Orientador: José Remo Ferreira Brega / Banca: Edgard Afonso Lamounier Júnior / Banca: Danilo Medeiros Eler / Resumo: Visualização de Informação (VI) é uma disciplina focada na exploração, monitoramento e descoberta de informações, colaboração profissional e apresentações de dados compreensíveis. VI 3D pode ser usada para dados inerentemente tridimensionais ou em visualizações que requerem entendimento de formas (e.g., design de automóvel, moléculas). Além disso, interação por meio dispositivos de entrada além de mouse e teclado auxilia a investigação de novas consultas. VI 3D interativa (VI3DI) pode ser desenvolvida com técnicas e recursos da Realidade Virtual, que envolve aplicações 3D com ambientes virtuais, proporcionando imersão, interação e envolvimento. Imersão pode se dar por sistemas de multi-projeção, os quais usam clusters gráficos (CGs); interação pode fazer uso de dispositivos de entrada diversificados. Navegadores web são interessantes para VI3DI, devido a facilidade de execução, portabilidade e recursos disponíveis. O objetivo desta dissertação é, com base no entendimento dos domínios e tendências presentes nos trabalhos científicos em que multi-projeção e dispositivos de interação são utilizados na web, propor, implementar, aplicar e avaliar um design para aplicações VI3DI na web. É realizada uma revisão sistemática da literatura, revelando a falta de estudos e recursos sobre uso de ambos multi-projeção e dispositivos de interação diversificados na web. Assim, propõe-se um design de solução para aplicações VI3DI web, apoiando a multi-projeção por meio de CGs mestreescravo e... / Abstract: Information Visualization (IV) is a discipline focused on exploring, monitoring, and discovering information, professional collaboration, and understandable data presentations. 3D IV can be used for inherently three-dimensional data or in visualizations that require understanding shapes (e.g., automotive design, molecules). In addition, interaction via input devices besides mouse and keyboard helps the investigation of new queries. Interactive 3D IV (I3DIV) can be developed with techniques and resources from Virtual Reality, which involves 3D applications with virtual environments, providing immersion, interaction, and engagement. Immersion can be provided by multi-projection systems, which use graphical clusters (GCs); interaction can make use of diversified input devices. Web browsers are interesting for VI3DI, due to ease of execution, portability and features available. The purpose of this dissertation is to, based on the understanding of the domains and tendencies present in the scientific works in which multi-projection and interaction devices are used on the web, propose, implement, apply, and evaluate a design for VI3DI applications on the web. A systematic review of the literature is conducted, revealing the lack of studies and resources on the use of both multi-projection and diversified interaction devices on the web. Thus, we propose the design of a solution for VI3DI web applications, supporting the multi-projection through master-slave and decentralized GCs, and ... / Mestre

Made available in DSpace on 2015-04-14T14:49:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 417742.pdf: 16465817 bytes, checksum: f272712744671fd4c1d5ecc39d4322e2 (MD5) Previous issue date: 2009-01-28 / Wayfinding in multiscale virtual environments can be rather complex, as users can and sometimes have to change their scale to access the entire environment. Hence, this work focuses on the understanding and classification of information needed for travel, as well as on the design of navigation techniques that provide this information. To this end, we first identified two kinds of information necessary for traveling effectively in this kind of environment: hierarchical information, based on the hierarchical structure formed by the levels of scale; and spatial information, related to orientation, distance between objects in different levels of scale and spatial localization. Based on this, we designed and implemented one technique for each kind of information. The developed techniques were evaluated and compared to a baseline set of travel and wayfinding aid techniques for traveling through multiple scales. Results show that the developed techniques perform better and provide a better solution for both travel and wayfinding aid. / N?o possui resumo em portugu?s

Na medida em que surgem novas tecnologias de criação de ambientes tridimensionais virtuais, como o WebGL, ampliam-se as possibilidades de uso destes e possibilita-se um aprimoramento da qualidade gráfica e das formas de interação com os mesmos. A presente pesquisa objetiva aproximar designers e a promissora tecnologia WebGL, ainda muito ligada a conhecedores da programação computacional escrita e distante de grande parte dos designers. Com isso, visa-se melhorar a qualidade de criação e distribuição dos trabalhos de Design Virtual. Para tal, propõe-se uma sistemática de criação de conteúdos interativos tridimensionais utilizando o padrão WebGL, balizada por requisitos estipulados com base na revisão bibliográfica do assunto. Dentre os principais requisitos estão a utilização de softwares e recursos que não exijam conhecimentos prévios de linguagem escrita de programação, a compreensão dos três principais pilares dos ambientes virtuais 3D (modelagem, animação e interação) e a exportação facilitada do conteúdo criado em um arquivo (HTML) executável nos principais navegadores web, empregando o padrão WebGL, sem o uso de qualquer complemento (plug-in). Após a análise de 34 ferramentas, escolheu-se o conjunto de programas Blender + Blend4Web para ser utilizado na sistemática. Como resultado, obteve-se uma sistemática de criação de ambientes virtuais tridimensionais com recursos bastante diversificados, que se mostrou útil na atualização dos conhecimentos de estudantes e profissionais de Design Virtual. / As new technologies for the creation of three-dimensional virtual environments, such as WebGL, the possibilities of their use are expanded and it is possible to improve the graphic quality and the ways of interacting with them. The present research aims to approach designers and the promising WebGL technology, still very much related to the knowledge of the written and distant programming of most of the designers. With this, it aims to improve the quality of creation and distribution of the Virtual Design works. For this, a systematic creation of three-dimensional interactive contents using the WebGL standard is proposed, based on requirements stipulated based on the bibliographic review of the subject. Among the main requirements are the use of software and resources that do not require prior knowledge of written programming language, understanding the three main pillars of 3D virtual environments (modeling, animation and interaction) and facilitating the export of content created in a file (HTML) executable in major web browsers, employing the WebGL standard, without the use of any plug-in. After the analysis of 34 tools, the set of Blender + Blend4Web programs was chosen to be used in the systematics. As a result, a systematic creation of threedimensional virtual environments with very diversified resources was obtained, which proved useful in updating the knowledge of students and professionals of Virtual Design.

A modelagem de geometrias da natureza pode ser um processo complexo devido ás características orgânicas dos elementos. Propõe-se com essa dissertação identificar geometrias espaciais que sigam o padrão de crescimento espiral observado na natureza, utilizando as Tecnologias 3D como ferramentas para o processo de projeto. Para a execução do trabalho foram investigadas os Métodos de Biônica, Crescimento Espiral e a Sequência de Fibonacci, Engenharia Reversa e Design Paramétrico. O processo de representação dos elementos foi realizado em conformidade com a Metodologia para o Desenvolvimento de Produtos Baseados no Estudo da Biônica com o acréscimo das tecnologias de digitalização tridimensional e de processamento de nuvem de pontos, complementado pela parametrização de superfícies à base de curvas. Foram utilizados três processos para modelagem de curvas paramétricas representadas (i) pelo desenho de linhas sobre a malha digitalizada em 3D, (ii) por programação visual no software Grasshopper e (iii) por programação com scripts Python. Foi avaliada como melhor alternativa para o Design Paramétrico a utilização da programação visual otimizada com a programação por scripts, a qual apresentou melhor aproximação entre as curvas analisadas. Estudos de casos realizados com elementos da natureza (abacaxi e pinha) demonstraram a viabilização do método. Desta maneira a sistematização do conhecimento permitirá a proposição de um modelo paramétrico baseado na Biônica para fase inicial de inspiração e concepção de alternativas do projeto de produto. / Modeling the geometries of nature can be a complex process due to the organic characteristics of the elements. It is proposed with this dissertation to identify spatial geometries that follow the pattern of spiral growth observed in nature, using 3D Technologies as tools for the design process. For the execution of the work were investigated the Bionics, Spiral Growth and Fibonacci Sequence, Reverse Engineering and Parametric Design. The process of representation of the elements was carried out in accordance with the Methodology for the Development of Products Based on the Study of the Bionics with the addition of the technologies of three-dimensional digitization and processing of cloud of points, complemented by the parameterization of surfaces based on curves. Three methods were used for modeling parametric curves represented by (i) the drawing of lines on the 3D scanned mesh, (ii) by visual programming in the Grasshopper software and (iii) by programming with Python scripts. It was evaluated as the best alternative for Parametric Design the use of optimized visual programming with programming by scripts, which presented better approximation between the analyzed curves. Case studies carried out with nature elements (pineapple and pine cone) demonstrated the viability of the method. In this way the systematization of the knowledge will allow the proposition of a parametric model based on the Bionics for the initial phase of inspiration and design of alternatives of the product design.

INTRODUÇÃO: O hallux valgus é a deformidade mais comum do pé do adulto e é frequentemente incapacitante requerendo tratamento cirúrgico. O ângulo articular metatarsal distal (AAMD) é uma das variáveis importantes no estudo da deformidade, mas possui baixa correlação interobservadores quando avaliado pela radiografia. O objetivo deste estudo foi avaliar um método tomográfico de aferir este ângulo comparando-o com a medida radiográfica existente. MATERIAL E MÉTODOS: O AAMD de 77 pés ( X pacientes) foram avaliados através de tomografia computadorizada por dois observadores. Os valores encontrados foram comparados entre os observadores e entre a medição radiográfica utilizando o coeficiente de correlação e concordância (CCC) proposto por King e análise de Bland-Altmann para concordância entre os métodos. RESULTADOS: Foi encontrado índice de concordância alto na medição tomográfica entre os observadores com CCC = 0,90 e p < 0,001. Em relação a mensuração radiográfica com a tomográfica houve uma concordância com CCC = 0,667 de com p < 0,001. Na análise gráfica de Bland-Altman a presença de round sign positivo sugere um aumento da diferença da medição radiográfica com a tomográfica e está associado a valor alto do AAMD. CONCLUSÃO: A mensuração do AAMD pelo método tomográfico demonstrou maior correlação interobservadores do que o método radiográfico. Em casos em que há dúvida sobre alteração patológica da inclinação da cabeça metatarsal com ângulos articulares metatarsais distais (AAMD) elevados e, principalmente, com a presença de round sign positivo, a tomografia pode ser um método alternativo para planejamento cirúrgico pré-operatório.

Este trabalho consiste no desenvolvimento de um método para a usinagem a laser de modelos 3D em máquinas galvanométricas pós-objetivas, por meio da gravação de múltiplas camadas bidimensionais. Foi realizado um estudo para estabelecer os parâmetros de processo por meio de ensaios e ajustes no equipamento utilizado. Com o desenvolvimento de um dispositivo para controle do deslocamento vertical da mesa de trabalho, foi possível determinar com exatidão o ponto focal, bem como o passo da máquina (altura da camada). O substrato utilizado no estudo foi o PMMA Poli(metacrilato de metila) com um laser de CO2 de 43 W. Foram ensaiados os parâmetros de largura e profundidade dos rasgos formados pelo laser, bem como o ângulo de incidência. Foi possível determinar a profundidade da camada usinada em função dos parâmetros avaliados, bem como produzir modelos 3D com camadas de até 0,2 mm (com velocidade de 100 m/min e espaçamento entre linhas de 0,04 mm). Análises dimensionais foram realizadas por digitalização tridimensional, as quais mostraram erros médios na ordem de 0,1 mm nas peças produzidas. O resultado evidencia o potencial desta pesquisa ao propiciar a criação de uma nova funcionalidade para máquinas de gravação a laser, por exemplo, para fab labs e laboratórios de criação e design, para confecção de pequenos protótipos. / This work consists of a method development for laser machining of 3D models in post-objective galvanometric equipments through the engraving of multiple two-dimensional layers. A study was carried out to establish process parameters by means of tests and adjustments in the equipment used. With the development of a device to control vertical displacement of the work table it was possible to determine accurately the focal point and the step of the machine table (layer height). The material used in the study was PMMA, Poly(methyl methacrylate), with a 43 W CO2 laser. The parameters tested were width and depth of the slots formed by the laser as well as angle of incidence. It was possible to determine machined layer depth as a function of the evaluated parameters and to produce 3D models with layers up to 0.2 mm (with 100 m/min speed and 0.04 mm spacing between rows). Dimensional analyzes performed by 3D scanning showed average errors in the order of 0.1 mm. The result evidences the potential of this research by providing a new functionality for laser engraving machines, e.g. for making small prototypes in fab labs and design laboratories.

Componentes metálicos em operação podem estar sujeitos a diversas condições de operação deletérias. Visando avaliar os riscos de operação para evitar falhas, a análise de integridade estrutural é uma ferramenta amplamente aplicada e requer constante evolução. Por utilizar dados de ensaios não destrutivos, essa ferramenta requer cada vez mais precisão, para aprimorar seus resultados e reduzir ao máximo as falhas de componentes em operação. Por apresentar menor tempo de inspeção e maior probabilidade de detecção, o Phased Array surge como alternativa às técnicas convencionais de ultrassom. Dentre as técnicas de Phased Array, o Total Focusing Method (TFM) apresenta um dos resultados mais promissores, apresentando grande vantagem sobre técnicas convencionais de ultrassom e de Phased Array devido a sua melhor precisão e fácil interpretação dos resultados. Neste trabalho, o TFM foi aplicado em diversos blocos contendo descontinuidades usinadas, as quais simulam diferentes tipos de defeitos. O foco do TFM foi gerar blocos em três dimensões (3D) dos defeitos, facilitando a interpretação dos resultados, além da possibilidade da inserção desses blocos em softwares de análise de integridade estrutural, melhorando a precisão dos resultados. O TFM foi aplicado através do tratamento de dados de um sensor linear de Phased Array, com frequência de 5 MHz e com 64 elementos ativos. Nesse trabalho, foram desenvolvidas e aplicadas novas etapas no algoritmo do TFM para melhorar a precisão dos resultados, como a compensação da perda de energia e o half-skip. As etapas adicionais aplicadas ao algoritmo do TFM geraram bons resultados para entalhe e furos usinados nos blocos de aço carbono. Além dos blocos com defeitos usinados, foi realizada a inspeção de um bloco de aço inoxidável austenítico soldado. Para o bloco soldado, os resultados não foram satisfatórios, não sendo possível detectar defeitos existentes. Após a aplicação do TFM, foi simulado o deslocamento do sensor ao longo da peça, gerando diversas imagens 2D, as quais foram conectadas via isosuperfícies, gerando sólidos 3D dos defeitos presentes em cada bloco. Por fim, esses blocos foram exportados para um software CAD, apresentando excelente correspondência. / Metallic components in operation can be submitted to several harming operation conditions. Aiming to evaluate the operational risks to avoid failure, the structural integrity analysis is a widely applied tool and requires constant evolution. As it uses non-destructive testing data, this tool requires increasingly precision, to enhance its results and reduce the majority of the operating components failures. Because of the shorter inspection time and greater probability of detection, Phased Array is an alternative to conventional ultrasonic techniques. Among the techniques of Phased Array, the Total Focusing Method (TFM) presents one of the most promising results, offering great advantage over conventional ultrasonic and Phased Array techniques due to its better precision and easy interpretation of results. In this work, the TFM was applied to many blocks, which contain machined discontinuities simulating several defects. The objective of applying the TFM was to generate three-dimensional (3D) blocks, turning the interpretation of the results easier and giving the possibility to insert these blocks into a structural integrity analysis software, enhancing the results precision. The TFM algorithm was applied through treatment of data from a 5 MHz linear Phased Array sensor with 64 active elements. In this work, it were developed and applied new steps in the TFM algorithm, as energy loss compensation and half-skip interaction, to improve its precision. The additional steps applied to the TFM algorithm achieved great results for notch and holes machined in carbon steel blocks. In addition to the blocks with machined defects, a welded austenitic stainless steel block was inspected. For the welded block, the results were not satisfactory and it was not possible to detect the present defects. After the application of the TFM, the displacement of the transducer along the block was simulated, generating several 2D images, which were connected via isosurfaces, generating 3D solids corresponding to the defects present in each block. To conclude, these blocks were exported to a CAD software, presenting excellent matching.

Orientador: Alex Sandro Campos Maia / Coorientador: Marcos Chiquitelli Neto / Banca: Euclides Braga Malheiros / Banca: Tomas Norton / Banca: William Koury Filho / Banca: Vinicius de França Carvalho Fônseca / Resumo: A fim de utilizar a modelagem tridimensional (3D) para estimar área, volume e massa, bem como avaliar o impacto dos desvios envolvidos nas equações empíricas disponíveis na literatura, em animais, foram utilizados seis ovinos Corriedale tosqueados com massa entre 10 e 105 kg e cinco bovinos Nelore com massa entre 600 a 800 kg. Os animais foram treinados utilizando os princípios de habituação e condicionamento, a fim de reduzir a reatividade dos animais. Para medição da área de superfície, utilizaram-se basicamente três procedimentos: equação empírica (EE) para cada espécie, instrumento manual de medição (IMM) e modelagem 3D do animal por fotogrametria (AR) e escaneamento com sensor kinect (AS_KS). Foi realizada uma análise de covariância, sendo a massa a covariável e uma análise de regressão não linear foi ajustada como uma função potência (alometria). Analisando as médias de área de superfície, para ovinos, em relação aos procedimentos utilizados não houve diferença entre IMM e modelos 3D, bem como entre os modelos 3D, enquanto entre IMM e EE houve diferença significativa. Para os bovinos, observou-se que os procedimentos 3D foram, em média, superiores às estimativas de área de superfície pela EE (a=5%). Quando se plotou os dados de área de superfície, de ovinos, dos métodos testados em função da massa corporal, obteve-se aproximações empíricas distintas daquelas estimadas pela EE em mais de 11% para animais acima de 100kg, enquanto que para os bovinos a diferença média entr... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In order to use three-dimensional (3D) modeling to estimate area, volume and mass, as well as to evaluate the impact of the deviations involved in the empirical equations available in the literature, in livestock, six shorn Corriedale sheep were weighed with mass between 10 and 105 kg and five Nelore cattle with mass between 600 and 800 kg. The animals were trained using the principles of habituation and conditioning in order to reduce the reactivity of the animals. For the measurement of the surface area, three procedures were used: empirical equation (EE) for each species, manual measurement instrument (IMM) and 3D animal modeling by photogrammetry (AR) and kinect sensor (AS_KS) scanning. A covariance analysis was performed, with the mass being covariable and a non-linear regression analysis was adjusted as a power function (allometry). Analyzing the surface area averages for sheep, in relation to the procedures used there was no difference between IMM and 3D models, as well as between 3D models, while between IMM and EE there was a significant difference. For cattle, it was observed that the 3D procedures were, on average, higher than the surface area estimates by EE (a=5%). When data were plotted on the surface area of sheep and the methods tested for body mass, empirical approximations were obtained, different from those estimated by EE in more than 11% for animals over 100 kg, while for cattle the difference between 3D and EE models was over 18%. As the adjustments of t... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

O objetivo deste estudo foi demonstrar a precisão e a acurácia de medidas maxilofaciais lineares e angulares obtidas por tomografia computadorizada por feixe cônico (TCFC). A amostra consistiu de quinze crânios humanos secos submetidos à TCFC. Medidas lineares e angulares foram realizadas em imagens em terceira dimensão (3D) após a identificação de pontos craniométricos convencionais. As imagens em 3D-TCFC foram analisadas por dois radiologistas, duas vezes, independentemente. Medidas físicas foram realizadas por um terceiro examinador utilizando paquímetro e goniômetro digitais. Os resultados não demonstraram diferenças estatísticas significantes para as análises intra e interexaminadores. As comparações entre as medidas físicas e as obtidas em 3D-TCFC para ambos os examinadores também não foram estatisticamente significantes tanto para as medidas lineares quanto paras as angulares (p= 0,968 e 0,915, p= 0,844 e 0,700, respectivamente). As imagens em 3D-TCFC podem ser utilizadas com precisão e acurácia para a obtenção de medidas lineares e angulares a partir de estruturas anatômicas e pontos craniométricos. / The purpose of this research was to provide further evidence to demonstrate the precision and accuracy of maxillofacial linear and angular measurements obtained by cone-beam computed tomography (CBCT) images. The study population consisted of 15 dry human skulls that were submitted to a CBCT, and threedimensional (3D) images were generated. Linear and angular measurements based upon conventional craniometric anatomical landmarks, were identified in 3D-CBCT images by two radiologists twice each independently. Subsequently physical measurements were made by a third examiner using a digital caliper and a digital goniometer. The results demonstrated no statistically significant difference between inter and intra-examiner analysis. Regarding accuracy test, no statistically significant difference were found of the comparison between the physical and CBCT-based linear and angular for both examiners (p= 0.968 and 0.915, p= 0.844 and 0.700 respectively). 3D-CBCT images can be used to obtain dimensionally accurate linear and angular measurements from bony maxillofacial structures and landmarks.

Este projeto de pesquisa trata da elaboração de um sistema de reconstrução de imagens obstétricas de fetos, em aparelhos de ultra-som convencionais, para a visualização dessas imagens em três dimensões utilizando a internet como meio de utilização do sistema, com o principal objetivo de proporcionar aos médicos ginecologistas melhor visualização do formato e das estruturas internas, e em especial da face do feto, através do processo de reconstrução tridimensional feito a partir de um conjunto de imagens bidimensionais capturadas em aparelhos convencionais de ultra-som. O uso clínico deste projeto está previsto para o setor de obstetrícia do Hospital das Clínicas de Ribeirão Preto. / This project of research deals with the laboration of a reconstruction system of obstetrics images of embryos in devices of ultrasound will be conventional the visualization of these images in three dimensions using the internet half of uses of the system, with the main objective provides to the medical gynecologists a better visualization of the format and the internal structures and in special the face of the embryo through the made process of three-dimensional reconstruction from a dataset of captured bi-dimensional images in conventional devices of ultrasound. The clinical uses of this project is foreseen will be the sector of obstetrics of the Hospital of the Clinics of Ribeirão Preto.