Trabajos 3D Realizados en la Puerta 1 del Complejo Arqueológico de Perdigoes (Portugal): estado de la cuestión

La Universidad de Málaga lleva excavando en un proyecto internacional desde 2008 en el Complejo Arqueológico de Perdigões. La incorporación de las tecnologías 3D a la arqueología es hoy en día un hecho y en este proyecto no ha sido menos. El presente artículo tiene como objetivo presentar los trabajos realizados en el Complejo Arqueológico de Perdigoes en lo que se refiere al uso de técnologías 3D.

Geometric Deep Learning per il denoising di mesh 3D

La crescente disponibilità di scanner 3D ha reso più semplice l’acquisizione di modelli 3D dall’ambiente. A causa delle inevitabili imperfezioni ed errori che possono avvenire durante la fase di scansione, i modelli acquisiti possono risultare a volte inutilizzabili ed affetti da rumore. Le tecniche di denoising hanno come obiettivo quello di rimuovere dalla superficie della mesh 3D scannerizzata i disturbi provocati dal rumore, ristabilendo le caratteristiche originali della superficie senza introdurre false informazioni. Per risolvere questo problema, un approccio innovativo è quello di utilizzare il Geometric Deep Learning per addestrare una Rete Neurale in maniera da renderla in grado di eseguire efficacemente il denoising di mesh. L’obiettivo di questa tesi è descrivere il Geometric Deep Learning nell’ambito del problema sotto esame.

Building a Open Source Framework for Virtual Medical Training

This paper presents a framework to build medical training applications by using virtual reality and a tool that helps the class instantiation of this framework. The main purpose is to make easier the building of virtual reality applications in the medical training area, considering systems to simulate biopsy exams and make available deformation, collision detection, and stereoscopy functionalities. The instantiation of the classes allows quick implementation of the tools for such a purpose, thus reducing errors and offering low cost due to the use of open source tools. Using the instantiation tool, the process of building applications is fast and easy. Therefore, computer programmers can obtain an initial application and adapt it to their needs. This tool allows the user to include, delete, and edit parameters in the functionalities chosen as well as storing these parameters for future use. In order to verify the efficiency of the framework, some case studies are presented.

Minimally Invasive Computer-Assisted Stereotactic Fenestration of an Aqueductal Cyst: Case Report

Introduction: Current advances in frame modeling and computer software allow stereotactic procedures to be performed with great accuracy and minimal risk of neural tissue or vascular injury. Case Report: In this report we associate a previously described minimally invasive stereotactic technique with state-of-the-art 3D computer guidance technology to successfully treat a 55-year-old patient with an arachnoidal cyst obstructing the aqueduct of Sylvius. We provide 1 detailed technical information and discuss how this technique deals with previous limitations for stereotactic manipulation of the aqueductal region. We further discuss current advances in neuroendoscopy for treating obstructive hydrocephalus and make comparisons with our proposed technique. Conclusion: We advocate that this technique is not only capable of treating this pathology but it also has the advantages to enable reestablishment of physiological CSF flow thus preventing future brainstem compression by cyst enlargement.

A Representação de Personagens Virtuais: Como a Tecnologia Obriga à Criação de Estilos e Estéticas Interdisciplinares na Animação Contemporânea

The evolution of computer animation represents one of the most relevant andrevolutionary aspects in the rise of contemporary digital visual culture (Darlew,2000), in particular, phenomena such as cinema “spectacular “ (Ibidem) and videogames. This article analyzes the characteristics of this “culture of simulation” (Turkle, 1995:20) relating the multidisciplinary and spectrum of technical and stylistic choices to the dimension of virtual characters acting. The result of these hybrid mixtures and computerized human motion capture techniques - called virtual cinema, universal capture, motion capture, etc. - cosists mainly on the sophistication of “rotoscoping”, as a new interpretation and appropriation of the captured image. This human motion capture technology, used largely by cinema and digital games, is one of the reasons why the authenticity of the animation is sometimes questioned. It is in the fi eld of 3D computer animation visual that this change is more signifi cant, appearing regularly innovative techniques of image manipulation and “hyper-cinema” (Lamarre, 2006: 31) character’s control with deeper sense of emotions. This shift in the culture that Manovich (2006: 27) calls “photo-GRAPHICS” - and Mulvey (2007) argue that creates a new form of possessive relationship with the viewer, in that it can analyze in detail the image, it can acquire it and modify it - is one of the most important aspects in the rise of Cubbit’s (2007) “cinema of attraction”. This article delves intrinsically into the analyze of virtual character animation — particularly in the fi eld of 3D computer animation and human digital acting.

Artificial neural networks for automatic modelling of the pectus excavatum corrective prosthesis

Pectus excavatum is the most common deformity of the thorax and usually comprises Computed Tomography (CT) examination for pre-operative diagnosis. Aiming at the elimination of the high amounts of CT radiation exposure, this work presents a new methodology for the replacement of CT by a laser scanner (radiation-free) in the treatment of pectus excavatum using personally modeled prosthesis. The complete elimination of CT involves the determination of ribs external outline, at the maximum sternum depression point for prosthesis placement, based on chest wall skin surface information, acquired by a laser scanner. The developed solution resorts to artificial neural networks trained with data vectors from 165 patients. Scaled Conjugate Gradient, Levenberg-Marquardt, Resilient Back propagation and One Step Secant gradient learning algorithms were used. The training procedure was performed using the soft tissue thicknesses, determined using image processing techniques that automatically segment the skin and rib cage. The developed solution was then used to determine the ribs outline in data from 20 patient scanners. Tests revealed that ribs position can be estimated with an average error of about 6.82±5.7 mm for the left and right side of the patient. Such an error range is well below current prosthesis manual modeling (11.7±4.01 mm) even without CT imagiology, indicating a considerable step forward towards CT replacement by a 3D scanner for prosthesis personalization.

Visualización estéreo

En este proyecto se muestran las posibilidades de la visión estéreo para la visualización en monitores tanto de objetos simples como de grandes escenarios, así como su aplicación en juegos o en otros ámbitos como el cine, la geología e incluso la medicina. Para el desarrollo se ha usado una tarjeta con soporte 3d como la Nvidia 7600GT y una pantalla con una tasa de frecuencia alta como una ACER 19 pulgadas a 100Hz. Los resultados sobre la visualización han sido extraídos de las opiniones de un grupo de 20 personas, de diversas profesiones, no relacionadas con los gráficos por ordenador.

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

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

A post-processing pipeline to reconstruct the developing fetal brain using low-resolution MRI

Introduction. Development of the fetal brain surfacewith concomitant gyrification is one of the majormaturational processes of the human brain. Firstdelineated by postmortem studies or by ultrasound, MRIhas recently become a powerful tool for studying in vivothe structural correlates of brain maturation. However,the quantitative measurement of fetal brain developmentis a major challenge because of the movement of the fetusinside the amniotic cavity, the poor spatial resolution,the partial volume effect and the changing appearance ofthe developing brain. Today extensive efforts are made todeal with the âeurooepost-acquisitionâeuro reconstruction ofhigh-resolution 3D fetal volumes based on severalacquisitions with lower resolution (Rousseau, F., 2006;Jiang, S., 2007). We here propose a framework devoted tothe segmentation of the basal ganglia, the gray-whitetissue segmentation, and in turn the 3D corticalreconstruction of the fetal brain. Method. Prenatal MRimaging was performed with a 1-T system (GE MedicalSystems, Milwaukee) using single shot fast spin echo(ssFSE) sequences in fetuses aged from 29 to 32gestational weeks (slice thickness 5.4mm, in planespatial resolution 1.09mm). For each fetus, 6 axialvolumes shifted by 1 mm were acquired (about 1 min pervolume). First, each volume is manually segmented toextract fetal brain from surrounding fetal and maternaltissues. Inhomogeneity intensity correction and linearintensity normalization are then performed. A highspatial resolution image of isotropic voxel size of 1.09mm is created for each fetus as previously published byothers (Rousseau, F., 2006). B-splines are used for thescattered data interpolation (Lee, 1997). Then, basalganglia segmentation is performed on this superreconstructed volume using active contour framework witha Level Set implementation (Bach Cuadra, M., 2010). Oncebasal ganglia are removed from the image, brain tissuesegmentation is performed (Bach Cuadra, M., 2009). Theresulting white matter image is then binarized andfurther given as an input in the Freesurfer software(http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/) to provide accuratethree-dimensional reconstructions of the fetal brain.Results. High-resolution images of the cerebral fetalbrain, as obtained from the low-resolution acquired MRI,are presented for 4 subjects of age ranging from 29 to 32GA. An example is depicted in Figure 1. Accuracy in theautomated basal ganglia segmentation is compared withmanual segmentation using measurement of Dice similarity(DSI), with values above 0.7 considering to be a verygood agreement. In our sample we observed DSI valuesbetween 0.785 and 0.856. We further show the results ofgray-white matter segmentation overlaid on thehigh-resolution gray-scale images. The results arevisually checked for accuracy using the same principlesas commonly accepted in adult neuroimaging. Preliminary3D cortical reconstructions of the fetal brain are shownin Figure 2. Conclusion. We hereby present a completepipeline for the automated extraction of accuratethree-dimensional cortical surface of the fetal brain.These results are preliminary but promising, with theultimate goal to provide âeurooemovieâeuro of the normal gyraldevelopment. In turn, a precise knowledge of the normalfetal brain development will allow the quantification ofsubtle and early but clinically relevant deviations.Moreover, a precise understanding of the gyraldevelopment process may help to build hypotheses tounderstand the pathogenesis of several neurodevelopmentalconditions in which gyrification have been shown to bealtered (e.g. schizophrenia, autismâeuro¦). References.Rousseau, F. (2006), 'Registration-Based Approach forReconstruction of High-Resolution In Utero Fetal MR Brainimages', IEEE Transactions on Medical Imaging, vol. 13,no. 9, pp. 1072-1081. Jiang, S. (2007), 'MRI of MovingSubjects Using Multislice Snapshot Images With VolumeReconstruction (SVR): Application to Fetal, Neonatal, andAdult Brain Studies', IEEE Transactions on MedicalImaging, vol. 26, no. 7, pp. 967-980. Lee, S. (1997),'Scattered data interpolation with multilevel B-splines',IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics,vol. 3, no. 3, pp. 228-244. Bach Cuadra, M. (2010),'Central and Cortical Gray Mater Segmentation of MagneticResonance Images of the Fetal Brain', ISMRM Conference.Bach Cuadra, M. (2009), 'Brain tissue segmentation offetal MR images', MICCAI.

Algorismes de shading moderns|h[Recurs electrònic] :|b implementació i comparativa

Elmercat de jocs i de pel•lícules d'entreteniment demana constantment entornsmés realistes i efectes que sorprenguin a l'espectador.Els gràfics 3D interactius (per exemple, dels jocs) han vist una evoluciósorprenent en les dues últimes dècades. Hem passat de representacions moltesquemàtiques i simplificades dels entorns, a una qualitat visual que aviatserà indistingible de la realitat. El projecte tracta de desenvolupar un motor 3D des de zero. Es podria haver utilitzatun motor 3D ja disponible com a base, com per exemple el popular Unity,però s’ha decidit crear-lo ja que això dóna l’ oportunitat de conèixer com funcionen els motoscomercials i provar noves idees. En resum, és un treball difícil, però moltenriquidor, la qual cosa comporta una gran motivacio.S’han utilitzat noves tecnologies. No només s’ha volgut desenvoluparun motor 3D des de zero, si no que s’han volgut provar noves llibreries gràfiques i nous formats de dades 3d. El mercat té força oferta de les duess, per la qualcosa s’ha aprofitat l’ oportunitat per aprendre duess tecnologies noves.El procés de desenvolupar un projecte utilitzant tecnologies desconegudes permetrà aprendre els seus punts forts i febles, podent fer-neuna anàlisi crítica, que d'altra manera no es tindria.Finalment, s’ha implementat i comparat quatre algorismes de shading.La selecció dels quatre algorismes ha estat en base a les diferentsnecessitats que intenten cobrir. El primer, el Forward Shading, és l'algorismeclàssic, utilitzat des de fa dècades, però que teòricament escala malament respecte a la quantitat de llums. El segon, el Deferred Shading, teòricament,escala molt bé amb moltes llums, però té un cost base elevat, i un consum altde memòria. El tercer, el Deferred Lighting, és una variació de l'anterior queintenta reduir el cost base i l'úss de memòria. L'últim, el Inferred Lighting,intenta explotar la baixa freqüència de la il•luminació dels entorns 3D, persuportar una gran quantitat de llums amb un molt bon rendiment.Un cop implementats aquests quatre algorismes, s’han pogut compararrespecte el seu ús de la GPU, i el seu comportament en diferents tipusd'escenes, per tal de tenir una visió global de quin algorisme és adequat encada situació

Copy&Paste façanes procedurals per skylineEngine

L’objectiu d’aquest projecte és el desenvolupament d’una eina d’alt nivell pel modelatged’edificis procedurals que permeti copiar i enganxar parts arbitràries d’un edifici en un altre.Els edificis procedurals es basen en l’execució iterativa d’un conjunt de regles, que es podenrepresentar per un graf d’operacions. Per tant, l’operació de copiar i enganxar es centra enla reescriptura dels grafs de regles amb l’objectiu de modificar els edificis per tal de duraquesta tasca. Donat que es treballa sobre la plataforma de recerca anomenada skylineEngine,que s’executa sobre el programari Houdini 3D, l’aplicació també estarà implementada a sobred’aquesta plataforma

Modélisation procédurale de mondes virtuels par pavage d'occultation

Demonstration videos can be found on fr.linkedin.com/in/doriangomez/

Hessian-based occlusion-aware radiance caching

Simuler efficacement l'éclairage global est l'un des problèmes ouverts les plus importants en infographie. Calculer avec précision les effets de l'éclairage indirect, causés par des rebonds secondaires de la lumière sur des surfaces d'une scène 3D, est généralement un processus coûteux et souvent résolu en utilisant des algorithmes tels que le path tracing ou photon mapping. Ces techniquesrésolvent numériquement l'équation du rendu en utilisant un lancer de rayons Monte Carlo. Ward et al. ont proposé une technique nommée irradiance caching afin d'accélérer les techniques précédentes lors du calcul de la composante indirecte de l'éclairage global sur les surfaces diffuses. Krivanek a étendu l'approche de Ward et Heckbert pour traiter le cas plus complexe des surfaces spéculaires, en introduisant une approche nommée radiance caching. Jarosz et al. et Schwarzhaupt et al. ont proposé un modèle utilisant le hessien et l'information de visibilité pour raffiner le positionnement des points de la cache dans la scène, raffiner de manière significative la qualité et la performance des approches précédentes. Dans ce mémoire, nous avons étendu les approches introduites dans les travaux précédents au problème du radiance caching pour améliorer le positionnement des éléments de la cache. Nous avons aussi découvert un problème important négligé dans les travaux précédents en raison du choix des scènes de test. Nous avons fait une étude préliminaire sur ce problème et nous avons trouvé deux solutions potentielles qui méritent une recherche plus approfondie.

Transformations quasi-conformes de maillages volumiques et applications en infographie

La modélisation géométrique est importante autant en infographie qu'en ingénierie. Notre capacité à représenter l'information géométrique fixe les limites et la facilité avec laquelle on manipule les objets 3D. Une de ces représentations géométriques est le maillage volumique, formé de polyèdres assemblés de sorte à approcher une forme désirée. Certaines applications, tels que le placage de textures et le remaillage, ont avantage à déformer le maillage vers un domaine plus régulier pour faciliter le traitement. On dit qu'une déformation est \emph{quasi-conforme} si elle borne la distorsion. Cette thèse porte sur l’étude et le développement d'algorithmes de déformation quasi-conforme de maillages volumiques. Nous étudions ces types de déformations parce qu’elles offrent de bonnes propriétés de préservation de l’aspect local d’un solide et qu’elles ont été peu étudiées dans le contexte de l’informatique graphique, contrairement à leurs pendants 2D. Cette recherche tente de généraliser aux volumes des concepts bien maitrisés pour la déformation de surfaces. Premièrement, nous présentons une approche linéaire de la quasi-conformité. Nous développons une méthode déformant l’objet vers son domaine paramétrique par une méthode des moindres carrés linéaires. Cette méthode est simple d'implémentation et rapide d'exécution, mais n'est qu'une approximation de la quasi-conformité car elle ne borne pas la distorsion. Deuxièmement, nous remédions à ce problème par une approche non linéaire basée sur les positions des sommets. Nous développons une technique déformant le domaine paramétrique vers le solide par une méthode des moindres carrés non linéaires. La non-linéarité permet l’inclusion de contraintes garantissant l’injectivité de la déformation. De plus, la déformation du domaine paramétrique au lieu de l’objet lui-même permet l’utilisation de domaines plus généraux. Troisièmement, nous présentons une approche non linéaire basée sur les angles dièdres. Cette méthode définit la déformation du solide par les angles dièdres au lieu des positions des sommets du maillage. Ce changement de variables permet une expression naturelle des bornes de distorsion de la déformation. Nous présentons quelques applications de cette nouvelle approche dont la paramétrisation, l'interpolation, l'optimisation et la compression de maillages tétraédriques.