Portuguese Meeting on Computer Graphics 2009

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    Simulação virtual da construção de ponte pelo método de lançamento incremental
    (The Eurographics Association, 2021) Martins, Octávio; Sampaio, Alcínia Zita; Coelho, António and Cláudio, Ana Paula
    O texto apresenta uma aplicação de simulação visual da construção de uma ponte em betão executado pelo método de lançamento incremental do tabuleiro. O modelo interactivo, baseado em tecnologia de realidade virtual, permite a visualização da progressão física do trabalho acompanhando o planeamento requerido neste tipo de obra, a observação da forma de todos os componentes do tabuleiro e o modo de actuação do equipamento inerente à construção. A aplicação de simulação visual foi concebida de modo a permitir o acesso directo e, de um modo interactivo, a qualquer etapa do processo da construção em que se baseia, possibilitando a sua visualização a partir de qualquer ponto e se necessário com retrocessos ou avanços, contribuindo para uma eficaz compreensão do método construtivo apresentado. O modelo inclui diversos níveis de detalhe e sequencia adequado a diferentes níveis de formação, como estudantes de Engenharia Civil ou técnicos de obra.
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    MovieTable: Interacção Tangível com Filmes
    (The Eurographics Association, 2021) Raposo, David; Chambel, Teresa; Coelho, António and Cláudio, Ana Paula
    Utilizando espacos fisicos, superficies e objectos atraves de interaccoes individuais ou colaborativas, as inter-faces tangiveis diio forma fisica a informarcio. Apresentamos um sistema de manipulacio de filmes, constituido par uma aplicar;:iio controlada par uma inte,face tangi vet baseada numa mesa de interacr;:iio. Usando pequenos cubos e discos sabre uma supe,ficie, o utilizador pode iniciar a reprodur;:iio de varios videos em simultiineo e abrir imagens, aplicando-lhes diferentes efeitos visuais e transformar;:oes. Podera servir de base para diversas aplicar;:oes em areas coma a aprendizagem, cultura, arte digital, VJing, e visualizar;:iio de esparcos de informacao.
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    Exploração da Remoção Hierárquica por Oclusão em Simulações em Tempo Real
    (The Eurographics Association, 2021) Cunha, Vitor; Leitão, Miguel; Coelho, António and Cláudio, Ana Paula
    As aplicacoes de simulacao grafica em tempo real podem apresentar um fraco desempenho devido a complexi­dade de ambientes virtuais de muito grandes dimensoes. Um exemplo ea simulacao de conducao em ambientes urbanos onde se utilizam cenas extensas corn densidade de geometria tipicamente muito elevada. Nesta perspec­tiva, o desenvolvimento de metodos que permitem a seleccao apenas da geometria visivel, eliminado toda a res­tante, e de importancia crucial pois ira diminuir a quantidade de trabalho a realizar pelo hardware grafico. Neste grupo de metodos, que determinam a visibilidade da geometria mediante um ponto de vista sabre a cena, existe um conjunto cujo prop6sito e o de determinar se um dado objecto no ambiente virtual se encontra ocluso por outro(s), logo, niio visivel. Este tipo de algoritmos de remocao por oclusiio, em particular os que usam Hardware Occlusion Queries, tornou atractiva a determinacao de visibilidade em tempo real sem necessidade de extensos calculos em pre-processamento. Neste artigo e abordada a infl.uencia na pe,formance que o uso da remocao por oclusiio, quando aplicada a cenas organizadas em estruturas de dados hierarquicas, tern em simu­la98es de ambientes virtuais complexos de muito grandes dimensoes. A aplicacao de suporte desenvolvida usa as fimcionalidades base que a API OpenSceneGraph disponibiliza para o render da cena e determinacao de visibilidade.
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    Value added 3D modelling of Laser scanned and photogrammetric data
    (The Eurographics Association, 2021) Oliveira, João; Oliveira, Adriano; Boavida, João; Catarino, Luís; Araújo, Bruno; Pereira, João Madeiras; Jorge, Joaquim; Coelho, António and Cláudio, Ana Paula
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    GPU Ray Casting
    (The Eurographics Association, 2021) Marques, Ricardo; Leškovský, Peter; Santos, Luís Paulo; Paloc, Céline; Coelho, António and Cláudio, Ana Paula
    For many applications, such as walk-throughs or terrain visualization, drawing geometric primitives is the most efficient and effective way to represent the data. In contmst, other applications require the visualiza-tion of data that is inherently volumetric. For example, in biomedical imaging, it might be necessary to visualize 3D datasets obtained from GT or J\1RI scanners as a meaningful 2D image, in a process called volume rendering. As a result of the popularity and usefulness of volume data, a broad class of volume rendering techniques has emerged. Ray casting is one of these techniques. It allows for high quality volume rendering, but is a computationally expensive technique which, with current technology, lacks interactivity when visualizing large datasets, if processed on the CPU. The advent of efficient GPUs, available on almost every modern workstations, combined with their high deg ree of programmability opens up a wide field of new applications for the graphics cards. Ray casting is among these applications, exhibiting an intrinsic parallelism, in the form of completely independent light rays, which allows to take advantage of the massively parallel architecture of the GPU. This paper describes the implementation and analysis of a set of shaders which allow interactive volume rendering on the GPU by resorting to my casting techniques.
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    Linear Solvers for Stable Fluids: GPU vs CPU
    (The Eurographics Association, 2021) Amador, Gonçalo; Gomes, Abel; Coelho, António and Cláudio, Ana Paula
    Fluid simulation has been an active research field in computer graphics for the last 30 years. Stam's stable fluids method, among others, is used for solving equations that govern fluids. This method solves a sparse linear system during the diffusion and move steps, using either relaxation methods (Jacobi, Gauss-Seidel, etc ), Conjugate Gradient (and its variants), or others (not subject of study in this paper). A comparative pe,formance analysis between a parallel GPU-based (using CUDA) algorithm and a serial CPU-based algorithm, in both 2D and 3D, is given with the corresponding implementation of Jacobi (J), Gauss-Seidel (GS) and Conjugate Gradient (CG) solvers.
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    Modelação expedita de edifícios monumentais a partir de descrições textuais
    (The Eurographics Association, 2021) Rodrigues, Roberto; Coelho, António; Reis, Luís Paulo; Coelho, António and Cláudio, Ana Paula
    A criação de modelos tridimensionais de ambientes urbanos utilizando modelação expedita é apresentada como sendo uma solução que permite ganhos financeiros e temporais, mantendo um nível de fidelidade visual aceitável. No entanto, a modelação de edifícios âncora (ou monumentais), identificativos de determinadas zonas urbanas, necessita de uma modelação mais cuidada devido ao elevado nível de detalhe necessário, recorrendose, geralmente, à sua modelação manual. Este artigo apresenta uma proposta de automatização do processo de modelação de edifícios através da introdução de conhecimento adicional num sistema de modelação expedita, a partir de descrições textuais. Embora os resultados obtidos não apresentem um nível de fidelidade visual muito elevada, exibem elevados níveis de correspondência entre o texto introduzido e o modelo tridimensional criado. Os resultados obtidos demonstram que a estrutura interna do protótipo é suficientemente flexível para construir distintos modelos de igreja e outros edifícios monumentais, com um nível de realismo muito aceitável. Os resultados demonstram ainda que é possível criar um modelo 3D a partir de um texto escrito em português perimitindo, deste modo, que utilizadores não especializados possam utilizar o sistema, reduzindo os custos globais de realização do projecto.
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    Dados Geotécnicos e Geofísicos: Exploração de novas formas de visualização
    (The Eurographics Association, 2021) Gonçalves, Vítor; Dias, Paulo; Almeida, Fernando; Batista, João; Santos, Beatriz Sousa; Coelho, António and Cláudio, Ana Paula
    Este artigo visa a explorar:ao de novas formas de visualizar:ao de dados geotecnicos que possam ser mais enri­quecedoras e mais interactivas que as oferecidas pelos actuais sistemas informar:ao geografica (SIG). Desta forma os dados siio simplesmente um mode lo para a construr:ao de uma potencial ferramenta. Na pratica pre­tende-se a implementar:ao de metodos de visualizar:ao e interacr:ao que permitam a visualizar:ao simultanea dos varios tipos de dados disponibilizados. Este trabalho ainda se encontra numa fase experimental e tern como ob­jectivo explorar varias formas de visualizar:ao, verificar a sua validade/adaptabilidade ao caso concreto dos dados geotecnicos. Neste caso de estudo, foram utilizados dados geotecnicos adquiridos atraves de diferentes modalidades.
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    Uma Arquitectura Experimental para Composição de Animações
    (The Eurographics Association, 2021) Braz, José; Ribeiro, Tiago; Pereira, João Madeiras; Tissot, Donovan; Tremblier, Clément; Coelho, António and Cláudio, Ana Paula
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    Effective Algorithm for Building and Solving Linear Systems
    (The Eurographics Association, 2021) Serna, Sebastian Pena; Silva, João; Stork, Andre; Marcos, Adérito Fernandes; Coelho, António and Cláudio, Ana Paula
    Several mesh-based techniques in computer graphics such as shape deformation, mesh editing, animation and simulation, build and solve linear systems. The most common method to build a linear system consists in traversing the topology (connectivity) of the mesh, producing in general a representation of the set of equations in form of a sparse matrix. Similarly, the solution of the system is achieved, by means of iterating over the set of equations in the default sequence of the vertices (unknowns). This paper presents a new algorithm, which optimizes the build of the linear system and its storage, and which allows the iteration over the set of equations in any arbitrary order. Additionally, our algorithm enables rapid modifications to the linear system, avoiding a complete rebuild.
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    Blaze - Automatizando a Interacção em Interfaces Gráficas
    (The Eurographics Association, 2021) Barata, Gabriel; Guerreiro, Tiago; Gonçalves, Daniel; Coelho, António and Cláudio, Ana Paula
    Operating system users are constantly facing situations where repetitive tasks arise and there is no trivial way to automate them. It is tme that there are several application launchers currently available, but they are no match to the uniqueness of the repetitive tasks that emerge from eve,yday usage. 1\1ost of the times, to maximize their pe,formance, users struggle to find workarounds, resorting to scripting languages and macro editors. However, these are bey ond the common user's knowledge, leading them to accomplish the remainder of the task by hand. We present Blaze, a new system which is able to automate user's repetitive tasks, not in a single application but operating system-widely. Blaze brings the application launcher concept to a new level, enhancing other applica-tion launchers' features and adding the ability to be constantly monitoring users' actions, without intermpting their work. Blaze is able to establish relationships between actions and, resorting to an algorithm, based on common prefix search in a suffix-tree, detect repetition patterns in the user interaction hist01y. These repetitions are used to dynamically generate comprehensive narratives and to fi,lfi/1 the remaining of the task in the user's place. Furthermore, these automations can be stored in script files, which can later be reproduced, even in dif ferent situations from the one in which the repetition was detected.
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    Sistema flexível de realidade aumentada de baixo custo com base em projecção estereoscópica
    (The Eurographics Association, 2021) Silva, Fernando; Rodrigues, Nuno; Marcos, Adérito Fernandes; Ferreira, Manuel João; Coelho, António and Cláudio, Ana Paula
    A Realidade Aumentada usa a renderização de modelos de objectos para complementar informação numa cena física. Para conseguir este objectivo (atingir esta meta), esses modelos necessitam de ser referenciados aos objectos físicos que é suposto serem aumentados. Esta referenciação requer uma calibração dos dispositivos usados para a projecção das imagens aumentadas, assim como dos dispositivos usados para adquirir a informação 3D da cena física. No caso de o aumento de realidade incluir nova geometria, as imagens aumentadas deverão ser projectadas e visualizadas em estéreo, de modo que a cena composta resultante faça sentido. Usualmente, bons exemplos de realidade aumentada são muito caros e as soluções implementadas são rígidas. Neste artigo descrevemos uma arquitectura e a sua implementação como um sistema flexível e de baixo custo, para criação e projecção de realidade aumentada. Na secção final apontamos alguns desenvolvimentos futuros para este sistema, requerendo mais experimentação.
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    Interactive Collision Detection for 3D Environments
    (The Eurographics Association, 2021) Figueiredo, Mauro; Coelho, António and Cláudio, Ana Paula
    This paper presents a collision detection algorithm for 3D simulated environments. It describes the implementa­tion of a collision detection approach using the Overlapping Axis-Aligned Bounding Box (OAABB) and R-trees to improve petformance. Experimental results show that this implementation is effective in determining interac­tively intersections between 3D models.
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    Simulação e Controlo do Efeito de Profundidade de Campo em Tempo de Interacção
    (The Eurographics Association, 2021) Ventura, Hugo; Santos, Manuel Próspero dos; Coelho, António and Cláudio, Ana Paula
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    Estratégias para a Representação de Pontos de Interesse sobre Mapas
    (The Eurographics Association, 2021) Paiva, Bruno; Cláudio, Ana Paula; Carmo, Maria Beatriz; Pombinho, Paulo; Catita, Cristina; Coelho, António and Cláudio, Ana Paula
    0 objectivo do nosso trabalho e mostrar pontos de interesse sabre um mapa de um modo que seja inteligivel para o utilizador quando este utiliza um computador de secretaria ou um computador portatil. Sao tidos em considera9ao dais aspectos, para os quais se apresentam abordagens: primeiro, os simbolos relativos aos pon­tos de interesse podem ocultar zonas do mapa que o utilizador necessita visualizar; segundo, os simbolos, ape­sar da aplica9ao da fun9ao de grau de interesse, podem ser em numero sign(ficativo em determinadas zonas do mapa, tornando d[ficil obter informacao util de forma rapida e simples.
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    Workload Distribution for Ray Tracing in Multi-Core Systems
    (The Eurographics Association, 2021) Nunes, Miguel; Santos, Luís Paulo; Coelho, António and Cláudio, Ana Paula
    One of the features that made interactive ray tracing possible over the last Jew years was the careful exploitation of the computational power and parallelism available on modern multicore processors. Multithreaded interactive ray tracing engines have to share the workload (rays to be processed) among rendering threads. This may be achieved by storing tasks on a shared FIFO-queue, accessed by all threads. Accessing this shared data structure requires a data access control mechanism, which ensures that the data structure is not corrupted. This access mechanism must incur minimal overheads such that pe,formance is not penalized. This paper proposes a lock-free data access control mechanism to such queue, which avoids all locks by carefully reordering instructions. This technique is compared with a classical lock-based approach and with a conservative local technique, where each thread maintains its local queue of tasks and shares nothing with other threads. Although the local approach outperforms the other two due to very good load balancing conditions, we demonstrate that the lock-free approach outperforms the lock-based one for large processor counts. Efficient and reliable sharing of data structures within a shared memory system is becoming a very relevant problem with the advent of many core processors. Lock free approaches are a promising manner of achieving such goal.
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    Infrared Tracking System for Immersive Virtual Environments
    (The Eurographics Association, 2021) Gaspar, Filipe; Dias, Miguel Sales; Bastos, Rafael; Coelho, António and Cláudio, Ana Paula
    In this paper, we describe the theoretical foundations and engineering approach of an infrared-optical tracking system specially design for large scale immersive virtual environments (VE) or augmented reality (AR) settings. The system described is capable of tracking independent retro-reflective markers arranged in a 3D structure (artefact) in real time (25Hz), recovering all possible 6 Degrees of Freedom (DOF). These artefacts can be adjusted to the user's stereo glasses to track his/her pose while immersed in the VE or AR, or can be used as a 3D input device. The hardware configuration consists in 4 shutter-synchronized cameras attached with band-pass infrared filters and the artefacts are illuminated by infrared array-emitters. The system was specially designed to fit a room with sizes of 5.7m x 2.7m x 3.4 m, which match the dimensions of the CAVE-Hollowspace of Lousal where the system will be deployed. Pilot lab results have shown a latency of 40ms in tracking the pose of two artefacts with 4 infrared markers, achieving a frame-rate of 24.80 fps and showing a mean accuracy of 0.93mm/0.52º and a mean precision of 0.08mm/0.04º, respectively, in overall translation/rotation DOFs, fulfilling the system requirements initially defined.
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    Pesquisas Baseadas na Localização e na Orientação em Dispositivos Móveis
    (The Eurographics Association, 2021) Aguiar, Hugo; Carmo, Maria Beatriz; Pombinho, Paulo; Afonso, Ana Paula; Coelho, António and Cláudio, Ana Paula
    A crescente utilizar;ao de dispositivos m6veis e a sua evolur;ao, corn o surgimento de modelos equipados corn cdmara digital e sensores de posir;ao e direcr;ao, propiciam o desenvolvimento de novas formas de interacr;ao e pesquisa de informar;ao. Neste artigo apresenta-se uma inteiface para pesquisas interactivas de pontos de interesse baseadas na localizar;ao e na orientar;ao do utilizador. Para alem de uma interface de pesquisa, esta forma de interacr;ao pode ser usada coma complemento a apresentar;ao de pontos de interesse sabre um mapa, ajudando a estabelecer a liga­r;ao entre os £cones que os representam no mapa corn os objectos reais que lhes correspondem no espar;o fisico onde o utilizador se encontra.
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    A Layered Approach to Animate Intelligent Characters
    (The Eurographics Association, 2021) Cláudio, Ana Paula; Gaspar, Graça; Moniz, Luís; Carmo, Maria Beatriz; Abreu, Ricardo; Policarpo, Daniel; Lourenço, Marco; Martins, Nuno; Coelho, António and Cláudio, Ana Paula
    The IViHumans platform supports the development of diverse applications with virtual humans. It comprises one layer for graphical processing and one for artificial intelligence. The layers were projected to run in different processes, communicating by means of a simple, yet effective and extensible client/server protocol that we projected and implemented. In this framing, the graphical processing layer plays the role of server, while the artificial intelligence layer occupies the position of the client. Therefore, the graphical processing layer is the base of the platform, providing services for the intelligent agents that populate the artificial intelligence layer.
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    Segmentação e Análise do Ventrículo Esquerdo em Imagens do Coração usando Ferramentas de Acesso Livre
    (The Eurographics Association, 2021) Silva, Samuel; Madeira, Joaquim; Santos, Beatriz Sousa; Silva, Augusto; Coelho, António and Cláudio, Ana Paula
    Este artigo apresenta um metodo de segmenta9iio do ventriculo esquerdo a partir de imagens de angiografta coronaria obtidas por tomografia computorizada de mi'.t!tiplos detectores. Apresenta tambem a/guns resultados provenientes da analise das segmenta9oes obtidas usando uma aplica9ao que esta a ser desenvolvida pelos autores. E tambem proposto um pipeline de desenvolvimento e teste de metodos de processamento e analise de imagens medicas baseado nas .ferramentas ITK, 1\,fe VisLab e 1\,fJTK. Este pipeline, embora aqui apresentado corn uma aplica9iio a uma tare.fa concreta, pode ser utilizado noutras situa9oes corn vantagens ao nivel da pro-totipagem rapida e do reaproveitamento do codigo desenvolvido para os metodos de processamento implementados.