O uso de assentos personalizados para cadeiras de rodas é recomendado para a prevenção de deformidades posturais, lesões cutâneas e limitação funcional de pessoas com deficiência. Esses assentos buscam aumentar a área de contato, diminuindo os picos de pressão sobre a pele e a deformação de tecidos profundos. Dado que cada usuário possui uma estrutura óssea particular, propõe-se desenvolver um processo de personalização desde a captura da geometria do paciente até a fabricação de um produto final. O método proposto ocorre através de Digitalização Tridimensional, utilização de sistemas de CAD/CAM para a reconstrução digital da geometria do usuário e posterior Usinagem CNC diretamente de espumas flexíveis de poliuretano. A metodologia aplicada partiu da análise dos processos de digitalização tridimensional, avaliando precisão, tempos e custos. Foram avaliados os métodos de Digitalização a Laser por Holografia Conoscópica, Digitalização a Laser por Triangulação, Digitalização com Luz Branca (Luz Estruturada), Digitalização Baseada em Fotografia e Digitalização por Contato. Analisaram-se espumas flexíveis de poliuretano de densidades 20 a 60 kg/m³, aprofundando o estudo na de 50kg/m³. Foram realizados ensaios de usinabilidade e determinados parâmetros de corte para as espumas. Após, usinaram-se protótipos e realizaram-se estudos de caso, com o acompanhamento de profissionais da saúde, utilizando as técnicas de mapeamento de pressão e termografia. Os resultados permitiram maior entendimento do comportamento das espumas flexíveis de poliuretano, bem como indicaram a viabilidade de sua usinagem CNC por meio de equipamentos e ferramentas convencionais. Puderam também ser observadas características específicas da digitalização de assentos, sugerindo a necessidade do uso de moldes de gesso para adequação postural do usuário. Tais moldes foram avaliados, apresentando variações de 3 a 4mm, devido ao processo manual. Os desvios ocorridos durante o processo de secagem, estabilizados em 24h, apresentaram a mesma ordem de grandeza. Os processos de digitalização tridimensional apresentaram precisões desde menores que 0,2 até cerca de 1mm, sendo que a usinagem CNC também correspondeu a este patamar. Foram recomendadas diretrizes para o fresamento das espumas flexíveis de poliuretano, as quais apresentaram comportamento contrário aos clássicos materiais de usinagem, de maior dureza. Sugere-se o uso de altas rotações (18000 a 24000 rpm), velocidades de avanço na ordem de 2000mm/min, com grandes profundidades de corte e grandes penetrações de trabalho. Os estudos de caso permitiram otimizar e validar o processo, gerando também diretrizes para a moldagem em gesso, visto que os assentos produzidos são cópias da geometria dos moldes. As análises termográficas ficaram em consonância com os ensaios de mapeamento de pressão, demonstrando a eficiência dos assentos personalizados. Tais assentos mostraram distribuir mais homogeneamente tanto a pressão quanto a temperatura, sugerindo menores riscos de lesão de pele para os usuários de cadeira de rodas. Espera-se que o processo proposto oportunize o tratamento de alto nível para pessoas com deficiência e que os assentos personalizados possam de fato levar ao usuário final a adequação postural, bem como o aumento do conforto e da qualidade de vida. / The use of custom seating for wheelchairs is recommended for prevention of postural deformities, skin lesions and functional limitations of people with disabilities. These seats intend to increase the contact area, reducing both the pressure peak on skin and the deep tissues deformation. Since each user has a particular bone structure, it is proposed the development of a customization process from the capture of patient geometry to the manufacture of a final product. The suggested method occurs through the three-dimensional scanning, the use of CAD/CAM systems for the digital reconstruction of user's geometry and later the CNC machining directly on flexible polyurethane foams. The applied methodology was based on the analysis of three-dimensional scanning processes, evaluating time, accuracy and costs. Methods of Laser Scanning by Conoscopic Holography, Laser Scanning by Triangulation, White Light Scanning (Structured Light), Photo-Based Scanning and Scanning by Contact were evaluated. Flexible polyurethane foams of densities from 20 to 60 were analyzed, making a profound study of the 50kg/m³ one. Machinability tests were performed and cutting parameters for foams were determined. Thereafter, prototypes were machined and case studies were accomplished, with health professionals assistance, using techniques of pressure and thermography mapping. Obtained results allowed a greater understanding of flexible polyurethane foams behavior and indicated the viability of its CNC machining by using conventional equipment and tools. Specific features of seats scanning could also be observed, suggesting the need of using plaster molds for the adjustment of user posture. These molds were evaluated, showing variations from 3 to 4 mm, due to the manual process. Occurred deviations during the drying process, which were stabilized in 24 hours, showed the same order of magnitude. Three-dimensional scanning processes showed accuracies from less than 0.2 to about 1 mm, and CNC also corresponded to this level. Some guidelines for flexible polyurethane foams milling, which behaved contrary to classical materials (tougher) machining, were recommended. The use of high spindle speeds (18000 - 24000) is suggested, feed rates in order of 2000 mm/min, as well as high depths of cut. Case studies allowed to optimize and validate the process, generating also plaster molding guidelines, since produced seats are copies of molds geometry. Thermographic analyses were consistent with the pressure mapping tests, demonstrating indeed that custom seats increase the contact area with the user. Such seats showed evenly distribute both pressure and temperature, suggesting lower risks of skin injury for wheelchair users. It is expected that the proposed process offers a high-level treatment for people with disabilities and that custom seats can actually lead an appropriate posture to the end user, as well as increase comfort and quality of life.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-04-10T13:52:44Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 7335609 bytes, checksum: 36caabaacd5a9c49963fb66e529252aa (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-10T13:52:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 7335609 bytes, checksum: 36caabaacd5a9c49963fb66e529252aa (MD5) Previous issue date: 2016-10-25 / Câmeras de ação (ASC - Action Sport Camera) são principalmente utilizadas para fins recreativos. Porém contínuas melhorias técnicas, em correspondência a uma redução de custo, cria a possibilidade de seu uso em análises tridimensionais (3D) de movimentos, como no estudo de gestos esportivos e na avaliação quantitativa do desempenho atlético. Nesse contexto, o objetivo geral dessa dissertação foi avaliar a utilização de câmeras de ação (ASC – Action Sport Camera) para a análise cinemática tridimensional. No primeiro estudo o objetivo foi avaliar o efeito de diferentes estratégias de aquisição no protocolo de calibração das ASC e como isso afeta a exatidão tridimensional. Duas GoPro Hero3+ Black (frequência: 60Hz; resolução de imagem: 1280×720 / 1920×1080 pixels) foram posicionadas dentro da água em uma piscina, abrangendo um volume de trabalho de aproximadamente 6m 3 . Foi implementado um procedimento específico de calibração com duas etapas, que consiste na aquisição de um triedro estático e de um bastão em movimento, com nove e um marcadores esféricos passivos, respectivamente. Após avaliar os parâmetros da câmera, foram adquiridas várias posições de uma barra rígida, contendo dois marcadores de distância conhecida, dentro do volume de trabalho. O erro médio da reconstrução sobre a distância inter-marcadores foi inferior a 2,5mm (1280×720) e 1,5mm (1920×1080). Os resultados deste estudo demonstram que a calibração subaquática de ASC é viável, permitindo medições cinemáticas quantitativas com exatidão comparável aos sistemas tradicionais de captura de movimento. No segundo estudo o objetivo foi avaliar a exatidão e reconstrução tridimensional a partir das configurações de aquisição permitida pelas câmeras (diferentes resoluções de imagem, ângulos de visão e frequências de aquisição) em movimentos dentro (piscina) e fora (laboratório) da água. A fim de calibrar o par de câmeras, marcadores esféricos pretos foram colocados em duas ferramentas de calibração, utilizadas tanto dentro quanto fora da água, e uma otimização não-linear de duas etapas foi realizada. A exatidão na reconstrução 3D dos marcadores e a reprodutibilidade ao estimar os parâmetros das câmeras representaram o desempenho do sistema. Para ambos ambientes (laboratório e subaquático), os testes estatísticos foram focados na comparação de diferentes configurações das câmeras. Em seguida, cada configuração foi comparada para os dois ambientes. E foi demonstrada uma aplicabilidade de obtenção de variáveis cinemáticas dentro da água. Em todas as resoluções avaliadas, e em ambos ambientes (laboratório e subaquático), o erro de reconstrução foi inferior a 3mm e o erro relacionado ao volume de trabalho diagonal variou de 1: 2000 (3×1,3×1,5 m 3 ) a 1:7000 (4,5×2,2×1,5 m 3 ) em concordância com a literatura. Estatisticamente, a exatidão 3D obtida em laboratório foi inferior (p<10 -5 ) à subaquática, em todas as configurações de câmera testadas. Em relação à reprodutibilidade dos parâmetros das câmeras, foi encontrada uma baixa variabilidade nos dois ambientes (1.7% e 2.9%, laboratório e subaquático). Na avaliação cinemática do nado foi possível reconstruir a trajetória submersa do nado crawl. Foi identificada uma manutenção do padrão de braçada durante todo o nado e uma técnica comparada ao modelo proposto na literatura. Esses resultados apoiam o uso da tecnologia das ASC para realizar reconstruções quantitativas tanto em laboratório quanto em ambiente subaquático. No terceiro estudo o objetivo foi avaliar, em condição de laboratório, a precisão, exatidão e dados cinemáticos das câmeras ASC e comparar a um sistema comercial de análise de movimento 3D. Quatro câmeras GoPro Hero3+ Black (frequência: 120Hz; resolução de imagem: 1280×720 pixels) e quatro câmeras ViconMX40 (frequência: 120Hz; resolução de imagem: 2353×1728 pixels) foram utilizadas para comparação. Para calibração das câmeras foram utilizadas as ferramentas e o procedimento recomendado pela Vicon (Oxford Metrics Ltd., UK). O desempenho do sistema foi representado pela precisão e exatidão na reconstrução 3D dos marcadores e pela aquisição de dados cinemáticos da marcha e salto. Apesar de ser encontradas altas correlações (r=0,99) e desvios (bias) inferiores a 3mm, os dois sistemas apresentaram uma diferença sistemática confirmada pelo viés estatisticamente significativo. Em relação à exatidão foi encontrada uma diferença entre os dois sistemas, com um erro de 8 a 10 vezes maior para as câmeras ASC. Apesar desses resultados, não foram encontradas diferenças entre os dados cinemáticos. Isso sugere que, apesar do sistema comercial Vicon alcançar melhor desempenho que o sistema com câmeras ASC, como era esperado, em termos práticos, as diferenças não foram significativas para a obtenção de parâmetros cinemáticos. O objetivo principal de um sistema é a análise de movimentos e, desta forma, a ASC se mostrou viável na avaliação da cinemática 3D de movimentos humanos. No quarto estudo o objetivo foi avaliar os parâmetros de exatidão da reconstrução tridimensional e dados cinemáticos fornecidos por câmeras optoeletrônicas e câmeras de ação, colocadas em movimento. Experimentalmente as câmeras foram fixadas em uma estrutura rígida móvel (4,4×4×2,5m 3 ) e os dados foram adquiridos simultaneamente pelos dois tipos de câmeras. Foram realizadas aquisições de um teste de barra rígida e da marcha humana para avaliar a exatidão da reconstrução 3D e calcular as variáveis lineares e angulares da marcha. Algoritmos foram desenvolvidos para fazer a translação do sistema de coordenadas global a partir de pontos de referência dispostos no chão de um corredor de 40 metros, conforme as câmeras e a estrutura se movimentavam. Como resultado preliminar, é importante ressaltar que o erro percentual encontrado (1%) pelas câmeras ASC é comparável ao erro encontrado em aquisições com o sistema estático, como visto no artigo 3 dessa dissertação. Em relação aos dados cinemáticos destaca-se a captura de aproximadamente 18 ciclos de passada em uma única aquisição, fato importante a ser considerado para se definir um padrão de movimento. Além disso, os dois sistemas de avaliação cinemática encontraram valores próximos para as variáveis analisadas. O artigo ainda está em fase de finalização, no entanto sugere que, ao avaliar movimentos em deslocamento horizontal de aproximadamente 40 metros, é viável utilizar ASC para reconstruir tridimensionalmente uma marcha natural, não delimitada à laboratório. Em conclusão, essa dissertação sugere que as ASC são viáveis para avaliar tridimensionalmente movimentos humanos. / Action sport camera (ASC) are used mainly for recreational purposes but their continuous technical improvements, in correspondence of cost decreases, creates the possibility of to use in three-dimensional (3D) motion analysis, as in sports gestures study and athletic performance evaluation quantitatively. In this context, the main purpose of this thesis was to evaluate the usage of the action sport camera (ASC) for three-dimensional (3D) kinematic analysis. In the first study the aim was to evaluate the effect of different acquisition strategies on the calibration protocol of the ASC and how this affects the three-dimensional accuracy. Two GoPro Hero3+ Black (frequency: 60Hz; image resolutions: 1280×720/1920×1080 pixels) were located underwater into a swimming pool, surveying a working volume of about 6m 3 . A two-step custom calibration procedure, consisting in the acquisition of one static triad and one moving wand, carrying nine and one spherical passive markers, respectively, was implemented. After assessing camera parameters, a rigid bar, carrying two markers at known distance, was acquired in several positions within the working volume. The average error upon the reconstructed inter-marker distances was less than 2.5mm (1280×720) and 1.5mm (1920×1080). The results of this study demonstrate that the calibration of underwater ASC is feasible enabling quantitative kinematic measurements with accuracy comparable to traditional motion capture systems. In the second study the aim was to evaluate the reconstruction accuracy three-dimensional from the acquisition configurations allowed by the cameras (different image resolutions, fields of view and acquisition frequencies) in in-air (laboratory) and underwater (swimming pool) movements. In order to calibrate the camera stereo pair, black spherical markers placed on two calibration tools, used both in-air and underwater, and a two-step nonlinear optimization were exploited. The 3D reconstruction accuracy of testing markers and the repeatability of the estimated camera parameters accounted for system performance. For both environments, statistical tests were focused on the comparison of the different camera configurations. Then, each camera configuration was compared across the two environments. And it was demonstrated an applicability of obtaining underwater kinematic variables. In all assessed resolutions, and in both environments, the reconstruction error (true distance between the two testing markers) was less than 3mm and the error related to the working volume diagonal was in the range of 1:2000 (3×1.3×1.5m 3 ) to 1:7000 3 (4.5×2.2×1.5m ) in agreement with the literature. Statistically, the 3D accuracy obtained in the in-air environment was poorer (p<10 -5 ) than the one in the underwater environment, across all the tested camera configurations. Related to the repeatability of the camera parameters, we found a very low variability in both environments (1.7% and 2.9%, in-air and underwater). In the swimming kinematic evaluation it was possible to reconstruct the underwater trajectory of the freestyle. A stroke standard maintenance was identified throughout the swim and a technique compared to the model proposed in the literature. This result encourage the use of ASC technology to perform quantitative reconstruction both in-air and underwater environments. In the third study the aim was to evaluate, in laboratory condition, the precision, accuracy and kinematic data of the ASC cameras and to compare to a commercial system of 3D motion analysis. Four GoPro Hero3+ Black cameras (frequency: 120Hz, image resolution: 1280×720 pixels) and four ViconMX40 cameras (frequency: 120Hz, image resolution: 2353×1728 pixels) were compared. For the camera calibration, the tools and the procedure recommended by Vicon (Oxford Metrics Ltd., UK) were used. The system performance was represented by the precision and accuracy in the 3D reconstruction of the markers and by the acquisition of the gait and jump kinematic data. Although high correlations (r = 0.99) and deviations (bias) of less than 3 mm were found, both systems showed a systematic difference confirmed by the bias statistically significant. Regarding accuracy, a difference between the two systems was found with an error of 8 to 10 times higher for the ASC cameras. Despite these results, no differences were found between the kinematic data. This suggests that although the commercial system Vicon has obtained better performance than the system with ASC camera, as was expected, in practical terms, the differences were not significant for obtaining kinematic parameters. The main objective of a system is the motion analysis and, in this way, the ASC proved to be feasible in the evaluation of the 3D kinematics of the human movements. In the fourth study the aim was to evaluate the accuracy parameters of the 3D reconstruction and the kinematic data provided by optoelectronic cameras and ASC cameras, set in motion. Experimentally the cameras were fixed in a rolling rigid structure (4.4×4×2.5m 3 ) and the data were acquired simultaneously by the two types of cameras. A rigid bar test and human gait were acquired to evaluate the 3D reconstruction accuracy and to calculate the gait linear and angular variables. Algorithms were developed to do the translation of the global coordinate system from reference points arranged on the floor of a 40 meter track runner, according as the cameras and the structure were moving. As a preliminary result, it is important to highlight that the percentage error found (1%) by ASC cameras is comparable to the error found in acquisitions with the static system, as seen in the article 3 of this dissertation. Regarding the kinematic data, it is noteworthy the capture of approximately 18 stride cycles in a single acquisition, an important fact to be considered in order to define a movement pattern. In addition, the two kinematic evaluation systems found close values for the variables analyzed. The article is still being finalized, however, it suggests that when evaluating movements in horizontal displacement of approximately 40 meters, it is feasible to use ASC to reconstruct three-dimensionally a natural gait, not delimited to the laboratory. In conclusion, this dissertation suggests that the ASC are feasible to evaluate human movements three-dimensionally.

Made available in DSpace on 2015-07-22T20:49:37Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-05-25. Added 1 bitstream(s) on 2015-08-11T03:26:04Z : No. of bitstreams: 1 Publico-12568.pdf: 728430 bytes, checksum: c5ba742868ac39fa9a8eaa7f300d7f89 (MD5) / Introdução: Embora existam evidências anatomopatológicas de comprometimento atrial na cardiomiopatia chagásica (CMPC), o impacto sobre a função do átrio esquerdo (AE) ainda não é conhecido. O objetivo deste estudo foi avaliar os volumes e a função do AE em pacientes com CMPC pela ecocardiografia tridimensional em tempo real (E3DTR) e compará-los com pacientes com cardiomiopatia dilatada idiopática (CMPD), correlacionando os achados com variáveis clínicas e ecocardiográficas. Métodos: Trinta pacientes com CMPC, 30 com CMPD e 20 indivíduos normais que formaram o grupo controle (GC), foram estudados. Com a E3DTR, medimos os volumes máximo (VolmaxAE), mínimo (VolminAE) e pré onda P do ECG (VolpreAAE) do AE e calculamos a fração de esvaziamento total (FETAE) e ativa (FEAAE) do AE. Outras variáveis ecocardiográficas, bem como variáveis clínicas também foram analisadas nos grupos. Os resultados foram comparados por testes estatísticos (ANOVA) ao nível de significância de p<0,05. Correlação de Pearson foi utilizada entre variáveis contínuas ecocardiográficas e clínicas. Por meio de análise multivariada por regressão linear, identificamos as variáveis independentemente relacionadas ao aumento do VolmaxAE e à piora da função atrial ativa no grupo CMPC. Resultados: A fração de ejeção do ventrículo esquerdo e a insuficiência mitral foram semelhantes nos grupos CMPC e CMPD. O VolmaxAE/m2 foi maior na CMPC do que na CMPD (76,9 ± 21,9 ml vs. 59,1 ± 26,0 ml; p<0,01), ambos significativamente maiores do que no GC (p<0,01). A FETAE foi menor nos pacientes com CMPC do que nos pacientes com CMPD (30,5 ± 10,5% vs. 39,9 ± 11,8%; p<0,01), e ambas foram menores do que no GC (p=0,01). A FEAAE também foi menor no grupo CMPC do que no grupo CMPD (21,9 ± 9,5% vs. 28,2 ± 11,1%; p<0,01), ambas menores do que no GC (p=0,01). A relação E/e´ foi maior no grupo CMPC do que no grupo CMPD (21 ± 10 vs. 15±6; p<0,01), e ambos os grupos apresentaram relações maiores do que o GC (p<0,01). No modelo de regressão múltipla, a relação E/e´ e a insuficiência mitral foram as variáveis independentemente associadas ao aumento do VolmaxAE, enquanto que a relação E/e´ foi a única variável independentemente associada à piora da FEAAE. Conclusão: O VolmaxAE é maior na CMPC do que na CMPD, assim como a função ativa do AE é mais comprometida na CMPC do que na CMPD. Estes achados indicam um comprometimento miocárdico maior e mais extenso na cardiomiopatia chagásica, provavelmente relacionado ao aumento da pressão diastólica do ventrículo esquerdo e à miopatia atrial. / Background: Although there is anatomopathological evidence of atrial involvement in Chagas cardiomyopathy (CCM), the impact in left atrial (LA) function is unknown. The aim of this study was to evaluate LA volumes and function in CCM patients with real-time three-dimensional echocardiography (RT3DE) and to compare it with idiopathic dilated cardiomyopathy (DCM) patients, correlating the findings with clinical and echocardiographic variables. Methods: Thirty patients with CCM, 30 with DCM, and 20 normal subjects used as the control group (CG) were studied. With RT3DE, we measured LA maximum (maxLAV), minimum and pre-atrial contraction volumes and calculated total (TLAEF) and active (ALAEF) LA emptying fraction. Clinical variables and other echocardiographic variables were evaluated in the patients. The data were compared with statistical tests (ANOVA); significant if p . 0,05. The Pearson correlation coefficient was used between clinical and echocardiographic continuous variables. With multiple regression model we identified the determinants of increasing maxLAV e of the ALAEF worsening, in CCM patients. Results: Left ventricular ejection fraction and mitral regurgitation were similar in both groups. MaxLAV/m2 was larger in CCM than in DCM (76.9 }21.9 ml vs. 59.1 }26.0 ml; p<0.01), and both were significantly larger than in the CG (p<0.01). TLAEF was lower in CCM patients than in DCM (30 } 10% vs. 40 } 12%; p<0.01), and both were lower than in the CG (p=0.01). ALAEF was also lower in CCM than in DCM (22 } 0.09% vs. 28 } 11%; p<0.01), and both were lower than in the CG (p=0.01). The E/e f ratio was higher in CCM than in DCM (21 }10 vs. 15 }6; p<0.01), and both were greater than in the CG (p<0.01). In a multiple regression model, the E/e L ratio and the mitral regurgitation were predictors of a increasing in MaxLAV, meanwhile the E/e L ratio was the only independent predictor of a worsening ALAEF. Conclusion: The MaxLAV were greater in CCM than in DCM and the LA function is more compromised in CCM than in DCM. This finding indicates a more diffuse and severe myocardial impairment in Chagas disease that is probably related to increased left ventricular filling pressures and atrial myopathy. / TEDE / BV UNIFESP: Teses e dissertações

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2014-08-06T18:11:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 326967.pdf: 12320050 bytes, checksum: af4147753d0f51ce7a4d52613b9b1fa1 (MD5) Previous issue date: 2014 / Visão estereoscópica é o processo de estimação da informação de profundidade de uma cena, ou de um objeto em particular, por meio da análise de duas imagens capturadas em diferentes pontos de vista, usando um modelo apropriado de câmera. As câmeras permitem uma rica representação da cena quando comparadas a outros sistemas, como laser, radar e sonar, sendo cada vez mais usadas em aplicações de robótica móvel e do setor automotivo, tais como navegação autônoma e detecção de objetos e obstáculos. Sistemas de visão estereoscópica são também utilizados em aplicações de metrologia e de sensoriamento remoto, e são caracterizados por três etapas principais: calibração, registro de imagens e reconstrução. A reconstrução da informação de profundidade em sistemas de visão estereoscópica é influenciada pela distorção das lentes. Neste trabalho, estuda-se o comportamento do erro de reconstrução em função do aumento da ordem do modelo de correção da distorção e propõe-se um novo método de correção da distorção de lentes, baseado na estimação de um conjunto de coeficientes de correção da distorção para cada região da imagem. A avaliação do sistema, feita por simulação com imagens sintéticas, indica que a aplicação do método proposto possibilita obter erro de reconstrução menor que o obtido pela aplicação do método convencional.<br> / Abstract : Stereo Vision is the process of recovery of three-dimensional information of a scene, or an object of scene, from the analysis of two bi-dimensional images by using an appropriate camera model. The cameras allow for a rich representation of the scene when compared to others types of sensors, such as laser and sonar, being used more and more in applications for mobile robotics and assistance driving, such as object and obstacle detection and localization. Stereo Vision is also used in remote sensing and Metrology, and is composed of three main steps: camera calibration, pixel correspondence and 3-D reconstruction. Lens distortion is one of the main factors that limits the accuracy of stereo vision system reconstruction. We propose a new method for correction of the lens distortion by applying compensation to each region of an image. Our method splits the image into smaller regions and compensates for each region for a fixed lenses model order. When compared to the conventional method, which models the entire image with only one model, our approach provides better compensation and reduce the depth error as show in the experiments with synthetic data.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Comunicação e Expressão, Programa de Pós-Graduação em Design e Expressão Gráfica, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:19:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 319760.pdf: 2712959 bytes, checksum: 1fc2891dd422e20a61ae15a8d9e438d3 (MD5) Previous issue date: 2013 / O número de produtos capazes de reproduzir imagens estereoscópicas (comumente conhecidas como 3d) cresceu nos últimos anos. Para além do uso do cinema, esta tecnologia esta presente hoje em televisores digitais, computadores, tablets e celulares. Nestas mídias a estereoscopia apresenta-se como fator potencializador da imersão do usuário. Atualmente diferentes métodos são utilizados para gerar imagens estereoscópicas, no entanto, não existem estudos suficientes que comparem o impacto destes métodos junto a percepção dos seres humanos. A presente pesquisa tem, portanto, como objetivo analisar aspectos da qualidade do fenômeno de percepção de imagens estereoscópicas, por seres humanos, dentro de ambientes virtuais, cuja as imagens foram geradas a partir de diferentes métodos. Para alcançar tal resultado foi criado um ambiente virtual que serviu de base para a criação de diferentes vídeos estereoscópicos gerados a partir de câmeras paralelas, câmeras convergentes e reconstrução da segunda imagem do par estereoscópico. Estes vídeos sensibilizaram sujeitos de pesquisa que julgaram a qualidade das imagens em três diferentes dimensões, qualidade da imagem, qualidade da profundidade e conforto visual. O estudo concluiu que não houve diferença percebida entre imagens geradas por câmeras paralelas e câmeras convergentes, mas que ambas tem qualidade significativamente superior às imagens geradas por reconstrução. Tais resultados apresentam um impacto significativo nos métodos e nos custos envolvidos na criação de imagens estereoscópicas. <br> / Abstract: The number of products that are capable of displaying stereoscopic images (also known as 3d) has been growing in recent years. The use of this technology has outgrown the silver screen and is now available in televisions, computers, tablets and even cell phones. Due to its nature, content created for stereoscopic media demands attention to some characteristics not existent in the context of monoscopic media. With a focus on image creation, this research?s objective is to assess how different stereoscopic image generation methods can affect human human perception. To achieve this a virtual envoiroment was created, from it different videos were generated using different methods such as converging cameras, parallel cameras and depth image based rendering (DIBR). This videos were showed to participants who were assessed about the quality of image, quality of depth and visual confort of such media. The study has found that there was very little difference between the perception of images generated by parallel and convergent cameras, while there was a substantial difference in perception between this last two and DIBR images. Such results can significantly impact the choice for stereoscopic image generation technology with impact in production?s costs, methods, human and machine time consumption.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-06T00:16:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 319241.pdf: 7824330 bytes, checksum: c7e7d1a0089e59f25bfd9edc380eefa3 (MD5) Previous issue date: 2013 / A demanda por aplicações de robótica móvel vem crescendo consideravelmente nos últimos anos. Independente da natureza ou fim, robôs autônomos devem interagir com o mundo para alcançar seus objetivos. Para isto, de alguma maneira precisam obter informações a respeito do ambiente. Dentre diferentes abordagens existentes, bons resultados têm sido alcançados pelo emprego de sistemas de visão estereoscópica passiva. Esta abordagem, porém, ainda mostra-se pouco robusta para cenários estruturados onde existe a presença de objetos de intensidade homogênea ou texturas repetitivas. Por sua vez, métodos de medição por meios ópticos ativos têm apresentado resultados excelentes na caracterização de forma 3D. Porém, há limitações existentes no emprego destes sistemas relacionadas à medição rápida de objetos de formas complexas. Observa-se que sua utilização em aplicações onde não há garantia de estabilidade da plataforma do robô ou mesmo dos objetos sendo observados se torna difícil. Consequentemente, a medição de objetos complexos em ambientes dinâmicos, como é o caso de aplicações de robótica, não é um problema totalmente resolvido. Com o objetivo de contribuir neste sentido, a presente proposta prevê o desenvolvimento de um sistema de medição $3D$ por meios ópticos para utilização em sistemas robotizados que permita a medição rápida de superfícies complexas em ambientes dinâmicos. No presente trabalho técnicas e algoritmos de medição por meios ópticos foram estudados, avaliados e desenvolvidos, procurando atender requisitos específicos relacionados com robótica. Neste contexto, foram levantadas técnicas e soluções clássicas para diferentes problemas relacionados com o tipo de aplicação tratada, e um sistema de medição 3D completo foi desenvolvido. Além da implementação e combinação de técnicas de referência, dois novos métodos relacionados com medição tridimensional foram propostos. Inicialmente, foi elaborado um novo método de correspondência a ser empregado em medições por estereoscopia passiva. Na abordagem proposta é utilizada a informação regional periférica de componentes de alta frequência, de modo a dar suporte à etapa de correspondência de pontos em regiões de intensidade homogênea. Outra proposta corresponde a um método de medição completo baseado em estereoscopia e projeção de franjas. Nesta abordagem, uma versão modificada da técnica de Perfilometria por Transformada de Fourier é combinada à técnica de batimento, de modo a se contornar as limitações originalmente existentes na medição de superfícies com descontinuidades ou saltos abruptos. Os resultados obtidos demonstram a efetividade da utilização do sistema proposto na caracterização 3D de objetos e superfícies em ambientes dinâmicos <br> / Abstract: The demand for mobile robotics applications has grown considerably in recent years. Regardless its nature or purpose, autonomous robots just interact with the world to achieve their goals. In order to do that,information about the environment must be retrieved. Among different approaches, good results have been achieved by using stereoscopic vision systems. However, problems are faced when operating on structured scenarios, where objects with homogeneous intensity or repetitive textures are found. In turn, active methods using structured light bring excellent results for 3D shape characterization. However, there are limitations related to rapid measurement of objects with complex shapes when using these methods. Thus, their use in applications becomes dif?cult where stability of the robot platform or even of the objects being observed is not guaranteed. Hence, fast measurement of complex objects for mobilerobotics isnot a solved problem. In this work, the development of a 3D optical measurement system intended for robotic systems and allowing rapid measurement of complex surfaces in dynamic environments is described. Optical measurement techniques and algorithms were studied, evaluated and developed, seeking to meet speci?c requirements related to robotics. In this context, solutions and conventional techniques have been selected, in order to solve the various problems addressed by the application. These solutions were combined in a complete 3D measurement system. Besides the implementation and combination of standard techniques, two new methods relating to three-dimensional measurement were proposed. First, a new matching method aimed to be used in measurements by passive stereoscopy was developed. the proposed approach, regional information provided by peripheral high frequency components is used in order to help the step of matching points in regions with homogeneous intensity. Then, a complete measurement method based on stereoscopy and fringe projection is proposed. Here, a modifed version of the FTP technique is combined with the beating technique in order to circumvent the limitations when measuring surfaces with discontinuities or abrupt jumps. The results demonstrate the effectiveness of using the proposed system for 3D characterization of objects.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Araranguá, Programa de Pós-Graduação em Tecnologias da Informação e Comunicação, Araranguá, 2016. / Made available in DSpace on 2017-01-03T03:11:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 343184.pdf: 14032938 bytes, checksum: 8ea6f5c59c3135bad01ddd2d66015f17 (MD5) Previous issue date: 2016 / Apesar de se viver em uma sociedade da informação e do conhecimento vem sendo observada uma persistente e crescente falta de interesse dos jovens pelas carreiras científicas e tecnológicas. Frente ao desafio de estimular a inteligência e o interesse dos estudantes, é fundamental que sejam utilizadas metodologias que possibilitem ao aluno aprender a seu próprio ritmo. As atividades práticas são consideradas essenciais para correlacionar o aprendizado teórico com a aplicação prática, e isso pode ser concretizado, entre outras formas, por meio do uso de experimentos e atividades laboratoriais. Estudos demonstram que há inúmeros benefícios no uso de experimentos remotos como ferramenta de ensino e que a contextualização da atividade realizada por meio de mundos virtuais 3D pode potencializar os resultados obtidos. Apesar de tais evidências, não foi encontrado qualquer projeto que verificasse a viabilidade e aceitação dessas tecnologias para o ensino de Ciências na educação fundamental. Este projeto objetiva verificar a aceitação e a viabilidade da utilização de mundos virtuais 3D integrados à experimentação remota como ferramentas para o ensino de Ciências. Para tanto foi desenvolvido um ambiente virtual 3D contextualizado integrado ao Microscópio Remoto, um experimento composto por um microscópio e uma base giratória onde as amostras podem ser alternadas e suas imagens ampliadas e transmitidas online. Foi realizada uma pesquisa qualitativa, sendo adotado o método de pesquisa-ação, com observação sistemática e questionários para a coleta de dados. Os resultados apontaram que o uso dessas tecnologias é viável do ponto de vista tecnológico e que há uma excelente aceitação por parte do professor e alunos, porém as dificuldades relativas à infraestrutura dos laboratórios de informática das escolas podem ser um obstáculo ao uso desses ambientes na rede pública de ensino.<br> / Abstract : Despite living in the information and knowledge society, there has been a persistent and growing lack of interest from young people in scientific and technological careers. Considering the challenge of stimulating the intelligence and interest of students, it is essential to use methodologies to enable them to learn at their own pace. Practical activities are essential for linking theory with practice and can be done, among other methods, by using laboratory experiments and activities. Studies show that there are numerous benefits of using remote labs as a teaching tool and that the context of the activity carried out through 3D virtual worlds can enhance the results. However, it was found no project to verify the feasibility and acceptance of these technologies to science education in primary education. In this sense, this project aims to verify the viability and acceptance of using 3D virtual worlds integrated to remote experimentation as tools for science teaching. Therefore, it was developed a virtual 3D environment integrated to a remote microscope, an experiment consisting of a microscope and a swivel base in which samples can be rotated and their enlarged images transmitted online. A qualitative research was conducted, adopting the method of action research with systematic observation and questionnaires to data collection. The results indicate that the use of these technologies is feasible from a technological point of view and that there is a great acceptance by the teachers and students. Nevertheless, difficulties relating to the infrastructure of computer laboratories in schools can be an obstacle to the use of these environments in public schools.

Made available in DSpace on 2016-03-07T19:21:05Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-02-27. Added 1 bitstream(s) on 2016-03-07T19:23:55Z : No. of bitstreams: 1 000857501.pdf: 5779715 bytes, checksum: 380f43e59b3ef2ddfd8718ef4c01282b (MD5) / Os Sistemas de Navegação e Guia de Rota em Automóvel (SINGRA) têm disponibilizado mapas 3D com símbolos de marcos, os quais são representados em diferentes níveis iconicidade, ou seja, símbolos com diferentes níveis de similaridade com os objetos do mundo real. Os marcos são considerados elementos-chave na estruturação da informação espacial no desenvolvimento de mapas cognitivos. Pesquisas indicam que a avaliação da satisfação é uma das medidas utilizadas para determinar a usabilidade de sistemas. Este trabalho de pesquisa investiga a preferência de um grupo de motoristas por mapas 3D de SINGRA com ou sem símbolos miméticos de marcos, em diferentes níveis de similaridade com seus referentes. Trinta motoristas (15 homens e 15 mulheres) experientes com o uso de SINGRA participaram do teste. Algumas representações cartográficas dinâmicas de um sistema de navegação comercial foram usadas por meio de simulações em um monitor de pequeno formato. Os resultados indicam que a maioria dos motoristas prefere mapas 3D com símbolos miméticos de marcos representados com alto nível de mimetismo, quando comparado aos mapas sem os marcos correspondentes... / In-Vehicle Route Guidance and Navigation Systems (RGNS) have offered 3D maps with mimetic symbols for landmarks which are represented in different levels of iconicity, i.e., symbols with different levels of similarity with objects of the real world. Landmarks are considered key elements in the structuring of spatial information to build cognitive maps. Researchers have pointed out that satisfaction is one of the fundamental measures to determine system usability. This research work investigates the driver preference for 3D maps with mimetic landmarks having different levels of iconicity and 3D maps without the same kind of symbols, in the context of RGNS. Thirty drivers (15 males and 15 females), experienced in the use of RGNS, participated in this experiment. Some dynamic cartographic representations of a commercial system were used through simulations in a medium navigation display. Results indicate the majority of drivers prefer 3D maps with mimetic landmarks which were represented in a high level of similarity with their referent when compared to the maps that did not presented the same landmarks...

Submitted by Newton Salvador Grande Neto (newsalgn@hotmail.com) on 2016-04-08T03:13:41Z No. of bitstreams: 1 Newton Salvador corrigido 30-03.pdf: 4627333 bytes, checksum: 32bbc790f76698649a60a184c85c6860 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-04-08T17:05:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 grandeneto_ns_me_ilha.pdf: 4627333 bytes, checksum: 32bbc790f76698649a60a184c85c6860 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-08T17:05:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 grandeneto_ns_me_ilha.pdf: 4627333 bytes, checksum: 32bbc790f76698649a60a184c85c6860 (MD5) Previous issue date: 2016-03-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A técnica de replicar a morfologia de uma estrutura advinda do interior do corpo humano através de um modelo físico é conhecida como biomodelagem. Na área da saúde, um modelo da anatomia humana virtual ou físico é chamado de biomodelo, e este trouxe para a medicina um outro nível em relação a cirurgias modernas, como por exemplo, a possibilidade de o médico cirurgião realizar a simulação de uma cirurgia no biomodelo, analisando as melhores estratégias que serão adotadas para o sucesso da intervenção cirúrgica. Para a confecção de biomodelos são necessárias a execução de três etapas básicas: aquisição de imagens médicas via tomografia computadorizada, tratamento destas imagens utilizando um software específico e a confecção utilizando a manufatura aditiva, caracterizando assim todo o processo de biomodelagem. Todo este processo se tornou possível devido a integração entre as áreas de informática, engenharia, saúde, diagnóstico por imagens e principalmente pelo evento ímpar na área de processos de fabricação, o surgimento da manufatura aditiva. Utilizando um conjunto de tecnologias, a manufatura aditiva é capaz de reproduzir fisicamente, em vários materiais, um modelo virtual camada a camada. Diversas técnicas foram desenvolvidas na área de manufatura aditiva, em especial a impressão tridimensional (3DPrinter) tem seu funcionamento similar a uma impressora comercial a jato de tinta, porém deposita um aglutinante conhecido como binder ao invés de tinta, sobre camadas sucessivas de pó para prototipagem. A reação entre esses dois materiais consolida o formato bidimensional de cada camada, e depois de vários ciclos, um modelo tridimensional está completo. A não utilização de laser para a consolidação das camadas é uma vantagem desta técnica, ou seja, o valor de mercado do maquinário é relativamente mais barato quando comparado a outras técnicas vendidas no mercado. Pesquisas relacionadas a materiais alternativos nacionais são extremamente importantes, pois as descobertas de matérias-primas de baixo custo viabilizam cada vez mais a inclusão da biomodelagem em centros cirúrgicos. Este trabalho teve como objetivo a preparação de um material alternativo economicamente mais viável, utilizando uma proporção em volume de 94% pó de gesso comercial, 5% de ligante e 1% de agente higroscópico. Os resultados demonstram que o material alternativo proposto para este trabalho, se mostrou em torno de 121 vezes mais barato e também atingiu as características necessárias para a construção de biomodelos, como também se mostra tão eficiente em relação a resistência mecânica de manuseio, qualidade superficial e densidade quando comparado a materiais comerciais amplamente aceitos pelo mercado. Com a redução de custos, a técnica de biomodelagem poderá ser utilizada com mais frequência nas intervenções cirúrgicas, diminuindo os riscos existentes na cirurgia através de um planejamento cirúrgico de sucesso. / The technique to replicate a morphology of some interior structure of the human body through a physical model is known as biomodeling. In health care area, a virtual or physical human anatomy model is called biomodel, and this brings to the medicine another level in relation to moderns surgeries, for example, the surgeon has the possibility to perform a simulation of a surgery on a biomodel, making the opportunity to find the best strategies that will be adopted for the success of the surgery intervention. Three basic steps are required to ensure the fabrication of the biomodels: the acquisition of medical images via tomography or MRI, then, the treatment of these images using a specific software, to finally produce the biomodel by additive manufacturing, featuring then the whole process biomodeling. This entire process has become possible because of the integration of information technology, engineering, health, image diagnosis and especially the unique event in the area of manufacturing processes, the emergence of additive manufacturing. By a set of technologies, the additive manufacturing is able to physically reproduce, in several materials, a virtual model layer by layer. Several techniques have been developed in this area, especially the three-dimensional printing (3DPrinter), that operates similarly to a commercial inkjet printer, but, instead of ink, deposits an adhesive known as binder on successive layers of prototyping powder. The reaction between the binder and the powder consolidates the two-dimensional shape of each layer, and, after several cycles, a three-dimensional model is complete. Not utilizing lasers to consolidate the layers is the advantage of this technique that makes the market value of the machinery relatively inexpensive, compared to other market techniques. Researches related to national alternative materials are extremely important, because the Discovery of inexpensive raw materials can enable the inclusion of biomodeling in surgery rooms more and more. The aim of this study is the preparation of an alternative and economically viable material, using a volume proportion of 94% of comercial gypsum powder, 5% of binder and 1% of hygroscopic agent. The results show that the alternative material proposed by this study was about 121 times cheaper and also reached the necessary characteristics for the fabrication of the biomodels, as also shown as efficient regarding to mechanical strength handling, surface quality and density when compared to comercial materials widely accepted by the Market. By reducing the costs, the biomodeling technique can be used more often in surgical interventions, reducing the surgery risks through a success surgical planning.

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