Disciplina Discipline SIN5014
Fundamentos de Processamento Gráfico
Fundamentals of graphics processing

Área de Concentração: 100131

Concentration area: 100131

Criação: 18/04/2024

Creation: 18/04/2024

Ativação: 18/04/2024

Activation: 18/04/2024

Nr. de Créditos: 8

Credits: 8

Carga Horária:

Workload:

Docentes Responsáveis:

Professors:

Fátima de Lourdes dos Santos Nunes Marques

Helton Hideraldo Biscaro

Objetivos:

Proporcionar ao aluno conhecimentos fundamentais de um conjunto de métodos e técnicas que envolvem Processamento de Imagens, Computação Gráfica e Realidade Virtual. Além disso, essa disciplina deve oferecer ao aluno uma visão integrada de conceitos de Modelagem Geométrica, Síntese de Imagens, Visão Computacional, Interatividade e Imersão, todos eles vistos a partir de modelos computacionais eficientes.

Objectives:

Provide the student with fundamental knowledge of a set of methods and techniques that involve Image Processing, Computer Graphics and Virtual Reality. Furthermore, this discipline must offer to the student an integrated view of the concepts of Geometric Modeling, Image Synthesis, Computer Vision, Interactivity and Immersion, all of them seen from efficient computational models.

Justificativa:

Processamento de Imagens, Computação Gráfica e Realidade Virtual proporcionam aplicações nas mais diversas áreas do conhecimento como treinamento e capacitação de profissionais, preservação do patrimônio histórico e cultural da humanidade, visualização de informação e diversas atividades ligadas ao entretenimento. Para o profissional/pesquisador de sistemas de informação, esta disciplina pode proporcionar um excelente diferencial na sua formação, possibilitando adquirir conceitos que permitem construir sistemas com interfaces diferenciadas e elaborar soluções para problemas não triviais que envolvem dados relacionados a imagens nos domínios bidimensional e tridimensional.

Rationale:

Image Processing, Computer Graphics and Virtual Reality provide applications in the most diverse areas of knowledge such as training and qualification of professionals, preservation of humanity's historical and cultural heritage, information visualization and several activities related to entertainment. For the information systems professional/researcher, this subject can provide an excellent advantage in their formation, enabling them to acquire concepts that allow them to build systems with different interfaces and develop solutions for non-trivial problems that involve data related to images in the two-dimensional and three-dimensional domains.

Conteúdo:

1. INTRODUÇÃO AO PROCESSAMENTO DE IMAGENS 1.1. Conceitos sobre imagem digital; 1.2. Processo de aquisição de imagens; 1.3. Sistemas de representação de cores 1.4. Histograma; 1.5. Operações globais sobre a imagem; 1.6 Redes neurais convolucionais. 2. REALCE E SUAVIZAÇÃO DE IMAGENS 2.1. Técnicas de realce de imagens; 2.2. Técnicas de suavização de imagens. 3. SEGMENTAÇÃO DE IMAGENS 3.1. Detecção de pontos e bordas; 3.2. Limiarização; 3.3. Crescimento de região. 4. REPRESENTAÇÃO E DESCRIÇÃO 4.1. Representação com base nas características externas; 4.2. Representação com base nas características internas; 4.3. Aplicações. 5. INTRODUÇÃO À COMPUTAÇÃO GRÁFICA 5.1. Origens; 5.2. Paradigmas de Abstração; 5.3. Subáreas e aplicações. 6. GEOMETRIA E COORDENADAS 6.1. Geometria Euclidiana e Geometria Projetiva; 6.2. Coordenadas homogêneas; 6.3. Transformações geométricas e Transformações Projetivas. 6.4 Transformações de câmera 7. MODELOS DE ILUMINAÇÃO 7.1. Modelagem local e global; (modificar a aula) 7.2. Modelos de reflexão (ambiente, difusa e especular); 7.3. Métodos de Tonalização (Flat, Gourad e Phong); 7.4. Conceitos de Ray Tracing e Radiosidade. 8. SÍNTESE DE IMAGEM 8.1. Preenchimento de Polígonos; 8.2. Representação de superfícies; 8.3 Estruturas de dados topológicas; 8.4. Modelos de câmera virtual. 9. REALIDADE VIRTUAL 9.1. Conceitos de Realidade Virtual; 9.2. Dispositivos de entrada e saída; 9.3. Aplicações. 10. INTRODUÇÃO À PROGRAMAÇÃO DE AMBIENTES VIRTUAIS 10.1. Criação de ambientes virtuais; 10.2 Tecnologias; 10.3. Interação.

Content:

1. INTRODUCTION TO IMAGE PROCESSING 1.1. Concepts about digital imaging; 1.2. Image acquisition process; 1.3. Color representation systems 1.4. Histogram; 1.5. Global operations on the image; 1.6 Convolutional neural networks. 2. IMAGE ENHANCEMENT AND SMOOTHING 2.1. Image enhancement techniques; 2.2. Image smoothing techniques. 3. IMAGE SEGMENTATION 3.1. Point and edge detection; 3.2. Thresholding; 3.3. Region growth. 4. REPRESENTATION AND DESCRIPTION 4.1. Representation based on external characteristics; 4.2. Representation based on internal characteristics; 4.3. Applications. 5. INTRODUCTION TO COMPUTER GRAPHICS 5.1. Origins; 5.2. Abstraction Paradigms; 5.3. Subareas and applications. 6. GEOMETRY AND COORDINATES 6.1. Euclidean Geometry and Projective Geometry; 6.2. Homogeneous coordinates; 6.3. Geometric transformations and Projective Transformations. 6.4 Camera transformations 7. LIGHTING MODELS 7.1. Local and global modeling; (modify the class) 7.2. Reflection models (ambient, diffuse and specular); 7.3. Toning Methods (Flat, Gourad and Phong); 7.4. Concepts of Ray Tracing and Radiosity. 8. IMAGE SYNTHESIS 8.1. Polygon Filling; 8.2. Representation of surfaces; 8.3 Topological data structures; 8.4. Virtual camera templates. 9. VIRTUAL REALITY 9.1. Virtual Reality Concepts; 9.2. Input and output devices; 9.3. Applications. 10. INTRODUCTION TO PROGRAMMING VIRTUAL ENVIRONMENTS 10.1. Creation of virtual environments; 10.2 Technologies; 10.3. Interaction.

Forma de Avaliação:

Serão atribuídas notas a um projeto, juntamente com um artigo correlato ao projeto, assim como a exercícios propostos a cada aula. Será atribuída uma nota de zero a dez a cada item proposto. A nota de cada tópico (projeto e exercícios) será calculada a partir da média aritmética dos itens que compõem o tópico. A nota final será composta de forma ponderada, a saber: 60% proveniente do projeto e seu respectivo artigo e 40% provenientes do exercícios propostos. A nota final será definida no intervalo de zero a dez, sendo transformada em conceito considerando a seguinte regra: nota final >= 8,5:

Type of Assessment:

Grades will be assigned to a project, along with an article related to the project, as well as exercises proposed in each class. A grade from zero to ten will be assigned to each proposed item. The final grade for each topic (project and exercises) will be calculated based on the arithmetic average of the items that make up the topic. The final grade will be composed in a weighted way, namely: 60% coming from the project and its respective article and 40% coming from the proposed exercises.

Bibliografia:

[1] GOMES, J., VELHO, L. ; Computação Gráfica Volume I. Série Computação e Matemática, SBM/IMPA, 1998. [2] GOMES, J., VELHO, L. ; Sistemas Gráficos 3D, : IMPA, 2007, 2a edição, ISBN: 978-85-244-0167-2. [3] HUGHES, J. F., VAN DAM, A., MCGUIRE, M., SKLAR, D. F., FOLEY, J. D., FEINER, S.,AKELEY, K. Computer Graphics: Principles and Practice. Upper Saddle River, NJ: Addison-Wesley, 2013. ISBN: 978-0-321-39952-6 [4] PEDRINI, H. SCHWARTZ. W.R. Analise de Imagens Digitais: Princípios, Algoritmos e Aplicacões ,Cengage Learning, 2007. ISBN: 8522105952. [5] SHREINER, D., SELLERS, G., KESSENICH, J. M. LICEA-KANE, B. M.. OpenGL Programming Guide: The Official Guide to Learning OpenGL, Version 4.3 (8th. ed.), Addison-Wesley Professional, 2013. [6] CASTLEMAN, K. R. Digital image processing. New Jersey: Prentice Hall, 1996. 667p. [7] GONZALEZ, R.C. , WOODS, R. E. Digital Image Processing. 4th Edition, Pearson Education, New York, 2018, 1022 p. [8] RUSS, J.C. The Image Processing Handbook, 2a ed., Boca Raton; CRC Press, 1994. [9] TORI, R., HOUNSELL, M. (Organizadores) Introdução a Realidade Virtual e Aumentada Ecossistema XR no Brasil, Sociedade Brasileira de Computação, 2021. [10] NUNES, F. L. S., MACHADO, L S., PINHO, M. S., KIRNER, C. (Organizadores); Abordagens práticas de realidade virtual e aumentada. 1. ed. Porto Alegre (RS): Sociedade Brasileira de Computação, 2009. [11] TEICHRIEB, V., NUNES, F, L. S., MACHADO, L. S., TORI, R. (Organizadores) Realidade Virtual e Aumentada na prática. 1. ed. João Pessoa (PB): Sociedade Brasileira de Computação, 2008. Além disso serão selecionados artigos de periódicos especializados como: IEEE Transactions on Image Processing IEEE Transactions on Medical Imaging IEEE Transactions on Multimedia IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence IEEE Signal Processing Letters IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics ACM Transactions on Graphics ACM Transactions on Multimedia Computing, Communications, and Applications

Bibliography:

[1] GOMES, J., VELHO, L. ; Computação Gráfica Volume I. Série Computação e Matemática, SBM/IMPA, 1998. [2] GOMES, J., VELHO, L. ; Sistemas Gráficos 3D, : IMPA, 2007, 2a edição, ISBN: 978-85-244-0167-2. [3] HUGHES, J. F., VAN DAM, A., MCGUIRE, M., SKLAR, D. F., FOLEY, J. D., FEINER, S.,AKELEY, K. Computer Graphics: Principles and Practice. Upper Saddle River, NJ: Addison-Wesley, 2013. ISBN: 978-0-321-39952-6 [4] PEDRINI, H. SCHWARTZ. W.R. Analise de Imagens Digitais: Princípios, Algoritmos e Aplicacões ,Cengage Learning, 2007. ISBN: 8522105952. [5] SHREINER, D., SELLERS, G., KESSENICH, J. M. LICEA-KANE, B. M.. OpenGL Programming Guide: The Official Guide to Learning OpenGL, Version 4.3 (8th. ed.), Addison-Wesley Professional, 2013. [6] CASTLEMAN, K. R. Digital image processing. New Jersey: Prentice Hall, 1996. 667p. [7] GONZALEZ, R.C. , WOODS, R. E. Digital Image Processing. 4th Edition, Pearson Education, New York, 2018, 1022 p. [8] RUSS, J.C. The Image Processing Handbook, 2a ed., Boca Raton; CRC Press, 1994. [9] TORI, R., HOUNSELL, M. (Organizadores) Introdução a Realidade Virtual e Aumentada Ecossistema XR no Brasil, Sociedade Brasileira de Computação, 2021. [10] NUNES, F. L. S., MACHADO, L S., PINHO, M. S., KIRNER, C. (Organizadores); Abordagens práticas de realidade virtual e aumentada. 1. ed. Porto Alegre (RS): Sociedade Brasileira de Computação, 2009. [11] TEICHRIEB, V., NUNES, F, L. S., MACHADO, L. S., TORI, R. (Organizadores) Realidade Virtual e Aumentada na prática. 1. ed. João Pessoa (PB): Sociedade Brasileira de Computação, 2008. Além disso serão selecionados artigos de periódicos especializados como: IEEE Transactions on Image Processing IEEE Transactions on Medical Imaging IEEE Transactions on Multimedia IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence IEEE Signal Processing Letters IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics ACM Transactions on Graphics ACM Transactions on Multimedia Computing, Communications, and Applications

Tipo de oferecimento da disciplina:

Presencial

Class type:

Presencial