Národní program výzkumu II

Virtuální vědecko-pedagogické centrum počítačové grafiky a vizualizace dat

Projekt 2C 06002 Ministerstva školství a tělovýchovy České republiky

o projektu | kontakt | spolupráce | výsledky | publikace

O projektu

Projekt Virtual je řešen v rámci Centra počítačové grafiky a vizualizace dat na Katedře informatiky a výpočetní techniky Západočeské univerzity v Plzni.

Cílem projektu je návrh nových algoritmů a ověření nových metod pro počítačovou grafiku a vizualizaci dat v prostředí virtuálního vědecko-výzkumného centra s použitím mobilní komunikace s předními pracovišti jak v České republice, tak v zahraničí. Dále se ověří možnosti a potřeby intenzivní komunikace ve virtuálním prostředí pro účely vědecko-výzkumné a pedagogické činnosti v každodenní praxi.

Vlastní odborná náplň je zaměřena na vývoj nových algoritmů s použitím ne-Eukleidovské geometrie (např.projektivní geometrie), datových struktur a reprezentací, na vizualizaci strukturovaných a nestrukturovaných vícerozměrných dat s použitím virtuální reality a moderních komunikačních prostředků, včetně video-konferenčních systémů.

Strukturovaná a nestrukturovaná data se dnes používají v celé řadě oblastí od vědecko-technických výpočtů (pevnostní výpočty, výpočet proudění, simulace atd.) až po data lékařská (tomograf, magnetická rezonance atd.). Strukturovaná a nestrukturovaná data se též používají v "Information Visualization", při dozorování datových a mobilních sítí a v neposlední řadě v oblasti počítačových her a mobilních komunikací.

Projekt ověří možnosti aplikace virtuálního a mobilního prostředí při řešení teoretických a vědeckých problémů v národních a nadnárodních komunitách a možnosti aktivního zapojení studentů magisterského a doktorského studia do vědecko-výzkumné činnosti v rámci virtuálních mobilních center.

nahoru

Spolupráce

Domácí

• České vysoké učení technické v Praze, Katedra počítačů,
  Grafická skupina KP FEL ČVUT - vedoucí prof.Ing.Jiří Žára, CSc.
• Masarykova univerzita v Brně, Katedra počítačové grafiky a designu,
  Laboratoř interakce člověka s počítačem - vedoucí doc.Ing.Jiří Sochor, CSc.
• Vysoké učení technické v Brně,
  Ústav počítačové grafiky a multimédií - vedoucí doc.Ing.Pavel Zemčík, CSc.

Zahraniční

v rámci řešení projektů

• 3DTV - Integrated Three-Dimensional Television - Capture, Transmission and Display
  6-th FP EU Network of Excellence - IST, Reg.No.: 511568
• Intuition - Network of Excellence on Virtual Reality and Virtual Environments Applications for Future Workspaces
  6-th FP EU Network of Excellence - IST, Reg.No.: 507248-2
• FlashPoM - Laser-write process for production of prototype microdevies for SME in the analytical chemistry and biomedical
  Project EU - MATEO
• MUTED - Multi-user 3D television display
  Project EU - STREPS

nahoru

Výsledky

• Experimentální videokonferenční prostředí pro podporu vědecko-výzkumné práce
  
  • Cílem této aktivity je experimentální provoz vybraného video-konferenčního systému pro komunikaci s ostatními odbornými pracovišti jak v České republice, tak i se zahraničními partnery, se kterými pracoviště spolupracuje na řešení odborných problémů.
  • V rámci aktivity byly zaznamenávány vybrané semináře a přednášky Centra. Multimediální záznamy jsou k dispozici na stránce seminářů.
  
   
• Extrakce iso-ploch z roztroušených dat s časově proměnným vzorkováním
  • aktivita 07D2-1
  • stránka projektu
  • Na rozdíl od obvyklých metod pracujících se statickou sítí je navržená technika zaměřena na síť dynamickou (časově se měnící).
  • Byla navržena metoda pro dopočítávání konektivity mezi vrcholy 2D sítí ve dvou časových řezech.
  • Vyvinuta datová struktura podporující rychlou extrakci isoploch z časově proměnných dat.

  

• Rychlá rekonstrukce strukturovaných 2D dat
  • Metoda pro rekonstrukci a aproximaci strukturovaných 2D dat (např. obrazů) založená na RBF.
  • Využívá tabulky předpočítaných hodnot a CS-RBF s adaptivně upraveným rozsahem, což umožňuje lokálně rekonstruovat i velmi poškozené datové množiny.
  • Vzhledem ke své povaze se metoda jeví jako vhodná pro implementaci v HW (např. GPU).
  
   
• Experimentální knihovna Plib pro výpočty v projektivním prostoru
  • Knihovna Plib je určena pro výpočty v projektivním prostoru s možností její použití i pro numerické problémy v prostředí .NET.
  • Knihovna umožňuje snazší a rychlejší vývoj algoritmů založených na výpočtu v projektivním prostoru.
  • www stránky knihovny
  
   
• Gaussovská eliminace v projektivním prostoru
  • Byla navržena variace této metody využívající vlastností projektivního prostoru, implementována a porovnána s odpovídající implementací standardní Gaussovy eliminace s pivotací.
  • Metody byly srovnávány na řešení soustavy dané Hilbertovou maticí. Získané výsledky ukazují ekvivalentní přesnost obou metod.
  • Vytvoření verze metody pro knihovnu Plib a pro výpočty v projektivním prostoru s možností její použití i pro numerické problémy v prostředí .NET.
  
   
• Nalezení největší vzdálenosti v množině bodů
  • Cílem aktivity bylo ověřit účinnou metodu urychlení běžně užívané metody hledání maximální vzdálenosti v množině bodů.
  • Byla ověřena modifikace běžně užívané metody pro nalezení maximální vzdálenosti v množině bodů. Zatímco původní algoritmus dosahuje očekávané složitosti O(N^2), s navrženou modifikací se snižuje téměř na očekávatelnou složitost O(N).
  • Implementace ověřila jak shodnost výsledků metod, tak významné urychlení řešení problému.
  
   
• Detekce a výpočet průsečíku paprsku a koule v P3 s nelineární parametrizací
  • Ověření nové metody pro urychlení detekce i výpočtu průsečíku paprsku a koule s použitím projektivní geometrie.
  • Metoda dosahuje významného nárůstu výkonu (150%, resp. 90% v případě detekce, resp. výpočtu), jsou-li vstupní data reprezentována projektivními vektory. Pro euklidovská vstupní data pak je nárůst výkonu 40%, resp. 33%.
  • Implementace ověřila jak shodnost výsledků metod, tak významné urychlení řešení problému.
  
   

nahoru

Publikace

Časopisy

• Skala,V.: Barycentric Coordinates Computation in Homogeneous Coordinates, Computers & Graphics, Elsevier, ISSN 0097-8493, Vol. 32, No.1, pp.120-127, 2008
• Skala, V.: Length, area and volume computation in homogenerous coordinates. In International Journal of Image and Graphics. 2006, vol.6, is.4, pp.625-639, ISSN 0219-4678.
• Čermák, M.; Skala, V.: Polygonisation of disjoint implicit surfaces by the adaptive edge spinning algorithm. In International Journal of Computational Science and Engineering. 2007, vol.3, is.1, pp.45-52, ISSN 1742-7185.

Knižní publikace

• Skala, V.: GPU Computation in Projective Space Using Homogeneous Coordinates, Game Programming GEMS 6 (Ed.Dickheiser,M.), pp.137-147, ISBN 1-58450-450-1, Charles River Media, 2006

Konference

• Zapletal,J., Vanecek,P., Skala,V.: Influence of essential parameters on the RBF based image reconstruction, SCCG conf.proceedings, Slovakia, ISBN978-80-89186-30-3, pp.178-185, 2008
• Pan, R.; Skala, V.: Implicit Surface Modeling Suitable for Inside/Outside Tests with Radial Basis Functions. In Proceedings of 2007 10th IEEE International Conference on Computer Aided Design and Computer Graphics. Beijing: IEEE Press, 2007. pp. 1-11. ISBN 978-1-4244-1578-6.
• Petrík, S.; Skala, V.: Iso-contouring in time-varying meshes. In Spring Conference on Computer Graphics SCCG 2007. Bratislava: Comenius University, 2007. pp. 216-223. ISBN 978-80-223-2292-8.
• Skala, V.; Kaiser, J.; Ondračka, V.: Library for computation in the projective space. In Aplimat. Bratislava: Slovak University of Technology, 2007. pp. 125-130. ISBN 978-80-969562-8-9.
• Petrík, S.; Skala, V.: Z-Diamonds: A Fast Iso-Surface Extraction Algorithm for Dynamic Meshes. In Proceedings of the IADIS Multi Conference on Computer Science and Information Systems 2007. Part III, IADIS International Conference Computer Graphics and Visualization 2007. Lisbon: IADIS Press, 2007. pp. 67-74. ISBN 978-972-8924-39-3.

Technické zprávy

• Vaněček, P.: Radial Basis Functions in 2D. Západočeská univerzita v Plzni, 2008.
• Frank, M.; Skala, V.: VTK .NET Wrapper. Západočeská univerzita v Plzni, 2007.

Ostatní

• Skala, V.: WSCG 2008, The 16-th International Conference in Central Europe on Computer Graphics, Visualization and Computer Vision
• Skala, V.: WSCG 2007, The 15-th International Conference in Central Europe on Computer Graphics, Visualization and Computer Vision

nahoru

Kontakt

prof.Ing. Vaclav Skala, CSc.
University of West Bohemia (www.zcu.cz)
Computer Science Dept. (www.kiv.zcu.cz)
secretary: cse == at == kiv.zcu.cz
Centre for Computer Graphics and Visualization (herakles.zcu.cz)
Univerzitni 8, Box 314
306 14 Plzen
Czech Republic
e-mail: skala == at == kiv.zcu.cz

Direct Tel. +420-37-763-2473
Direct Fax. +420-37-763-2457
Tel.secretary: +420-37-763-2461, 2462, 2463
Fax Department: +420-37-763-2402

nahoru