Reconstrução de Superfícies usando um Scanner 3D de Luz Estruturada

Ao longo dos últimos anos, os scanners 3D têm tido uma utilização crescente nas mais variadas áreas. Desde a Medicina à Arqueologia, passando pelos vários tipos de indústria, ´e possível identificar aplicações destes sistemas. Essa crescente utilização deve-se, entre vários factores, ao aumento dos recursos computacionais, à simplicidade e `a diversidade das técnicas existentes, e `as vantagens dos scanners 3D comparativamente com outros sistemas. Estas vantagens são evidentes em áreas como a Medicina Forense, onde a fotografia, tradicionalmente utilizada para documentar objectos e provas, reduz a informação adquirida a duas dimensões. Apesar das vantagens associadas aos scanners 3D, um factor negativo é o preço elevado. No âmbito deste trabalho pretendeu-se desenvolver um scanner 3D de luz estruturada económico e eficaz, e um conjunto de algoritmos para o controlo do scanner, para a reconstrução de superfícies de estruturas analisadas, e para a validação dos resultados obtidos. O scanner 3D implementado ´e constituído por uma câmara e por um projector de vídeo ”off-the-shelf”, e por uma plataforma rotativa desenvolvida neste trabalho. A função da plataforma rotativa consiste em automatizar o scanner de modo a diminuir a interação dos utilizadores. Os algoritmos foram desenvolvidos recorrendo a pacotes de software open-source e a ferramentas gratuitas. O scanner 3D foi utilizado para adquirir informação 3D de um crânio, e o algoritmo para reconstrução de superfícies permitiu obter superfícies virtuais do crânio. Através do algoritmo de validação, as superfícies obtidas foram comparadas com uma superfície do mesmo crânio, obtida por tomografia computorizada (TC). O algoritmo de validação forneceu um mapa de distâncias entre regiões correspondentes nas duas superfícies, que permitiu quantificar a qualidade das superfícies obtidas. Com base no trabalho desenvolvido e nos resultados obtidos, é possível afirmar que foi criada uma base funcional para o varrimento de superfícies 3D de estruturas, apta para desenvolvimento futuro, mostrando que é possível obter alternativas aos métodos comerciais usando poucos recursos financeiros.

Integração e contextualização de modelos 3D no ensino da área da saúde

Mestrado em Engenharia Informática. Sistemas Gráficos e Multimédia.

Modelo generalista de páginas Web para motores de pesquisa com interface 3D

Web tornou-se uma ferramenta indispensável para a sociedade moderna. A capacidade de aceder a enormes quantidades de informação, disponível em praticamente todo o mundo, é uma grande vantagem para as nossas vidas. No entanto, a quantidade avassaladora de informação disponível torna-se um problema, que é o de encontrar a informação que precisamos no meio de muita informação irrelevante. Para nos ajudar nesta tarefa, foram criados poderosos motores de pesquisa online, que esquadrinham a Web à procura dos melhores resultados, segundo os seus critérios, para os dados que precisamos. Actualmente, os motores de pesquisa em voga, usam um formato de apresentação de resultados simples, que consiste apenas numa caixa de texto para o utilizador inserir as palavras-chave sobre o tema que quer pesquisar e os resultados são dispostos sobre uma lista de hiperligações ordenada pela relevância que o motor atribui a cada resultado. Porém, existem outras formas de apresentar resultados. Uma das alternativas é apresentar os resultados sobre interfaces em 3 dimensões. É nestes tipos de sistemas que este trabalho vai incidir, os motores de pesquisa com interfaces em 3 dimensões. O problema é que as páginas Web não estão preparadas para serem consumidas por este tipo de motores de pesquisa. Para resolver este problema foi construído um modelo generalista para páginas Web, que consegue alimentar os requisitos das diversas variantes destes motores de pesquisa. Foi também desenvolvido um protótipo de instanciação automático, que recolhe as informações necessárias das páginas Web e preenche o modelo.

Visualização e manipulação de informação em ambientes 3D imersivos

Ainda antes da invenção da escrita, o desenho foi utilizado para descrever a realidade, tendo evoluído ao longo dos tempos, ganhando mais qualidade e pormenor e recorrendo a suportes cada vez mais evoluídos que permitissem a perpetuação dessa imagem: dessa informação. Desde as pinturas rupestres, nas paredes de grutas paleolíticas, passando pelos hieróglifos, nos templos egípcios, nas gravuras das escrituras antigas e nos quadros sobre tela, a intenção sempre foi a de transmitir a informação da forma mais directa e perceptível por qualquer indivíduo. Nos dias de hoje as novas tecnologias permitem aceder à informação com uma facilidade nunca antes vista ou imaginada, estando certamente ainda por descobrir outras formas de registar e perpetuar a informação para as gerações vindouras. A fotografia está na origem das grandes evoluções da imagem, permitindo capturar o momento, tornando-o “eterno”. Hoje em dia, na era da imagem digital, além de se mostrar a realidade, é possível incorporar na imagem informação adicional, de modo a enriquecer a experiência de visualização e a maximizar a aquisição do conhecimento. As possibilidades da visualização em três dimensões (3D) vieram dar o realismo que faltava ao formato de fotografia original. O 3D permite a imersão do espectador no ambiente que, a própria imagem retrata, à qual se pode ainda adicionar informação escrita ou até sensorial como, por exemplo, o som. Esta imersão num ambiente tridimensional permite ao utilizador interagir com a própria imagem através da navegação e exploração de detalhes, usando ferramentas como o zoom ou ligações incorporados na imagem. A internet é o local onde, hoje em dia, já se disponibilizam estes ambientes imersivos, tornando esta experiência muita mais acessível a qualquer pessoa. Há poucos anos ainda, esta prática só era possível mediante o recurso a dispositivos especificamente construídos para o efeito e que, por isso, apenas estavam disponíveis a grupos restritos de utilizadores. Esta dissertação visa identificar as características de um ambiente 3D imersivo e as técnicas existentes e possíveis de serem usadas para maximizar a experiência de visualização. Apresentar-se-ão algumas aplicações destes ambientes e sua utilidade no nosso dia-a-dia, antevendo as tendências futuras de evolução nesta área. Serão apresentados exemplos de ferramentas para a composição e produção destes ambientes e serão construídos alguns modelos ilustrativos destas técnicas, como forma de avaliar o esforço de desenvolvimento e o resultado obtido, comparativamente com formas mais convencionais de transmitir e armazenar a informação. Para uma avaliação mais objectiva, submeteram-se os modelos produzidos à apreciação de diversos utilizadores, a partir da qual foram elaboradas as conclusões finais deste trabalho relativamente às potencialidades de utilização de ambientes 3D imersivos e suas mais diversas aplicações.

Smart object for 3D interaction

This paper reports on the creation of an interface for 3D virtual environments, computer-aided design applications or computer games. Standard computer interfaces are bound to 2D surfaces, e.g., computer mouses, keyboards, touch pads or touch screens. The Smart Object is intended to provide the user with a 3D interface by using sensors that register movement (inertial measurement unit), touch (touch screen) and voice (microphone). The design and development process as well as the tests and results are presented in this paper. The Smart Object was developed by a team of four third-year engineering students from diverse scientific backgrounds and nationalities during one semester.

Amygdala activation in response to 2D and 3D emotion-inducing stimuli

Studying changes in brain activation according to the valence of emotion-inducing stimuli is essential in the research on emotions. Due to the ecological potential of virtual reality, it is also important to examine whether brain activation in response to emotional stimuli can be modulated by the three-dimensional (3D) properties of the images. This study uses functional Magnetic Resonance Imaging to compare differences between 3D and standard (2D) visual stimuli in the activation of emotion-related brain areas. The stimuli were organized in three virtual-reality scenarios, each with a different emotional valence (pleasant, unpleasant and neutral). The scenarios were presented in a pseudo-randomized order in the two visualization modes to twelve healthy males. Data were analyzed through a GLM-based fixed effects procedure. Unpleasant and neutral stimuli activated the right amygdala more strongly when presented in 3D than in 2D. These results suggest that 3D stimuli, when used as “building blocks” for virtual environments, can induce increased emotional loading, as shown here through neuroimaging.

Web marketing: desenvolvimento de uma presença online para uma unidade hoteleira – Projeto Oporto Invictus Hostel

O hotel, para muitos autores, tem como função oferecer abrigo para quem está distante da sua casa e atender às suas necessidades básicas. A hotelaria tem como função básica alojar as pessoas que estão longe da sua residência e que precisam de um quarto com uma cama para dormir e uma casa de banho (Duarte, 1996). Para Beni (2003), um hotel, além de ter a função básica de alojar, tem uma característica que nenhum outro estabelecimento comercial possui, que é o facto de o consumidor se deslocar até ao hotel para poder utilizar os serviços disponíveis. Outra característica muito especifica da atividade hoteleira, é o facto de o atendimento ser o mais importante na hora da prestação do serviço. O Hostel é uma designação muito usada atualmente como sinónimo de albergue. É um tipo de unidade hoteleira que se caracteriza pelos preços convidativos e pela possibilidade de socialização dos hóspedes, onde cada hóspede pode arrendar uma cama ou beliche, num dormitório partilhado, com casa de banho, lavandaria e, por vezes, cozinha, também em regime partilhado. Os Hostels são geralmente económicos praticando preços intitulados low-­‐cost. Definir uma estratégia para a Internet é hoje um imperativo para qualquer organização que pretenda utilizar este canal de comunicação para promover a sua atividade. As unidades hoteleiras também não são exceção; a necessidade de comunicar com os públicos alvo no sentido de aumentarem a captação de turistas exige uma presença na Internet que consiga simultaneamente informar e motivar à escolha pelos serviços prestados. A Internet evidencia um incontornável potencial informativo e comunicativo em questões de rapidez de circulação: número de pessoas que atinge e áreas geográficas que abarca; e devido às suas características de imaterialidade, instantaneidade e multimédia, democratiza o acesso à informação e a determinados tipos de bens, facilita a comunicação entre pessoas e instituições e universaliza as oportunidades, eliminando as barreiras espaciais, geográficas e temporais (Balsa, 2007). Rapidamente as unidades hoteleiras se aperceberam das vantagens e potencialidades da Internet: rápida, imediata, económica, integrada no dia-­‐a-­‐dia de trabalho e lazer e acessível a um cada vez maior número de pessoas. A nível geral, mas com especial incidência no caso das unidades hoteleiras, a Internet apresenta inúmeras vantagens ao nível da estruturação da informação em bases de dados e da sua apresentação dinâmica, tirando partido da inclusão de objetos multimédia em páginas HTML. Os objetos multimédia podem incluir áudio, vídeo,animações em tecnologia Flash e mesmo animações 3D tornando a visita a um sítio Web com este tipo de conteúdos, uma experiência muito gratificante. Por sua vez, a interatividade, característica do próprio funcionamento das páginas Web, facilita a interação entre a unidade hoteleira e o visitante. A interatividade permite ou facilita uma relação ativa entre o utilizador e o hotel. O utilizador passa de espectador passivo a interveniente ativo no processo de consulta da informação. Na web, os avanços tecnológicos têm sido constantes. Em 1980, Alvin Toffler’s no seu bestseller ‘The Third Wave’ previu um novo tipo de consumidor a quem chamou de ‘prosumer’ e que seria um misto de DIY (do-­it-­yourself) produtor e consumidor em mercados offline (Toffler, 1980). Foi sem dúvida de uma grande visão, mas sem os recentes avanços na web e nas tecnologias digitais, a maioria dos utilizadores não poderia ter dado o salto de espectador passivo para ator que participa ativamente na construção da web (Shuen, 2008). O aparecimento das redes sociais que permitem criar comunidades com interesses afins, o desenvolvimento de plataformas como o Youtube.com para a partilha de vídeos, a vulgarização de plataformas como o flickr.com para a partilha de imagens constituíram marcos determinantes para aquilo a que se designa por WEB 2.0 (tecnologia do século XXI). Enquanto no tempo da WEB 1.0 (tecnologia dos anos 90) os sites eram essencialmente estáticos e a interatividade não era levada aos limites, agora com a WEB 2.0 é possível construir modelos de negócio com conteúdos mais ricos simulando, com muito maior realismo, em ambientes virtuais, o que se passa em ambientes reais. Os sítios Web das unidades hoteleiras estão a evoluir rapidamente para um modelo que contemple as potencialidades da WEB 2.0 Tendo em consideração a importância das unidades hoteleiras no panorama do turismo, a relevância da Internet como meio de comunicação entre as instituições e os cidadãos e a necessidade das unidades hoteleiras disporem de uma estratégia de comunicação digital para difundir as suas valências e atividades, entendemos justificar-­se fazer uma revisão da literatura onde: procuraremos compreender a importância do turismo na sociedade atual assim como, o impacto das novas tecnologias da informação em atividades relacionadas com o turismo e ainda, procuraremos perceber quais os canais de comunicação digital que estão ao dispor dos profissionais de turismo, nomeadamente os gestores de unidades hoteleiras, para promover os seus serviços. O objetivo principal deste trabalho consiste em mostrar como foi desenvolvido uma estratégia de comunicação digital para promover online uma unidade hoteleira low cost, no caso presente o Oporto Invictus Hostel. Trata­‐se de um projeto integrado em que não só se criaram as diferentes peças de comunicação como se definiu e aplicou uma estratégia promocional com vista à divulgação do Hostel. O projeto apresentado evidencia como é possível, com recursos limitados, criar um sistema integrado de comunicação digital online que promova uma pequena unidade hoteleira, de forma a dar-­‐lhe visibilidade tanto a nível nacional como internacional. O projeto está dividido em cinco partes. Numa primeira parte é feita a apresentação do briefing que resultou de uma primeira reunião com o cliente. Numa segunda parte apresenta­‐se a fase de planeamento relativa ao desenvolvimento do projeto. Numa terceira parte descreve-­se o processo de implementação do projeto. Na quarta fase abordam-se os testes funcionais e na quinta e última fase faz-­se referencia a aspetos relacionados com a conclusão do projeto.

Application of Visual-Inertial SLAM for 3D Mapping of Underground Environments

The underground scenarios are one of the most challenging environments for accurate and precise 3d mapping where hostile conditions like absence of Global Positioning Systems, extreme lighting variations and geometrically smooth surfaces may be expected. So far, the state-of-the-art methods in underground modelling remain restricted to environments in which pronounced geometric features are abundant. This limitation is a consequence of the scan matching algorithms used to solve the localization and registration problems. This paper contributes to the expansion of the modelling capabilities to structures characterized by uniform geometry and smooth surfaces, as is the case of road and train tunnels. To achieve that, we combine some state of the art techniques from mobile robotics, and propose a method for 6DOF platform positioning in such scenarios, that is latter used for the environment modelling. A visual monocular Simultaneous Localization and Mapping (MonoSLAM) approach based on the Extended Kalman Filter (EKF), complemented by the introduction of inertial measurements in the prediction step, allows our system to localize himself over long distances, using exclusively sensors carried on board a mobile platform. By feeding the Extended Kalman Filter with inertial data we were able to overcome the major problem related with MonoSLAM implementations, known as scale factor ambiguity. Despite extreme lighting variations, reliable visual features were extracted through the SIFT algorithm, and inserted directly in the EKF mechanism according to the Inverse Depth Parametrization. Through the 1-Point RANSAC (Random Sample Consensus) wrong frame-to-frame feature matches were rejected. The developed method was tested based on a dataset acquired inside a road tunnel and the navigation results compared with a ground truth obtained by post-processing a high grade Inertial Navigation System and L1/L2 RTK-GPS measurements acquired outside the tunnel. Results from the localization strategy are presented and analyzed.

Thermographic and visible spectrum camera calibration for marine robotic target detection

Oceans - San Diego, 2013

Simulation Environment for Multi-Robot Cooperative 3D Target Perception

4th International Conference, SIMPAR 2014, Bergamo, Italy, October 20-23, 2014

3D-nanostructured Au electrodes for the event-specific detection of MON810 transgenic maize

In the present work, the development of a genosensor for the event-specific detection of MON810 transgenic maize is proposed. Taking advantage of nanostructuration, a cost-effective three dimensional electrode was fabricated and a ternary monolayer containing a dithiol, a monothiol and the thiolated capture probe was optimized to minimize the unspecific signals. A sandwich format assay was selected as a way of precluding inefficient hybridization associated with stable secondary target structures. A comparison between the analytical performance of the Au nanostructured electrodes and commercially available screen-printed electrodes highlighted the superior performance of the nanostructured ones. Finally, the genosensor was effectively applied to detect the transgenic sequence in real samples, showing its potential for future quantitative analysis.

Estudo Focado no Utilizador de Software Gratuito para Modelação e Visualização 3D Realista

Computação gráfica um campo que tem vindo a crescer bastante nos últimos anos, desde áreas como cinematográficas, dos videojogos, da animação, o avanço tem sido tão grande que a semelhança com a realidade é cada vez maior. Praticamente hoje em dia todos os filmes têm efeitos gerados através de computação gráfica, até simples anúncios de televisão para não falar do realismo dos videojogos de hoje. Este estudo tem como objectivo mostrar duas alternativas no mundo da computação gráfica, como tal, vão ser usados dois programas, Blender e Unreal Engine. O cenário em questão será todo modelado de raiz e será o mesmo nos dois programas. Serão feitos vários renders ao cenário, em ambos os programas usando diferentes materiais, diferentes tipos de iluminação, em tempo real e não de forma a mostrar as várias alternativas possíveis.