Analysis of quality of experience in 3D video systems

Esta tesis presenta un estudio exhaustivo sobre la evaluación de la calidad de experiencia (QoE, del inglés Quality of Experience) percibida por los usuarios de sistemas de vídeo 3D, analizando el impacto de los efectos introducidos por todos los elementos de la cadena de procesamiento de vídeo 3D. Por lo tanto, se presentan varias pruebas de evaluación subjetiva específicamente diseñadas para evaluar los sistemas considerados, teniendo en cuenta todos los factores perceptuales relacionados con la experiencia visual tridimensional, tales como la percepción de profundidad y la molestia visual. Concretamente, se describe un test subjetivo basado en la evaluación de degradaciones típicas que pueden aparecer en el proceso de creación de contenidos de vídeo 3D, por ejemplo debidas a calibraciones incorrectas de las cámaras o a algoritmos de procesamiento de la señal de vídeo (p. ej., conversión de 2D a 3D). Además, se presenta el proceso de generación de una base de datos de vídeos estereoscópicos de alta calidad, disponible gratuitamente para la comunidad investigadora y que ha sido utilizada ampliamente en diferentes trabajos relacionados con vídeo 3D. Asimismo, se presenta otro estudio subjetivo, realizado entre varios laboratorios, con el que se analiza el impacto de degradaciones causadas por la codificación de vídeo, así como diversos formatos de representación de vídeo 3D. Igualmente, se describen tres pruebas subjetivas centradas en el estudio de posibles efectos causados por la transmisión de vídeo 3D a través de redes de televisión sobre IP (IPTV, del inglés Internet Protocol Television) y de sistemas de streaming adaptativo de vídeo. Para estos casos, se ha propuesto una innovadora metodología de evaluación subjetiva de calidad vídeo, denominada Content-Immersive Evaluation of Transmission Impairments (CIETI), diseñada específicamente para evaluar eventos de transmisión simulando condiciones realistas de visualización de vídeo en ámbitos domésticos, con el fin de obtener conclusiones más representativas sobre la experiencia visual de los usuarios finales. Finalmente, se exponen dos experimentos subjetivos comparando varias tecnologías actuales de televisores 3D disponibles en el mercado de consumo y evaluando factores perceptuales de sistemas Super Multiview Video (SMV), previstos a ser la tecnología futura de televisores 3D de consumo, gracias a una prometedora visualización de contenido 3D sin necesidad de gafas específicas. El trabajo presentado en esta tesis ha permitido entender los factores perceptuales y técnicos relacionados con el procesamiento y visualización de contenidos de vídeo 3D, que pueden ser de utilidad en el desarrollo de nuevas tecnologías y técnicas de evaluación de la QoE, tanto metodologías subjetivas como métricas objetivas. ABSTRACT This thesis presents a comprehensive study of the evaluation of the Quality of Experience (QoE) perceived by the users of 3D video systems, analyzing the impact of effects introduced by all the elements of the 3D video processing chain. Therefore, various subjective assessment tests are presented, particularly designed to evaluate the systems under consideration, and taking into account all the perceptual factors related to the 3D visual experience, such as depth perception and visual discomfort. In particular, a subjective test is presented, based on evaluating typical degradations that may appear during the content creation, for instance due to incorrect camera calibration or video processing algorithms (e.g., 2D to 3D conversion). Moreover, the process of generation of a high-quality dataset of 3D stereoscopic videos is described, which is freely available for the research community, and has been already widely used in different works related with 3D video. In addition, another inter-laboratory subjective study is presented analyzing the impact of coding impairments and representation formats of stereoscopic video. Also, three subjective tests are presented studying the effects of transmission events that take place in Internet Protocol Television (IPTV) networks and adaptive streaming scenarios for 3D video. For these cases, a novel subjective evaluation methodology, called Content-Immersive Evaluation of Transmission Impairments (CIETI), was proposed, which was especially designed to evaluate transmission events simulating realistic home-viewing conditions, to obtain more representative conclusions about the visual experience of the end users. Finally, two subjective experiments are exposed comparing various current 3D displays available in the consumer market, and evaluating perceptual factors of Super Multiview Video (SMV) systems, expected to be the future technology for consumer 3D displays thanks to a promising visualization of 3D content without specific glasses. The work presented in this thesis has allowed to understand perceptual and technical factors related to the processing and visualization of 3D video content, which may be useful in the development of new technologies and approaches for QoE evaluation, both subjective methodologies and objective metrics.

Essays of an Americanist: Ethnologic and archaeologic. Mythology and folk lore. Graphic systems and literature. Linguistic.

Mode of access: Internet.

Development and Implementation of NURBS Models of Quadratic Curves and Surfaces

This article goes into the development of NURBS models of quadratic curves and surfaces. Curves and surfaces which could be represented by one general equation (one for the curves and one for the surfaces) are addressed. The research examines the curves: ellipse, parabola and hyperbola, the surfaces: ellipsoid, paraboloid, hyperboloid, double hyperboloid, hyperbolic paraboloid and cone, and the cylinders: elliptic, parabolic and hyperbolic. Many real objects which have to be modeled in 3D applications possess specific features. Because of this these geometric objects have been chosen. Using the NURBS models presented here, specialized software modules (plug-ins) have been developed for a 3D graphic system. An analysis of their implementation and the primitives they create has been performed.

Aplicación del dibujo arquitectónico en 3D para el análisis histórico de los sistemas constructivos industrializados

La condición tridimensional de la construcción edificatoria precisa del uso del dibujo en 3D como la mejor herramienta de proyecto y transmisión de conocimientos técnicos y formales. El objetivo de esta comunicación es mostrar la aplicación de la expresión gráfica en 3D en un análisis histórico sobre la evolución de la envolvente industrializada en arquitectura, identificando sus principales condicionantes técnicos y constructivos. El estudio compara la evolución del uso de sistemas constructivos industrializados mediante un análisis gráfico de las soluciones constructivas más destacables. La metodología empleada se basa en la identificación y estudio de determinados sistemas constructivos industrializados compuestos por materiales ligeros así como de obras de arquitectura representativas por su influencia en la evolución de la envolvente arquitectónica en la segunda mitad del siglo XX. La representación gráfica en 3D ayuda a comparar las obras analizadas desde aspectos tecnológicos y formales, constatándose la utilidad del dibujo asistido por ordenador en el análisis constructivo realizado. En conclusión, el uso del dibujo arquitectónico en 3D contribuye, por la mejor comprensión de las características espaciales de las soluciones constructivas, al análisis de las propiedades materiales y funcionales de los sistemas constructivos industrializados y su aplicación al diseño arquitectónico, ayudando a perfeccionar su conocimiento e incrementando la calidad constructiva y compromiso social de las propuestas arquitectónicas.

Coloured Petri nets and graphical simulation for the validation of a robotic cell in aircraft industry

This paper proposes a mixed validation approach based on coloured Petri nets and 3D graphic simulation for the design of supervisory systems in manufacturing cells with multiple robots. The coloured Petri net is used to model the cell behaviour at a high level of abstraction. It models the activities of each cell component and its coordination by a supervisory system. The graphical simulation is used to analyse and validate the cell behaviour in a 3D environment, allowing the detection of collisions and the calculation of process times. The motivation for this work comes from the aeronautic industry. The automation of a fuselage assembly process requires the integration of robots with other cell components such as metrological or vision systems. In this cell, the robot trajectories are defined by the supervisory system and results from the coordination of the cell components. The paper presents the application of the approach for an aircraft assembly cell under integration in Brazil. This case study shows the feasibility of the approach and supports the discussion of its main advantages and limits. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

State-of-the-art of 3D cultures (organs-on-a-chip) in safety testing and pathophysiology.

Integrated approaches using different in vitro methods in combination with bioinformatics can (i) increase the success rate and speed of drug development; (ii) improve the accuracy of toxicological risk assessment; and (iii) increase our understanding of disease. Three-dimensional (3D) cell culture models are important building blocks of this strategy which has emerged during the last years. The majority of these models are organotypic, i.e., they aim to reproduce major functions of an organ or organ system. This implies in many cases that more than one cell type forms the 3D structure, and often matrix elements play an important role. This review summarizes the state of the art concerning commonalities of the different models. For instance, the theory of mass transport/metabolite exchange in 3D systems and the special analytical requirements for test endpoints in organotypic cultures are discussed in detail. In the next part, 3D model systems for selected organs--liver, lung, skin, brain--are presented and characterized in dedicated chapters. Also, 3D approaches to the modeling of tumors are presented and discussed. All chapters give a historical background, illustrate the large variety of approaches, and highlight up- and downsides as well as specific requirements. Moreover, they refer to the application in disease modeling, drug discovery and safety assessment. Finally, consensus recommendations indicate a roadmap for the successful implementation of 3D models in routine screening. It is expected that the use of such models will accelerate progress by reducing error rates and wrong predictions from compound testing.

MULTIMEDIATIETOPANKKI VERKOSSA

Työ käsittelee multimediatietopankin tietosisällön hallintaa ja kehittämistä. Multimediatietopankki verkossa –projektissa multimediatietopankilla tarkoitetaan vuorovaikutteista ja sisältörikasta liikkuvan ja staattisen kuvan (video, animaatio, valokuvat, 3D, grafiikka), äänten (musiikki ja muut äänet) ja tietokantojen yhdistelmää. Sisällön eri osa-alueet ja vuorovaikutteisuus tukevat kokonaisuutta, jolla on oma viestinnällinen tarkoituksensa. Tätä kokonaistoteutusta levitetään www:n, digitaalitelevision ja mobiililaitteiden välityksellä loppukäyttäjälle. Multimedia- ja matkaviestinteknologioiden nopea kehitys antaa mahdollisuuden kehittää uusia palveluja. Erilaisiin päätelaitteisiin ja vaihteleviin ympäristöihin tarkoitettujen helppokäyttöisten multimedia- ja mobiilipalvelujen kysyntä on jatkuvassa kasvussa. Multimediatietopankkiprojektissa esitetään kuinka multimediapalveluita voidaan toteuttaa integroidussa ympäristössä. Integroidulla ympäristöllä tässä työssä tarkoitetaan Internetin, mobiilien palvelujen, WAP:in, kämmentietokoneen, digitaalisen television sekä uusien multimediakännyköiden käyttöä multimediatietopankin tarjoamien palvelujen välittämisessä. Projekti on jaettu yksittäisiin lukuihin, joissa tarkoituksena on syventää multimediatietopankin yksityiskohtia sisällön tuottamisessa teknologian näkökannalta. Multimediatietokannan toteutuksessa mallinnetaan palvelun sisältö tietokantaan XHTML-muodossa mediaolioiden sisään sekä tallennetaan tietopankin metatietoa multimediarelaatiotietokantaan, josta on mahdollista hakea tietoa minkä tahansa päätelaitteen kyselyjen avulla.Tässä työssä keskitytään multimediatietokannan hallintajärjestelmän tehtäviin ja rakenteeseen, siihen miten multimediadata tallennetaan tietokantaan sekä siihen miten tietokannassa olevaa metatietoa haetaan käyttäen tietokannassa kehitettyjä hakumenetelmiä.

3D-suunnittelujärjestelmän ja tuotetiedonhallintajärjestelmän integrointi

3D-suunnittelujärjestelmät ovat tärkeitä työkaluja tuotetiedon luomista ja muokkaamista varten, joten niiden tehokas toiminta yhdessä tuotetiedonhallintajärjestelmien kanssa on erittäin tärkeää. 3D-suunnittelujärjestelmien kehityksen seurauksena 3D-malleihin voidaan sisällyttää entistä enemmän tuotetietoa, jolloin tehokas tiedon tallentaminen ja sen hallinta kasvattaa merkitystään. 3D-malleihin sisältyvää tietoa, kuten esimerkiksi kappaleen painoa tai geometriaa, halutaan myös tarkastella ilman tiettyä 3D-järjestelmää. Tuotetiedon hallinta on ollut jo pitkään tärkeä osa tuotteen suunnitteluprosessia. Tuotetiedon hallintaan sisältyy tiedon luomista, keräämistä ja muokkaamista koko tuotteen eliniän ajan. Näitä tietoja voivat olla esimerkiksi piirustukset, 3D-mallit, mittauspöytäkirjat, kokouspöytäkirjat, mallistoluettelot, lujuuslaskelmat, huoltoraportit jne. Tuotetiedonhallintajärjestelmä pitää huolta kaikesta tästä tiedosta ja sen kautta tuotteisiin liittyvää tietoa voidaan myös muokata ja jakaa tehokkaasti. Tässä diplomityössä tutkittiin näiden kahden järjestelmän integraation toteutusta erilaisilla menetelmillä. Työn tarkoituksena oli valita Valtra Oy:n tarkoituksiin parhaiten sopiva menetelmä tuotetiedon siirtämiseksi järjestelmien välillä tehokkaasti. Työn tuloksena annetaan suositus käytettävistä menetelmistä ja työkaluista.

Tuotteen suunnitteluketjun tehostaminen 3D-ympäristössä

Tämä diplomityö on tehty Andritz Oy:lle Washers & Filters tuoteryhmään. Työ on osa 3D-suunnittelujärjestelmän käyttöönottoprojektia. Tavoitteena on arvioida uuden laitesuunnittelujärjestelmän vaikutuksia yrityksen tietojärjestelmiin ja toimintatapoihin sekä etsiä potentiaalisia tulevaisuuden kehityskohteita. Suunnittelutietoa hyödyntäviä sidosryhmien edustajia haastattelemalla selvitettiin järjestelmille ja ohjelmistoille asetettavia vaatimuksia. Ohjelmistoihin tutustumalla saatiin käsitys niiden nykytilasta ja kehityssuunnista. 3D-geometrian hyödyntämiseen perustuvilla järjestelmillä voidaan poistaa päällekäistä työtä sekä lyhentää läpimenoaikoja suunnittelussa ja valmistuksessa sijoittamalla työvaiheita rinnakkain. Suurimmat 3D-suunnittelun edut saavutetaan tuotekehitysvaiheessa, tuotemuutoksia tehtäessä sekä valmistusprosesseja suunniteltaessa. Ongelmallisimmat osa-alueet tietojärjestelmien kehittämisessä ovat ensi-sijaisesti tiedonsiirto ohjelmistojen välillä, työntekijöiden muutosvastarinta sekä laadukkaiden järjestelmien korkea hinta. Laajojen tietojärjestelmä-projektien läpivienti on hyvin haastavaa ja onnistuminen vaatii kaikkien sidosryhmien mukana olemista ja tarkkaa projektin koordinointia.

Thermal-Aware Networked Many-Core Systems

Advancements in IC processing technology has led to the innovation and growth happening in the consumer electronics sector and the evolution of the IT infrastructure supporting this exponential growth. One of the most difficult obstacles to this growth is the removal of large amount of heatgenerated by the processing and communicating nodes on the system. The scaling down of technology and the increase in power density is posing a direct and consequential effect on the rise in temperature. This has resulted in the increase in cooling budgets, and affects both the life-time reliability and performance of the system. Hence, reducing on-chip temperatures has become a major design concern for modern microprocessors. This dissertation addresses the thermal challenges at different levels for both 2D planer and 3D stacked systems. It proposes a self-timed thermal monitoring strategy based on the liberal use of on-chip thermal sensors. This makes use of noise variation tolerant and leakage current based thermal sensing for monitoring purposes. In order to study thermal management issues from early design stages, accurate thermal modeling and analysis at design time is essential. In this regard, spatial temperature profile of the global Cu nanowire for on-chip interconnects has been analyzed. It presents a 3D thermal model of a multicore system in order to investigate the effects of hotspots and the placement of silicon die layers, on the thermal performance of a modern ip-chip package. For a 3D stacked system, the primary design goal is to maximise the performance within the given power and thermal envelopes. Hence, a thermally efficient routing strategy for 3D NoC-Bus hybrid architectures has been proposed to mitigate on-chip temperatures by herding most of the switching activity to the die which is closer to heat sink. Finally, an exploration of various thermal-aware placement approaches for both the 2D and 3D stacked systems has been presented. Various thermal models have been developed and thermal control metrics have been extracted. An efficient thermal-aware application mapping algorithm for a 2D NoC has been presented. It has been shown that the proposed mapping algorithm reduces the effective area reeling under high temperatures when compared to the state of the art.

Utilizing the CORBA platform in the construction of a highly immersive virtual environment

This article presents the implementation of a distributed system of virtual reality, through the integration of services offered by the CORBA platform (Common Object Request Broker Architecture) and by the environment of development of 3D graphic applications in real time, the WorldToolkit, of Sense8. The developed application for the validation of this integration is that of a virtual city, with an emphasis on its traffic ways, vehicles (movable objects) and buildings (immovable objects). In this virtual world, several users can interact, each one controlling his/her own car. Since the modelling of the application took into consideration the criteria and principles of the Transport Engineering, the aim is to use it in the planning, project and construction of traffic ways for vehicles. The system was structured according to the approach client/server utilizing multicast communication among the participating nodes. The chosen implementation for the CORBA was the Iona's ORBIX software. The performance results obtained are presented and discussed in the end.

Dendritic cells and T lymphocytes interactions in a novel 3D system

We describe the interactions between monocyte-derived DCs, in different stages of maturation, with allogeneic T lymphocytes in a 3D system. Maturation of DCs increased their interaction time with T lymphocytes from 43 to 138 minutes. The average motility of T lymphocytes interacting or not with DCs was also affected, varying from 0.21μm-0.37μm/minute to 0.36μm- 0.52μm/minute. These data indicate that this 3D BiotekTM scaffold enables interactions between lymphocytes and DCs at different stages of maturation and may be useful for the characterization of these interactions, the cellular subtypes and patterns of response induced.

Integration von 3D-Kamerasystemen am Gabelstapler

Dieser Beitrag beschreibt die Integration von laufzeitmessenden 3D Kamerasystemen in die Gabelzinkenspitzen eines Flurförderzeugs. Mit Hilfe der integrierten Kameras und deren ausgewerteter Aufnahmen wurde ein Assistenzsystem für die Handhabung von Ladungsträgern realisiert, das dem Fahrer des Flurförderzeugs Verfahrempfehlungen für die Optimierung der Relativposition zwischen Gabelzinken und Ladungsträger bzw. Lagerplatz ausgibt. Neben der Vorstellung der verwendeten Kamera-Hardware und der Integration am Fahrzeug wird auch der Ablauf der Bildverarbeitung beschrieben.

Simultaneous 3D object tracking and camera parameter estimation by Bayesian methods and transdimensional MCMC sampling

Multi-camera 3D tracking systems with overlapping cameras represent a powerful mean for scene analysis, as they potentially allow greater robustness than monocular systems and provide useful 3D information about object location and movement. However, their performance relies on accurately calibrated camera networks, which is not a realistic assumption in real surveillance environments. Here, we introduce a multi-camera system for tracking the 3D position of a varying number of objects and simultaneously refin-ing the calibration of the network of overlapping cameras. Therefore, we introduce a Bayesian framework that combines Particle Filtering for tracking with recursive Bayesian estimation methods by means of adapted transdimensional MCMC sampling. Addi-tionally, the system has been designed to work on simple motion detection masks, making it suitable for camera networks with low transmission capabilities. Tests show that our approach allows a successful performance even when starting from clearly inaccurate camera calibrations, which would ruin conventional approaches.