de produção audiovisual estereoscópica. A dissertação faz uma abordagem geral do que é a esteroscopia, a compara com outros tipos de tecnologias existentes, comenta o surgimento do cinema 3D, seus altos e baixos, e porquê a estereoscopia está resurgindo com mais força, nas mais variadas aplicações esteroescópicas, tanto para cinema, como televisão, computadores e sistemas de realidade virtual. Tentou-se abranger quase todos os equipamentos e processos existentes. Utilizaram-se ilustrações para que os leigos ou pouco conhecedores das tecnologias, possam compreender melhor o sistema e os procedimentos. / Abstract: Stereoscopy can bem defined as the quality possessed by our view so that we can see the objects around us, perceiving their proportions, volume and depth. It is a human vision property, that allows us be better adapted in the tridimensional environment in which we live. The stereoscopy is a consequence of different researches in several theoretical fields, from engineering to medicine, psychology, communication and design. It is also used in the military area and is increasingly being used in the industrial segment nowadays. The aim of this paper is to fill the lack of the non-exixisting bibliography in our own language, on the processes of aquisition, edition and displaying of the stereoscopic audio visual material. The method used was field research, bibliographic research, besides practical tests to referend on hypotheses of possible production ways. The research is aimed at serving as a reference for design and communication professionals, enthusiasts and any professional who is in search of knowledge on the ways of stereoscopic audio visual production. The general approach of this paper is on the meaning of stereoscopy, the comparison to other technologies commenting the 3D cinema coming up and why is stereoscopy arising again with more power, in its several applications, such as cinema, television, computers and visual reality systems. It was attemped to cover almost all the pieces of equipment and processes. Illustrations were used so that lay people can better understand the system and its procedures. And at last, this paper aims to make a system on information not available in our language, in such a way to contribute so that Brazilian professionals and researchers have each time more research material to use as a reference on this arising technology to help our coutry compete in this disseminating technology. / Mestre

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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Esta dissertação apresenta um aperfeiçoamento para o Sistema de Imagens Tridimensional Híbrido (SITH) que é utilizado para obtenção de uma superfície tridimensional do relevo de uma determinada região a partir de dois aerofotogramas consecutivos da mesma. A fotogrametria é a ciência e tecnologia utilizada para obter informações confiáveis a partir de imagens adquiridas por sensores. O aperfeiçoamento do SITH consistirá na automatização da obtenção dos pontos através da técnica de Transformada de Características Invariantes a Escala (SIFT - Scale Invariant Feature Transform) dos pares de imagens estereoscópicas obtidos por câmeras aéreas métricas, e na utilização de técnicas de interpolação por splines cúbicos para suavização das superfícies tridimensionais obtidas pelo mesmo, proporcionando uma visualização mais clara dos detalhes da área estudada e auxiliando em prevenções contra deslizamentos em locais de risco a partir de um planejamento urbano adequado. Os resultados computacionais mostram que a incorporação destes métodos ao programa SITH apresentaram bons resultados. / This dissertation presents an improvement of the Three-Dimensional Hybrid Imaging System (SITH) that is used to obtain a three dimensional surface relief of a particular region from the same two consecutive air frames it. Photogrammetry is the science and technology used to obtain reliable information from images acquired by sensors. Improving the automation of the SITH will consist of points obtained using the technique of Invariant Feature Transform Scale (SIFT - Scale Invariant Feature Transform) pair of stereoscopic images obtained by aerial metric cameras, and the use of means of cubic spline interpolation for smooth surfaces produced by the same three-dimensional, providing a clearer view of the details of the study area and aiding in effective prevention against landslides in hazardous locations from an urban planning appropriate. The computational results show that the incorporation of these methods to the program SITH had good results.

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Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-02-25Bitstream added on 2014-06-13T19:51:29Z : No. of bitstreams: 1 maschio_av_me_bauru.pdf: 4802271 bytes, checksum: c74514ae4a1524ccfcd416d5577fd537 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / A estereoscopia é uma qualidade que nossa visão possue para vermos os objetos que nos circundam percebendo suas proporções, volume e profundidade. É uma propriedade da visão humana, que permite nos situarmos melhor no ambiente tridimensional em que vivemos. A estereoscopia é fruto de pesquisa em diversos campos teóricos, desde a engenharia, até à medicina, psicologia, comunicação e o design. Seu uso se faz no setor militar, e atualmente cada vez mais no setor industrial. Este trabalho se propõe a preencher a lacuna da bibliografia inexistente em nosso idioma, sobre os processos de aquisição, edição e exibição de material audiovisual estereoscópico. O método adotado foi a pesquisa de campo, a pesquisa bibliográfica, além de testes práticos para referendar hipóteses das formas de produção possíveis. A pesquisa tem a intenção de servir como referência para profissionais de design, comunicólogos, entusiastas, e qualquer outro profissional, que busque conhecimentos sobre as formas de produção audiovisual estereoscópica. A dissertação faz uma abordagem geral do que é a esteroscopia, a compara com outros tipos de tecnologias existentes, comenta o surgimento do cinema 3D, seus altos e baixos, e porquê a estereoscopia está resurgindo com mais força, nas mais variadas aplicações esteroescópicas, tanto para cinema, como televisão, computadores e sistemas de realidade virtual. Tentou-se abranger quase todos os equipamentos e processos existentes. Utilizaram-se ilustrações para que os leigos ou pouco conhecedores das tecnologias, possam compreender melhor o sistema e os procedimentos. / Stereoscopy can bem defined as the quality possessed by our view so that we can see the objects around us, perceiving their proportions, volume and depth. It is a human vision property, that allows us be better adapted in the tridimensional environment in which we live. The stereoscopy is a consequence of different researches in several theoretical fields, from engineering to medicine, psychology, communication and design. It is also used in the military area and is increasingly being used in the industrial segment nowadays. The aim of this paper is to fill the lack of the non-exixisting bibliography in our own language, on the processes of aquisition, edition and displaying of the stereoscopic audio visual material. The method used was field research, bibliographic research, besides practical tests to referend on hypotheses of possible production ways. The research is aimed at serving as a reference for design and communication professionals, enthusiasts and any professional who is in search of knowledge on the ways of stereoscopic audio visual production. The general approach of this paper is on the meaning of stereoscopy, the comparison to other technologies commenting the 3D cinema coming up and why is stereoscopy arising again with more power, in its several applications, such as cinema, television, computers and visual reality systems. It was attemped to cover almost all the pieces of equipment and processes. Illustrations were used so that lay people can better understand the system and its procedures. And at last, this paper aims to make a system on information not available in our language, in such a way to contribute so that Brazilian professionals and researchers have each time more research material to use as a reference on this arising technology to help our coutry compete in this disseminating technology.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Esta dissertação apresenta um aperfeiçoamento para o Sistema de Imagens Tridimensional Híbrido (SITH) que é utilizado para obtenção de uma superfície tridimensional do relevo de uma determinada região a partir de dois aerofotogramas consecutivos da mesma. A fotogrametria é a ciência e tecnologia utilizada para obter informações confiáveis a partir de imagens adquiridas por sensores. O aperfeiçoamento do SITH consistirá na automatização da obtenção dos pontos através da técnica de Transformada de Características Invariantes a Escala (SIFT - Scale Invariant Feature Transform) dos pares de imagens estereoscópicas obtidos por câmeras aéreas métricas, e na utilização de técnicas de interpolação por splines cúbicos para suavização das superfícies tridimensionais obtidas pelo mesmo, proporcionando uma visualização mais clara dos detalhes da área estudada e auxiliando em prevenções contra deslizamentos em locais de risco a partir de um planejamento urbano adequado. Os resultados computacionais mostram que a incorporação destes métodos ao programa SITH apresentaram bons resultados. / This dissertation presents an improvement of the Three-Dimensional Hybrid Imaging System (SITH) that is used to obtain a three dimensional surface relief of a particular region from the same two consecutive air frames it. Photogrammetry is the science and technology used to obtain reliable information from images acquired by sensors. Improving the automation of the SITH will consist of points obtained using the technique of Invariant Feature Transform Scale (SIFT - Scale Invariant Feature Transform) pair of stereoscopic images obtained by aerial metric cameras, and the use of means of cubic spline interpolation for smooth surfaces produced by the same three-dimensional, providing a clearer view of the details of the study area and aiding in effective prevention against landslides in hazardous locations from an urban planning appropriate. The computational results show that the incorporation of these methods to the program SITH had good results.

This master’s thesis deals with the fundamentals of machine vision application and its practical implementation. The research part is focused on the basic possibilities of image acquisition and image processing in different dimensions. The practical part describes the design of the dimension control algorithm using a 3D camera. This algorithm is then implemented in a single-purpose machine for optical dimension control.

Le sentiment de présence, but ultime de la réalité virtuelle, peut être atteint en stimulant ces quatre "piliers" que sont l'immersion, l'interaction, le maintien de la boucle action-perception et les émotions. Notre objectif est de proposer des méthodes visant à améliorer ce sentiment en s'intéressant plus particulièrement à la perception visuelle. Dans cette optique, nous proposons tout d'abord une solution appliquant le rendu stéréoscopique sur carte graphique. Traditionnellement effectué en deux passes, ce rendu se fait maintenant en une passe, grâce aux shaders et au regroupement de certaines phases de calculs. Nous étendons ce processus de rendu aux tout récents écrans auto-stéréoscopiques nécessitant plus de deux vues, améliorant d'autant plus les temps de calcul. Pour assurer l'immersion et l'interaction, voire l'émotion, nous avons aussi cherché à diminuer la fatigue oculaire induite par les images stéréoscopiques, en ajoutant un flou de profondeur de champ. Ce flou, obtenu en temps réel grâce aux shaders, permet également d'inviter l'observateur à focaliser son attention sur des objets précis au lieu de laisser son regard errer. Enfin, un objectif pour obtenir le sentiment de présence est de faire croire à l'utilisateur qu'il existe dans la scène virtuelle. Notre contribution à ce but, est d'intégrer de manière naturelle une représentation virtuelle de l'utilisateur. Pour cela, nous créons par visual hulls un avatar à l'aide de caméras. Finalement, cet avatar est employé pour illustrer la présence de l'utilisateur au travers de surfaces réfléchissantes virtuelles ou de la projection de son ombre / The feeling of presence is the ultimate goal of a virtual reality system. It can be achieved by stimulating its four pillars that are immersion, interaction, consistency of the action-perception loop and emotions. Our objective is submit methods which could increase this feeling of presence. We will especially focus on visual perception. First, we present a solution applying the stereoscopic rendering on GPU. Using the latest shaders extensions, we join the traditional two passes to a single that reduce redundant computation. Our method can also be applied on recent autostereoscopic screens which need about ten different view points. The second contribution refers to eyestrain caused when a user watches stereoscopic images during a long time. We propose to use the graphic cards to render, in real time, a blur on problematic areas thus the user will focus on the others. We also use blur to point out some objects of the virtual scene that we considerate as important and avoid to let user's eye wander. Finally, we propose a method to increase the presence of the user into the virtual environment. An avatar, based on images taken from several cameras and visual hull method, is first build. In a second stage, the avatar is integrated into the virtual scene so it seems natural to the user. Thus we use reflective surfaces like mirrors or virtual lights interactions like shadows

A estereoscopia é a área do conhecimento que aborda a visão em três dimensões, mas se limita, por definição, apenas às técnicas que possibilitam a reconstituição de uma cena tridimensional observada através de pelo menos dois pontos de vista distintos, que no caso dos seres humanos é a cena reconstituída no cérebro a partir das imagens obtidas pelos olhos. Inicialmente, o presente trabalho consolida os principais conceitos e técnicas desta área abrangente, para em seguida propor formas de análise, comparação e classificação de técnicas de estereoscopia através de conceitos teóricos e métricas qualitativas e quantitativas. Complementando esta proposta, com base na revisão da literatura e nos resultados experimentais, a pesquisa busca avaliar vantagens e desvantagens entre as técnicas estereoscópicas e na estereoscopia como um todo, para alimentar discussões, tendências e desafios encontrados na aplicação da estereoscopia a sistemas de Realidade Aumentada (RA), em particular sistemas de tele-presença com vídeo-avatar, e na área de jogos. / Stereoscopy is the area of knowledge that addresses three dimensional vision, but its restricted to, by definition, the techniques that allows the reconstruction of a three dimensional scene observed from two different points of view at least, in the case of human beings it is the scene reconstructed in the brain from the images obtained by the eyes. Initially, the present work consolidates the main concepts and techniques of this extended area, considering, after that, ways of analysis, comparison and classification of stereoscopy techniques through qualitative and quantitative metrics and theorical data. Additionally, based on literature review and in experimental results, the research try\'s to evaluate advantages and disadvantages between stereoscopy techniques and in stereoscopy as a whole, to stimulate discussion, trends and challenges found when merging stereoscopy to Augmented Reality (AR) systems, in particular tele-presence systems with video-avatar, and computer games.