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Rodrigo de Toledo. Domínios da Computação Gráfica Processamento de imagens Modelagem de dados (geometria computacional) Visão (análise de imagem, visão.

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1 Rodrigo de Toledo

2 Domínios da Computação Gráfica Processamento de imagens Modelagem de dados (geometria computacional) Visão (análise de imagem, visão computacional) Visualização (computação gráfica, síntese de imagem)

3 Processamento de Imagem Transformação de imagens… Ex: Photoshop Também pode ser: –Pos-processamento da visualização –Pre-processamento da visão Ferramentas: –Filtros –Edição –Processamento

4 Filtros de Amplitude x Topológico Gamma Correction PUNCH

5 Filtro Gaussiano 2x28x832x32original 5x5

6 Filtro Laplaciano Filtro passa alta. Somar à imagem original para realçar os detalhes. truncation offset

7 Processamento de Imagem Edição –Desenho –Combinar imagens, exemplos: Copiar e colar Pixels alternados Imagens com as cores misturadas (blend) Álgebra (adição e subtração) Transparência (composição) –Ampliar / reduzir –Muitos outros...

8 Processamento de Imagens

9 Visão Computacional

10 Extrair informações apartir de imagens

11 Visão Computacional LAK 5519

12 Visão Computacional Big Brother Público (Londres) Detecção de Atividades suspeitas (Queen Mary, University of London)

13 Visão Computacional Seqüência de etapas (pipeline) Detecção: Regiões Texturas Arestas Ícones Câmera: Posição Rotação Perspectiva Informações: Geometria Objetos Distâncias Iluminação Alto nível: Pessoas Movimentos Atividades 4D uso intenso de processamento de imagem uso intenso de matemática Noções de computação gráfica Quanto mais contextualizado melhor

14 Modelagem de dados (visualização)

15 Modelagem de dados

16 VISUALIZAÇÃO

17 Visualização 2D x 3D –Photoshop x 3D Max Interativa (ex:games) x Pré-processada (ex: “Os incríveis”) Games x Visualização Científica Superfície x Volume CPU x GPU

18 Visualização 2D 3D x

19 Visualização Interativa Pré-processada

20 Visualização Interativa Frame rate –30 fps –>10 fps Qual a freqüência do olho humano? 2 exigências: –Movimento visualmente contínuo –Tempo de latência “imperceptível” entre a ação do usuário e a reação da aplicação

21 Visualização Interativa Games x Visualização Científica

22 Superfície x Volume 350 millions of triangles

23 Onde estamos? Computação Gráfica Modelagem Visualização Proc. Img.Visão Pré-processada Interativa 2D 3D SuperfíciesVolumes Programação CPUProgramação GPU Vis. CientíficaGame Glyphs

24 Onde estou! Computação Gráfica Modelagem Visualização Proc. Img.Visão Pré-processada Interativa 2D 3D Superfícies Volumes Programação CPU Programação GPU Vis. Científica Game Glyphs

25 Visualização Interativa Perguntas: Como aumentar qualidade sem perder performance? Como aumentar performance sem perder qualidade? Como aumentar o volume de objetos visualizados sem perder performance? Como aumentar realismo? Como aumentar interatividade? Como visualizar o que não pode ser visto? (exemplos em visualização científica: campos vetoriais, reservatórios de petróleo)

26 Modelos e Representações Como representar o mundo real no mundo virtual? Paradigmas de abstração: –4 universos: Físico Matemático Representação Implementação Representação depende do nível de escala –4 níveis de escala: Cena Macro Meso Micro

27 Paradigma dos 4 universos Exemplo: uma esfera Universo Físico Universo de Representação Universo de Implementação Universo Matemático S: x 2 + y 2 + z 2 = 1 Cor: vermelho Vertices: 256 x 1 y 1 z 1 ;, x 2 y 2 z 2 ;... Triangulos: 250 P 1 P 2 P 5 ; P 2 P 7 P 10 ;...

28 Paradigma dos 4 universos (outros exemplos) Universo Físico Universo de Representação Universo de Implementação Universo Matemático Discretização (Amostragem) Representação (Vetor) Imagens no Universo Físico Amostragem e Quantização Codificação e Formatos Funções no Espaço de Cor Cores no Universo Físico Representação de Cor Especificação de Cor Modelos Matemáticos de Cor (Espaço) COR IMAGEMVOZ HUMANA

29 Níveis de escala CenaMacroMicroscaleMeso Objetos do mundo virtual Representação dos objetos Textura Nível fotométrico

30 Níveis de Escala Cena (scene-scale) –Como organizar os objetos de uma cena virtual? –Como organizar os agentes ambientais? Iluminação direta, iluminação indireta, névoa... –Como posicionar a camera virtual? –Como representar réplicas de um objeto? –Como permitir mudanças na cena com o decorrer do tempo?

31 Nível de Escala - Cena Grafo de cena: –Os grafos ainda contém: Agrupamentos transformações, subobjetos etc...

32 Nível de Escala - Macro Nível do objeto (macroscale) –Como representar? Implicitamente Parametricamente Explicitamente –Exemplo: círculo

33 Nível de Escala - Macro Representação Implícita: –Planar –Quádrica: S: x 2 + y 2 + z 2 = 1

34 Nível de Escala - Macro Implícita: –Cúbica: –Torus (quártica):

35 Nível de Escala - Macro Representação Implícita: –CSG (Constructive Solid Geometry)

36 Nível de Escala - Macro Representação Paramétrica:

37 Nível de Escala - Macro Representação Paramétrica: –Superfícies de Bèzier:

38 Nível de Escala - Macro Representação Paramétrica: –NURBS:

39 Nível de Escala - Macro Representação Explícita: –Malha de polígonos  malha de triângulos

40 Nível de Escala - Macro Explícita: –Mapa de alturas (ex: terreno)

41 Nível de Escala - Meso Representação da meso- estrutura (mesostructure) –Mapa de cor (textura) –Mapa de normal (bump) –Mapa de altura –Meso-estrutura volumétrica –Função de iluminação (BRDF)

42 Aplicando mapa de altura

43 Nível de Escala - Micro Escala do raio de luz –Photon ou photon beam in out n

44 Nível de Escala - Micro Photon Mapping –Exige muito processamento

45 Nível de Escala - Micro –Tempo real: PRT function (Pre-computed Radiance Transfer)

46 Algoritmos de Visualização Nível de cenaMacro-escalaMicro-escalaMeso-escala rasterização / z-buffer traçado de raio subdivisão espacial culling shading LOD impostors texturas meso-estruturas aplicação photon mapping BSSRDF PRT


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