3D face computational photography using PCA spaces

In this paper, we present a 3D face photography system based on a facial expression training dataset, composed of both facial range images (3D geometry) and facial texture (2D photography). The proposed system allows one to obtain a 3D geometry representation of a given face provided as a 2D photography, which undergoes a series of transformations through the texture and geometry spaces estimated. In the training phase of the system, the facial landmarks are obtained by an active shape model (ASM) extracted from the 2D gray-level photography. Principal components analysis (PCA) is then used to represent the face dataset, thus defining an orthonormal basis of texture and another of geometry. In the reconstruction phase, an input is given by a face image to which the ASM is matched. The extracted facial landmarks and the face image are fed to the PCA basis transform, and a 3D version of the 2D input image is built. Experimental tests using a new dataset of 70 facial expressions belonging to ten subjects as training set show rapid reconstructed 3D faces which maintain spatial coherence similar to the human perception, thus corroborating the efficiency and the applicability of the proposed system.

Novel Application of 2D and 3D-Similarity Searches To Identify Substrates among Cytochrome P450 2C9, 2D6, and 3A4

Cytochrome P450 (CYP450) is a class of enzymes where the substrate identification is particularly important to know. It would help medicinal chemists to design drugs with lower side effects due to drug-drug interactions and to extensive genetic polymorphism. Herein, we discuss the application of the 2D and 3D-similarity searches in identifying reference Structures with higher capacity to retrieve Substrates of three important CYP enzymes (CYP2C9, CYP2D6, and CYP3A4). On the basis of the complementarities of multiple reference structures selected by different similarity search methods, we proposed the fusion of their individual Tanimoto scores into a consensus Tanimoto score (T(consensus)). Using this new score, true positive rates of 63% (CYP2C9) and 81% (CYP2D6) were achieved with false positive rates of 4% for the CYP2C9-CYP2D6 data Set. Extended similarity searches were carried out oil a validation data set, and the results showed that by using the T(consensus) score, not only the area of a ROC graph increased, but also more substrates were recovered at the beginning of a ranked list.

3D roll-forming of hat-profile with variable depth and width

The use of roll-formed products in automotive, furniture, buildings etc. increases every year due to the low part-production cost and the complicated cross-sections that can be produced. The limitation with roll-forming until recent years is that one could only produce profiles with a constant cross-section in the longitudinal direction. About eight years ago ORTIC AB [1] developed a machine in which it was possible to produce profiles with a variable width (“3D roll-forming”) for the building industry. Experimental equipment was recently built for research and prototyping of profiles with variable cross-section in both width and depth for the automotive industry. The objective with the current study is to investigate the new tooling concept that makes it possible to roll-form hat-profiles, made of ultra high strength steel, with variable cross-section in depth and width. The result shows that it is possible to produce 3D roll-formed profiles with close tolerances.

Ökad insikt i den 3D-grafiska arbetsprocessen : Visualisering av interiörmiljöer i stillbilder

Föreliggande studie har haft för avsikt att genom enkäter undersöka likheter och skillnader mellan branschaktiva 3D-grafikers arbetsprocesser. Målet har varit att öka insikten i den 3D-grafiska arbetsprocessen för visualisering av interiörmiljöer. Studien är tänkt att identifiera vilka arbetsmoment som är mest tidskrävande och varför. En ökad insikt i denna process kan leda till förbättrad kommunikation och förståelse mellan kund och byrå. Respondenternas beskrivningar av arbetsprocessen liknade varandra och stämmer till stor del även med beskrivningar i litteraturen. De flesta av respondenterna upplevde modellering som det mest tidskrävande tekniska momentet. God kommunikation med kunden ansåg respondenterna vara viktigt för att undvika onödig korrektur, vilket beskrevs som problematiskt och tidskrävande. Respondenterna hade erfarenhet från referensmaterial av varierande kvalitet, vilket kan påverka ett projekts tidsåtgång.

Metamorphic epiphany -- 3D animation

As far back as I can remember, I have always been interested in studio art. Whether it be painting, drawing, printmaking, or photography, it has consistently been a part of my life. Upon enrolling in Colby, I became interested in computers and decided to major my undergraduate college career in Computer Science. Not forgetting past interests, I continued my studio art education, taking several classes within the Art department. In due time, I began combining interests and began studying Computer Graphics and Design. With limited resources in this field at Colby, the majority of my computer graphic education and experience has been done on my own time apart from regular classroom work. As time progressed, so did my interests. Starting with simple image manipulation of digitally scanned photographs, I moved on to Web Page design, eventually leading to Desktop Publishing. Ultimately, I wanted to take a step further and expand my overall computer graphic knowledge by learning 3D modeling and animation. With even fewer resources in 3D animation at Colby, I perceived having trouble finding the information and tools I would need to gain the necessary skills for this new field. The Senior Scholars program gave me the opponunity to find and acquire the necessary tools to pursue my interest. This program also allowed me to devote the proper amount of time required for learning these new tools.

TV 3D no Brasil: limitações e oportunidades de produção

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-graduação em Comunicação da Universidade Municipal de São Caetano do Sul

Um estudo exploratório sobre a utilização de modelos 3D digitais no processo de inovação tecnológica de uma empresa da indústria de manufatura

Através de um estudo de caso, este trabalho apresenta evidências empíricas que reforçam e ampliam as descobertas de trabalhos anteriores sobre as contribuições dos modelos 3D digitais no processo de inovação tecnológica de uma empresa da indústria de manufatura, e oferece contribuições para a academia e para a prática. A inovação tecnológica é um dos fatores essenciais da competição e do desenvolvimento industrial. Na medida em que as mudanças tecnológicas ocorrem em complexidade e ritmo crescentes, as empresas têm procurado aumentar a flexibilidade e a velocidade de suas atividades através de sofisticados sistemas de tecnologia de informação e de comunicações. Na indústria de manufatura, os modelos 3D digitais têm sido cada vez mais utilizados ao longo do ciclo de vida dos produtos das empresas e a sua difusão não apenas tornou-os elementos chave para o processo de inovação tecnológica, mas a sua adoção está forçando muitas empresas a rever a forma como elas conduzem e gerenciam suas atividades de inovação.

Visualização interativa e manipulação de imagens 3D em tempo real usando métodos baseados na GPU

Este trabalho apresenta um conjunto de ferramentas que exploram as capacidades recentes das placas gráficas de computadores pessoais para prover a visualização e a interação com volumes de dados. O objetivo é oferecer ao usuário ferramentas que permitam a remoção interativa de partes não relevantes do volume. Assim, o usuário é capaz de selecionar um volume de interesse, o que pode tanto facilitar a compreensão da sua estrutura quanto a sua relação com os volumes circundantes. A técnica de visualização direta de volumes através do mapeamento de texturas é explorada para desenvolver estas ferramentas. O controle programável dos cálculos realizados pelo hardware gráfico para gerar a aparência de cada pixel na tela é usado para resolver a visibilidade de cada ponto do volume em tempo real. As ferramentas propostas permitem a modificação da visibilidade de cada ponto dentro do hardware gráfico, estendendo o benefício da visualização acelerada por hardware. Três ferramentas de interação são propostas: uma ferramenta de recorte planar que permite a seleção de um volume de interesse convexo; uma ferramenta do tipo “borracha”, para eliminar partes não relevantes da imagem; e uma ferramenta do tipo “escavadeira”, para remover camadas do volume Estas ferramentas exploram partes distintas do fluxo de visualização por texturas, onde é possível tomar a decisão sobre a visibilidade de cada ponto do volume. Cada ferramenta vem para resolver uma deficiência da ferramenta anterior. Com o recorte planar, o usuário aproxima grosseiramente o volume de interesse; com a borracha, ele refina o volume selecionado que, finalmente, é terminado com a escavadeira. Para aplicar as ferramentas propostas ao volume visualizado, são usadas técnicas de interação conhecidas, comuns nos sistemas de visualização 2D. Isto permite minimizar os esforços do usuário no treinamento do uso das ferramentas. Finalmente, são ilustradas as aplicações potenciais das ferramentas propostas para o estudo da anatomia do fígado humano. Nestas aplicações foi possível identificar algumas necessidades do usuário na visualização interativa de conjuntos de dados médicos. A partir destas observações, são propostas também novas ferramentas de interação, baseadas em modificações nas ferramentas propostas.

Captura e visualização de video 3d em tempo real

Vídeos são dos principais meios de difusão de conhecimento, informação e entretenimento existentes. Todavia, apesar da boa qualidade e da boa aceitação do público, os vídeos atuais ainda restringem o espectador a um único ponto de vista. Atualmente, alguns estudos estão sendo desenvolvidos visando oferecer ao espectador maior liberdade para decidir de onde ele gostaria de assistir a cena. O tipo de vídeo a ser produzido por essas iniciativas tem sido chamado genericamente de vídeo 3D. Esse trabalho propõe uma arquitetura para captura e exibição de vídeos 3D em tempo real utilizando as informações de cor e profundidade da cena, capturadas para cada pixel de cada quadro do vídeo. A informação de profundidade pode ser obtida utilizando-se câmeras 3D, algoritmos de extração de disparidade a partir de estéreo, ou com auxílio de luz estruturada. A partir da informação de profundidade é possível calcular novos pontos de vista da cena utilizando um algoritmo de warping 3D. Devido a não disponibilidade de câmeras 3D durante a realização deste trabalho, a arquitetura proposta foi validada utilizando um ambiente sintético construído usando técnicas de computação gráfica. Este protótipo também foi utilizado para analisar diversos algoritmos de visão computacional que utilizam imagens estereoscópias para a extração da profundidade de cenas em tempo real. O uso de um ambiente controlado permitiu uma análise bastante criteriosa da qualidade dos mapas de profundidade produzidos por estes algoritmos, nos levando a concluir que eles ainda não são apropriados para uso de aplicações que necessitem da captura de vídeo 3D em tempo real.

Recorte volumétrico usando técnicas de interação 2D e 3D

A visualização de conjuntos de dados volumétricos é comum em diversas áreas de aplicação e há já alguns anos os diversos aspectos envolvidos nessas técnicas vêm sendo pesquisados. No entanto, apesar dos avanços das técnicas de visualização de volumes, a interação com grandes volumes de dados ainda apresenta desafios devido a questões de percepção (ou isolamento) de estruturas internas e desempenho computacional. O suporte do hardware gráfico para visualização baseada em texturas permite o desenvolvimento de técnicas eficientes de rendering que podem ser combinadas com ferramentas de recorte interativas para possibilitar a inspeção de conjuntos de dados tridimensionais. Muitos estudos abordam a otimização do desempenho de ferramentas de recorte, mas muito poucos tratam das metáforas de interação utilizadas por essas ferramentas. O objetivo deste trabalho é desenvolver ferramentas interativas, intuitivas e fáceis de usar para o recorte de imagens volumétricas. Inicialmente, é apresentado um estudo sobre as principais técnicas de visualização direta de volumes e como é feita a exploração desses volumes utilizando-se recorte volumétrico. Nesse estudo é identificada a solução que melhor se enquadra no presente trabalho para garantir a interatividade necessária. Após, são apresentadas diversas técnicas de interação existentes, suas metáforas e taxonomias, para determinar as possíveis técnicas de interação mais fáceis de serem utilizadas por ferramentas de recorte. A partir desse embasamento, este trabalho apresenta o desenvolvimento de três ferramentas de recorte genéricas implementadas usando-se duas metáforas de interação distintas que são freqüentemente utilizadas por usuários de aplicativos 3D: apontador virtual e mão virtual. A taxa de interação dessas ferramentas é obtida através de programas de fragmentos especiais executados diretamente no hardware gráfico. Estes programas especificam regiões dentro do volume a serem descartadas durante o rendering, com base em predicados geométricos. Primeiramente, o desempenho, precisão e preferência (por parte dos usuários) das ferramentas de recorte volumétrico são avaliados para comparar as metáforas de interação empregadas. Após, é avaliada a interação utilizando-se diferentes dispositivos de entrada para a manipulação do volume e ferramentas. A utilização das duas mãos ao mesmo tempo para essa manipulação também é testada. Os resultados destes experimentos de avaliação são apresentados e discutidos.

Implementação de um sistema autónomo para a geração de visualizações 3D de dados ambientais

Este trabalho foi realizado na Universidade da Madeira, no âmbito do Mestrado em Engenharia Informática, tendo como título “Implementação de um sistema autónomo para a geração de visualizações 3D de dados ambientais”. A visualização 3D tem vindo a ganhar terreno em áreas como o entretenimento, medicina, arquitetura e desenho de equipamentos, entre outros. Relativamente à visualização de dados ambientais (oceano e atmosfera) em 3D, esta é uma área pouco explorada. Como tal, foi proposto o estudo e criação de um sistema autónomo capaz de gerar imagens 3D de dados ambientais e disponibilizar as mesmas na web. O estudo iniciou-se com testes às ferramentas que permitem a visualização 3D de dados ambientais, de forma a escolher a que mais se adequa ao sistema a implementar. Após diversos testes às várias ferramentas, a que mais se destacou foi o IDV (Integrated Data Visualization), pelas suas funcionalidades e capacidade de ser executado de forma automática. A implementação do sistema foi efetuada ao longo de diversas etapas: pré-processamento dos dados; escolha das visualizações a disponibilizar na web; escrita do script responsável pelo processo; criação das páginas web para visualização das imagens e implementação de todo o sistema em ambiente Linux. Este sistema foi desenvolvido tendo em conta a adição de novas visualizações, assim como a alteração das visualizações existentes. A possibilidade de adicionar/alterar visualizações de forma simples também foi tida em conta, de forma a não ser necessário reestruturar todo o sistema.

tCAD: a 3D modeling application on a depth enhanced tabletop computer

Tabletop computers featuring multi-touch input and object tracking are a common platform for research on Tangible User Interfaces (also known as Tangible Interaction). However, such systems are confined to sensing activity on the tabletop surface, disregarding the rich and relatively unexplored interaction canvas above the tabletop. This dissertation contributes with tCAD, a 3D modeling tool combining fiducial marker tracking, finger tracking and depth sensing in a single system. This dissertation presents the technical details of how these features were integrated, attesting to its viability through the design, development and early evaluation of the tCAD application. A key aspect of this work is a description of the interaction techniques enabled by merging tracked objects with direct user input on and above a table surface.