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Title: Uma abordagem híbrida para a renderização não fotorrealística de vídeos digitais.
Other Titles: A hybrid approach to non-photorealistic rendering of digital videos.
???metadata.dc.creator???: ARRUDA, Francisco de Assis Pereira Vasconcelos de.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: QUEIROZ, José Eustáquio Rangel de.
???metadata.dc.contributor.advisor2???: GOMES, Herman Martins.
???metadata.dc.contributor.referee1???: ARAÚJO, Joseana Macedo Fechine Régis de.
???metadata.dc.contributor.referee2???: CARVALHO, Bruno Motta de.
???metadata.dc.contributor.referee3???: MELCHER, Elmar Uwe Kurt.
???metadata.dc.contributor.referee4???: BATISTA, Leonardo Vidal.
Issue Date: 28-Mar-2014
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: ARRUDA, Francisco de Assis Pereira Vasconcelos de. Uma abordagem híbrida para a renderização não fotorrealística de vídeos digitais. 2014. 246f. (Tese de Doutorado em Ciência da Computação) Programa de Pós-graduação em Ciência da Computação, Centro de Engenharia Elétrica e Informática, Universidade Federal de Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2014. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/7169
???metadata.dc.description.resumo???: A renderização não fotorrealística (NPR - Non-Photorealistic Rendering) ou estilizada (Stylized Rendering), constitui uma subárea importante e em expansão, comum às áreas da Computação Gráfica (CG) e do Processamento Digital de Imagens (PDI). A NPR visa à geração de imagens ou vídeos que se destacam pela expressividade do resultado final e pela exibição de características que traduzem emoções. Destacam-se como importantes desafios nesta área: (i) variações nas condições de iluminação do vídeo de entrada; (ii) requisitos computacionais elevados para a renderização de vídeos; (iii) dificuldades na configuração dos parâmetros característicos das técnicas propostas, a fim de se produzir resultados equivalentes sobre uma gama mais ampla de gêneros de vídeos de entrada; (iv) dificuldades na renderização de vídeos de forma temporalmente coerente; e (v) dificuldades no processo de avaliação dos resultados produzidos. Esta tese insere-se neste contexto, tendo como foco a definição de uma abordagem original para a renderização não fotorrealística de vídeos ao estilo de cartuns. A abordagem proposta, validada a partir de uma aplicação de software, consiste na agregação de seis módulos que apresentam alterações quanto à abordagem fundamentada na suavização por difusão anisotrópica, especificamente no que diz respeito: (i) à modificação da equação de parada-na-aresta da técnica original; (ii) ao uso de bordas destinadas à estilização e orientação do processo de suavização; (iii) à combinação das abordagens de detecção de bordas e suavização por difusão anisotrópica; e (iv) ao aumento da homogeneidade cromática intrarregional e da saturação do resultado obtido. Foi conduzido um processo de avaliação experimental, a partir do qual a abordagem proposta foi comparada a quatro abordagens concorrentes. Após um processo de votação por usuários, a análise dos dados coletados foi conduzida a partir da administração de testes F ANOVA fator único, seguido de testes de comparação de médias, visando a evidenciar as melhorias associadas à estilização produzida pela abordagem proposta. Tendo sido mais bem avaliada, em relação às abordagens comparadas, no tocante à preferência visual direta, à melhor definição de bordas e ao efeito de estilização resultante e à produção de cintilação e artefatos espúrios equivalentes àqueles produzidos pelas abordagens concorrentes comparadas.
Abstract: Non-photorealistic rendering (NPR) or stylized rendering is an important growing area of Computer Graphics and Image Processing. NPR is mainly concerned with the generation of images or videos that can have an expressive appeal with regards to the display of features that convey emotions. Some research challenges include: (i) coping with variations in the lighting conditions of the input video; (ii) demanding computational requirements for video rendering; (iii) difficulties in parameter adjustment for each compared approach for a wide range of input videos; (iv) processing videos in a temporally coherent manner; (v) difficulties in the evaluation process. In such a context, this thesis aims at the conception of an original approach to generate stylized videos. The proposed approach was validated by means of a software application, consisting of a six-step pipeline, based on the rendering of each video frame by a modified anisotropic diffusion technique. More specifically, the modifications include: (i) the replacement of the original edge stopping function; (ii) the usage of edges to stylize and guide the diffusion process; (iii) the combination of the detected edges and smoothing by anisotropic diffusion; and (iv) the increase of the saturation and intraregional chromatic homogeneity of the obtained result. A comparative, subjective experimental evaluation of the proposed approach and four concurrent ones was performed, which was based on a user voting scheme. The goal of the evaluation was to highlight improvements in the results of the proposed approach. One-Way ANOVA F-tests followed with multiple means comparison tests, were performed on the results. The proposed approach has obtained better results compared to the four other approaches, regarding the direct visual preference, improved edge definition and stylization. In addition, the results of the proposed approach contain spurious artifacts and flickering which are equivalent with those produced by the compared approaches.
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/7169
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