Disseny i construcció d'un motor 3D en temps real per la Gameboy Advance

El projecte desenvolupat ha tractat l’estudi i disseny d’un motor 3D interactiu a la consolaGame Boy Advance (GBA). La GBA disposa d’un processador ARM7TDMI a 16’78Mhz i no disposa de operacions 3D per-hardware, és una consola lenta en comparació lesque podem trobar al mercat d’avui en dia. Aquest treball, va partir de la construcció d’un prototipus ray-casting per-columna. Després,vàrem adaptar-lo a una estructura de portals i sectors. Més tard,es va introduir el mapeig de sostre/terra i de paisatges. Per últim,vàrem introduir efectes a la renderització per donar més realismeal recorregut del món, com il·luminació, objectes, etc.Tot i que es va estudiar l’arquitectura d’un motor eficient, no estenia prou per arribar a tenir un motor interactiu. Una de lestasques més difícils va ser la part de optimització. Peraconseguir-ho s’ha hagut de substituir operacions a temps realcostoses a temps de execució, replantejar parts de l’algorisme per fer-lo més eficient, entre altres

Entorn de treball per a visualitzar escenes tridimensionals

Creació d'un entorn de treball per tal de visualitzar models tridimensionals en temps real amb dos objectius: proporcionar una interfície gràfica per poder visualitzar interactivament una escena, modificant-ne els seus elements i aconseguir un disseny que faci el projecte altament revisable i reutilitzable en elfutur, i serveixi per tant de plataforma per provar altres projectes

Visualització de pluja realista en temps real

L’objectiu d’aquest PFC és desenvolupar un sistema de pluja per a videojocs i aplicacions de realitat virtual que sigui acurat, tant en el sentit del realisme visual com del seu comportament. El projecte permetrà al desenvolupador de videojocs incorporar a les seves aplicacions, zones de pluja amb diferents intensitats utilitzant el hardware gràfic més modern, per així evitar que aquesta pluja sigui processada per la CPU i per tant pugui alentir el videojoc que està creant. S’han desenvolupat dos sistemes, el sistema d’edició de pluja i el de visualització en temps real

Sistema d'estereovisió amb una càmera

Els sistemes de visió estèreo es basen en la reconstrucció per triangulació a partir de dues càmeres, permetent la representació d’objectes del món real en tres dimensions. L’objectiu d’aquest projecte consisteix a dissenyar i implementar un sistema estèreo amb una sola càmera amb dos petits vidres d’alta transmissivitat davant de la lent, utilitzant la teoria clàssica desenvolupada a partir de dues càmeres. D’aquesta forma obtindrem un sistema molt més compacte que en el cas de tenir dues càmeres, que serà apte per entorns molt reduïts i per escenes molt properes

Identificació de subjectes a partir de l'anàlisi de dades multimodals RGB-Depth

En aquest treball s'explora el camp de la identificació facial de subjectes utilitzant tècniques d'anàlisi multimodal. Això és utilitzant imatges RGB i imatges de profunditat (3D) amb l'objecte de validar les diverses tècniques emprades en el reconeixement facial i aprofundir en sistemes que incorporen informació tridimensional als algorismes de detecció i identificació facial.

Editor interactivo de policubos

Hoy en día existen numerosas técnicas para aplicar texturas sobre objetos 3D genéricos, pero los mecanismos para su creación son, en general, o bien complejos y poco intuitivos para el artista, o bien poco eficientes en aspectos como obtener un texturado global sin costuras. Recientemente, la invención de los policubos ha abierto un nuevo espectro de posibilidades a la hora de realizar estas tareas, e incluso otras como animación y subdivisión, de crucial importancia para industrias como el cine o los videojuegos. Desafortunadamente, no existen herramientas automáticas y editables que permitan generar el modelo de policubos base. Un policubo es una agregación de cubos idénticos de forma que cada cubo tiene como mínimo en común una cara con otro cubo. Con la agrupación de estos cubos se pueden generar diferentes figuras espaciales. El objetivo es desarrollar una herramienta para la creación y edición interactiva de un modelo de policubos a partir de un objeto tridimensional, la cual proporcionara una libertad y control al usuario no existente en las herramientas actualmente disponibles

Generació semi-automàtica de façanes procedurals

L’objectiu d’aquest PFC és desenvolupar una eina d’edició de façanes procedural apartir d’una imatge d’una façana real. L’aplicació generarà les regles procedurals de lafaçana a partir de dades adquirides del model que es vol representar, com unafotografia. L’usuari de l’aplicació generarà de forma semi-automàtica i interactiva lesregles de subdivisió i repetició, especificant també la inserció de elementsarquitectònics (portes, finestres), que podran ser instanciats a partir d’una llibreria. Uncop generades, les regles s’escriuran en el format del sistema BuildingEngine perintegrar-se completament dins el procés de modelatge urbà.Aquest projecte es desenvoluparà en Matlab

Modelat d'edificis basats en extrusions procedurals per a skylineEngine

Actualment ens trobem en un món on tot gira al voltant de les noves tecnologies, i un pilar fonamental és l'oci i l'entreteniment. Això engloba principalment les indústries del cinema, videojocs i realitat virtual. Un dels problemes que tenen aquestes indústries és com crear l'escenari on es produeix la història. L'objectiu d'aquest projecte de final de carrera és crear una eina integrada al skylineEngine, que serveixi per crear edificis de manera procedural, on l'usuari pugui definir l'estètica d'aquest edifici, introduint la seva planta i els perfils adequats. El que s'implementarà serà una eina de modelatge per a dissenyadors, que a partir d'una planta i perfils pugui crear l'edifici.Aquest projecte es desenvoluparà a sobre del mòdul de generació d'edificis del skylineEngine, una eina pel modelatge de ciutats que s'executa sobre el Houdini 3D, que és una plataforma genèrica pel modelatge procedural d'objectes.El desenvolupament d'aquest projecte implica:• Estudi de la plataforma de desenvolupament Houdini 3D i de les llibreries necessàries per la incorporació de scripts Python. Estudi de les EEDD internes de Houdini.• Aprendre i manejar el llenguatge de programació Python.• Estudi del codi de l'article Interactive Architectural Modeling with Procedural Extrusions, per en Tom Kelly i en Peter Wonka, publicat a la revista ACM Transactions on Graphics (2011).• Desenvolupament d'algorismes de conversió de geometria d'una estructura tipus face-vertex a una de tipus half-edge, i viceversa.• Modificació del codi Java per acceptar crides sense interfície d'usuari i amb estructures de dades generades des de Python.• Aprendre el funcionament de la llibreria JPype per permetre enllaçar el Java dins el Python.• Estudi del skylineEngine i de les llibreries per la creació d'edificis.• Integració del resultat dintre del skylineEngine.• Verificació i ajust de les regles i paràmetres de la simulació per a diferents edificis

Disseny i modelació en 3D d'un habitacle en le jaciment ibèric d'Els Vilars

L'objectiu del projecte és reconstruir un habitacle del jaciment ibèric dels Vilars amb els objectes de l'època pertinents. Tot això servirà per obtenir una visió de la vida i les costums dels pobladors ibèrics.

Creación de una demo 3D mediante gráficos procedurales

Aquest projecte consisteix en el desenvolupament d’una demo 3D utilitzant exclusivament gràfics procedurals per tal d’avaluar la seva viabilitat en aplicacions més complexes com els videojocs. En aquesta aplicació es genera un terreny aleatori explorable amb vegetació i textures creades proceduralment.

Edge detection by selection of pieces of level lines

We propose an edge detector based on the selection of wellcontrasted pieces of level lines, following the proposal ofDesolneux-Moisan-Morel (DMM) [1]. The DMM edge detectorhas the problem of over-representation, that is, everyedge is detected several times in slightly different positions.In this paper we propose two modifications of the originalDMM edge detector in order to solve this problem. The firstmodification is a post-processing of the output using a generalmethod to select the best representative of a bundle of curves.The second modification is the use of Canny’s edge detectorinstead of the norm of the gradient to build the statistics. Thetwo modifications are independent and can be applied separately.Elementary reasoning and some experiments showthat the best results are obtained when both modifications areapplied together.

Total knee arthroplasty - a clinical and numerical study of the micromovements of the tibial implant

Introduction The importance of the micromovements in the mechanism of aseptic loosening is clinically difficult to evaluate. To complete the analysis of a series of total knee arthroplasties (TKA), we used a tridimensional numerical model to study the micromovements of the tibial implant.Material and Methods Fifty one patients (with 57 cemented Porous Coated Anatomic TKAs) were reviewed (mean follow-up 4.5 year). Radiolucency at the tibial bone-cement interface was sought on the AP radiographs and divided in 7 areas. The distribution of the radiolucency was then correlated with the axis of the lower limb as measured on the orthoradiograms.The tridimensional numerical model is based on the finite element method. It allowed the measurement of the cemented prosthetic tibial implant's displacements and the microvements generated at bone-ciment interface. A total load (2000 Newton) was applied at first vertically and asymetrically on the tibial plateau, thereby simulating an axial deviation of the lower limbs. The vector's posterior inclination then permitted the addition of a tangential component to the axial load. This type of effort is generated by complex biomechanical phenomena such as knee flexion.Results 81 per cent of the 57 knees had a radiolucent line of at least 1 mm, at one or more of the tibial cement-epiphysis jonctional areas. The distribution of these lucent lines showed that they came out more frequently at the periphery of the implant. The lucent lines appeared most often under the unloaded margin of the tibial plateau, when axial deviation of lower limbs was present.Numerical simulations showed that asymetrical loading on the tibial plateau induced a subsidence of the loaded margin (0-100 microns) and lifting off at the opposite border (0-70 microns). The postero-anterior tangential component induced an anterior displacement of the tibial implant (160-220 microns), and horizontal micromovements with non homogenous distribution at the bone-ciment interface (28-54 microns).Discussion Comparison of clinical and numerical results showed a relation between the development of radiolucent lines and the unloading of the tibial implant's margin. The deleterious effect of lower limbs' axial deviation is thereby proven. The irregular distribution of lucent lines under the tibial plateau was similar of the micromovements' repartition at the bone-cement interface when tangential forces were present. A causative relation between the two phenomenaes could not however be established.Numerical simulation is a truly useful method of study; it permits to calculate micromovements which are relative, non homogenous and of very low amplitude. However, comparative clinical studies remain as essential to ensure the credibility of results.

ESTABILIZAÇÃO DA FRENTE DE TÚNEIS COM INCLUSÕES LINEARES

O reforço da frente de escavação com elementos lineares em fibra de vidro tem vindo a desenvolver-se desde os finais dos anos 80 como um método bastante flexível e de fácil implementação. Os pregos têm a função de ancorar a frente de escavação, controlando a resposta em termos de deformação da cavidade e reduzindo consequentemente o risco de rotura da frente e os assentamentos à superfície. O presente trabalho tem como objectivo contribuir para a melhor compreensão dos fenómenos envolvidos nesta metodologia. Para a concretização desse objectivo foi adoptada uma abordagem tridimensional com modelação individualizada do maciço, das inclusões e da sua interacção. Recorrendo à bibliografia especializada e a alguns resultados numéricos abordou-se nos dois primeiros capítulos os mais relevantes aspectos relacionados com o comportamento de uma frente de escavação não reforçada. Destacaram-se em particular as diferenças entre o comportamento drenado e não-drenado e a importância de cada um dos factores que condicionam tal comportamento, nomeadamente os que definem a geometria da escavação e os que caracterizam o maciço envolvente. O capítulo 3 é dedicado à apresentação da técnica da pregagem da frente de escavação com base na bibliografia da especialidade. Referem-se os princípios básicos de funcionamento dos pregos e algumas das obras de aplicação mais significativas. Descreve-se ainda sucintamente alguns métodos simplificados de pré-dimensionamento. No capítulo 4 avalia-se, com base numa abordagem numérica tridimensional, a eficácia do reforço da frente de escavação. Para um problema típico, representativo das obras mais frequentemente encontradas no Norte de Portugal, faz-se a comparação entre o comportamento de uma frente não reforçada, com o comportamento de uma frente reforçada. As melhorias introduzidas nos deslocamentos do maciço são quantificadas e procede-se à análise das forças mobilizadas nos elementos de reforço. No capítulo 5 generaliza-se as conclusões do capítulo 4 a um campo mais vasto. Avalia-se o efeito da geometria da obra, das características do sistema de reforço e dos parâmetros mecânicos do maciço sobre a eficácia do método de reforço. No capítulo 6 propõe-se um método de pré-dimensionamento baseado no conceito da convergência-confinamento e procede-se à sua validação com base em resultados numéricos existentes.

Estudi i implementació d’un mètode de reconstrucció 3D basat en SfM i registre de vistes 3D parcials

Aquest projecte es basarà en reconstruir una imatge 3D gran a partir d’una seqüència d’imatges 2D capturades per una càmera. Ens centrem en l’estudi de les bases matemàtiques de la visió per computador així com en diferents mètodes emprats en la reconstrucció 3D d’imatges. Per portar a terme aquest estudi s’utilitza la plataforma de desenvolupament MatLab ja que permet tractar operacions matemàtiques, imatges i matrius de gran tamany amb molta senzillesa, rapidesa i eficiència, per aquesta raó s’usa en moltes recerques sobre aquest tema. El projecte aprofundeix en el tema descrit anteriorment estudiant i implementant un mètode que consisteix en aplicar Structure From Motion (SFM) a pocs frames seguits obtinguts d’una seqüència d’imatges 2D per crear una reconstrucció 3D. Quan s’han creat dues reconstruccions 3D consecutives i fent servir un frame com a mínim en comú entre elles, s’aplica un mètode de registre d’estructures 3D, l’Iterative Closest Point (ICP), per crear una reconstrucció 3D més gran a través d’unir les diferents reconstruccions obtingudes a partir de SfM. El mètode consisteix en anar repetint aquestes operacions fins al final dels frames per poder aconseguir una reconstrucció 3D més gran que les petites imatges que s’aconsegueixen a través de SfM. A la Figura 1 es pot veure un esquema del procés que es segueix. Per avaluar el comportament del mètode, utilitzem un conjunt de seqüències sintètiques i un conjunt de seqüències reals obtingudes a partir d’una càmera. L’objectiu final d’aquest projecte és construir una nova toolbox de MatLab amb tots els mètodes per crear reconstruccions 3D grans per tal que sigui possible tractar amb facilitat aquest problema i seguir-lo desenvolupant en un futur