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- VR serious game to treat schizophreniaPublication . Antunes, Alexandre Fernandes; Deusdado, LeonelThe present work aims to optimize and produce scenarios of a serious game, and improve its immersiveness, enabling the capture of feedbacks, by configuring sensors that can monitor the user of the application for changes in the game in real time, making it possible to have better control over the player’s experience. With this, progressing research into the improvements of virtual reality when applied to the treatment of people with schizophrenia.
- Ambientes virtuais povoados com simulação eficiente de detecção de colisões e planeamento de trajectos em navegação realmente 3DPublication . Deusdado, LeonelA tecnologia de produção de ambientes virtuais tem vindo cada vez mais a ser utilizada em projectos de animação, desenho e avaliação em diversas áreas. Mundos virtuais com níveis de detalhe consideráveis estão a começar a emergir em toda a parte, desde largas áreas das actuais cidades até ambientes virtuais interiores mais específicos e detalhados (edifícios habitacionais, estádios, estruturas industriais, reconstruções arqueológicas, etc). No entanto, melhorar a aparência visual destes edifícios virtuais já não é suficiente. Com o propósito de proporcionar novas condições de simulação a aplicações tais como o planeamento urbano, simulações comportamentais e de fluxo de pedestres, entretenimento, etc, é necessário o povoamento destes ambientes. Povoar estes mundos simulando a presença de vida, adiciona um toque extra à visualização e realismo, mas infelizmente traz também carga adicional ao sistema. Uma das lacunas da pesquisa nesta área é a representação eficiente de ambientes densamente povoados, com simulação de navegação autónoma realmente tridimensional das personagens, enquadradas em modelos ou cenários arbitrários. Diversas condições e áreas de actuação são necessárias quando pretendemos simular a presença humana (através de personagens sintéticas animadas) nestas circunstâncias, tais como a detecção de colisões, planeamento de trajectos, algoritmos comportamentais, rendering dinâmico da geometria, entre outros. Nesta tese, é publicado um método transversal de modo a exibir e consolidar comportamentos autónomos de multidões virtuais em ambientes reais de animação. O sistema tem a capacidade de incluir um grande número de personagens lidando com mundos 3D arbitrariamente complexos, não requerendo qualquer conhecimento prévio da geometria, e proporcionando navegação em tempo real, autónoma, e tridimensional. Inicialmente, é apresentado um método de detecção de colisões usando técnicas conservadoras, capaz de comportar milhares de avatares e lidar com cenas 3D de grandes dimensões e complexidade, não necessitando de qualquer informação ou conhecimento prévio do modelo. Este método demonstrou ser um mecanismo eficiente e escalável de detecção de colisões entre os agentes e o ambiente 3D. Recorrendo a um mapeamento e extracção de dados automático a partir do modelo inicial, fornece a detecção de colisões e a interacção entre os próprios agentes virtuais, e os agentes virtuais e o ambiente que os rodeia. Este método mostrou-se apropriado como base de implementação posterior de algoritmos de planeamento de percursos e outros algoritmos comportamentais, onde o avatar incorporará procedimentos de mais alto-nível. Para projectos de desenho, simulação e testes de facilidades de navegação em locais públicos, é importante prever as principais rotas ou fluxos a serem usados. Uma segunda aproximação apresentada, consiste em decompor a cena 3D em partições multi-nível (para navegação em ambientes 3D, principalmente em interiores de edifícios) criando um sistema que possa usar este tipo de catalogação como informação relevante de modo a planear rotas de acordo com as deslocações em várias alturas. A outro nível, o objectivo foi também testar a base de navegação criada, desenvolvendo mecanismos de implementação de novos e naturais comportamentos associados à navegação das personagens virtuais, lidando com várias variáveis de interacção, permitindo um comportamento mais realista e de reacção entre estes e o ambiente virtual. Em resumo, foram definidos sistemas de condições, regras e propriedades capazes de produzir comportamentos mais naturais e autónomos em personagens virtuais representativos da conduta humana. Virtual environment technology has been increasingly used for animation projects, design and evaluation in several areas. Virtual worlds, with considerable levels of detail, are starting to emerge everywhere, from large areas of actual cities to detailed and complex virtual indoor environments (buildings, stadiums, industrials structures, archaeological reconstructions, etc). However, improving the visual appearance of these virtual buildings is not enough anymore. In order to provide applications with new simulation conditions such as urban planning, behaviour and flow of pedestrian’s simulation, entertainment, etc, requires the populating of these virtual environments. Populating these worlds to simulate the presence of life, adds an extra touch to the visualization and credibility, but unfortunately it also brings an extra burden to the system. One of the issues of the research in this area is the representation of a densely crowded environment, simulating autonomous and real three-dimensional navigation to the virtual characters in arbitrary three-dimensional models or scenarios. Several steps are required when we need simulate the human presence (by synthetic animated characters) in these circumstances, such as collision detection, path planning/finding, behavioural algorithms, dynamic rendering of geometry, amongst others. In this thesis, a transversal approach is presented to demonstrate and consolidate autonomous virtual crowd behaviours in realistic animation environments. The system is able to include a large number of characters dealing with arbitrarily complex 3D worlds, not requiring any prior knowledge of the geometry, and providing real-time navigation, autonomous, and really three-dimensional. Initially, a method for efficient and scalable conservative collision detection is presented, that is able to deal with large and complex 3D scenes with thousands of avatars, not requiring any prior knowledge of model. This method demonstrated to be a fast, efficient and scalable collision detection process between virtual agents and the 3D environment. Using an automatic data extraction and mapping process from the initial graphical model, it provides collisions detection and interaction between virtual agents, as well as virtual agents and the environment that encircles them. This method proved to be appropriate as a basis for further implementation of path planning/finding algorithms and other behaviours algorithms. For design projects, simulation and the study of crowd behaviour facilities in public places, it is however important to be able to predict heavily used routes or peak flows. The second approach presented, consists in decomposing the 3D scene in multi-level sub-divisions (for navigation in 3D environments such as indoor building) creating a system that can use this type of cataloguing as relevant information to planning and finding routes, according to the movements at the various levels of heights. At another level, the goal was testing the base of navigation, developing mechanisms for new and natural behaviour implementations associated with virtual characters navigation, dealing with some interaction variables, representing a more realistic react/interact behaviour. In summary, autonomous conditions systems, rules and properties were defined, that are capable to produce behaviours representative of human condition.
- Crawling PubMed with web agents for literature search and alerting servicesPublication . Carvalhal, Carlos; Deusdado, Sérgio; Deusdado, LeonelIn this paper we present ASAP - Automated Search with Agents in PubMed, a web-based service aiming to manage and automate scientific literature search in the PubMed database. The system allows the creation and management of web agents, parameterized thematically and functionally, that crawl the PubMed database autonomously and periodically, aiming to search and retrieve relevant results according the requirements provided by the user. The results, containing the publications list retrieved, are emailed to the agent owner on a weekly basis, during the activity period defined for the web agent. The ASAP service is devoted to help researchers, especially from the field of biomedicine and bioinformatics, in order to increase their productivity, and can be accessed at: http://esa.ipb.pt/~agentes.
- Ensino da língua gestual assistido por personagens 3D virtuaisPublication . Deusdado, LeonelThe Portuguese Sign Language (LGP) faces a low diffusion level, among the deaf as well as the hearing communities. The communication of a deaf person, to be effective, requires the knowledge of LGP, not only on the speaker’s side, but also from the listener’s. It is also essential that both speak the same sign language. Due to the shortage of information, or lack of availability of the language, it is common to see people of distinct regions, using different gestures for the same words. It is in this babylon that, in linguistic terms, the deaf people live nowadays. As communication is an essential factor to learning, it is fundamental to explore all the possible ways of taking the LGP to a large number of people. The presented work, focuses on the use of the new technologies in the diffusion and teaching of the sign language. Even thought there is an agreement on the need of human intervention in the teaching of a sign language, it is also true that there is no dispute in relation to the added value that the new technologies represent as support material in the teaching. In this dissertation, it is given special emphasis on the technologies that use images and/or models based in three-dimensional graphics to create virtual signers. A Língua Gestual Portuguesa (LGP) debate-se com um nível de divulgação demasiado baixo, tanto entre a comunidade surda como na comunidade ouvinte. A comunicação por parte de um surdo, para ser eficaz, envolve o conhecimento da LGP, não só da parte do emissor como também do receptor. É também fundamental que ambos falem a mesma língua gestual. Devido à falta de informação, ou falta de disponibilização da mesma, é frequente verificar-se que, na prática, pessoas de regiões distintas, utilizam gestos diferentes para as mesmas palavras, sem que cada um entenda a variação do seu vizinho. É nesta babilónia, em termos linguísticos, que os surdos actualmente vivem. Sendo a comunicação um factor crucial para a aprendizagem, torna-se fundamental explorar todas as formas possíveis para fazer chegar a LGP ao maior número de pessoas. O trabalho apresentado, debruça-se sobre a utilização das novas tecnologias para divulgação e ensino da língua gestual. Embora exista um consenso sobre a necessidade de intervenção humana no ensino de uma língua gestual, também é verdade que não há contestação em relação ao valor acrescentado que as novas tecnologias representam como material complementar desse ensino. Nesta tese é dado um especial ênfase às tecnologias que utilizam imagens sintetizadas e/ou modelos baseados em gráficos tridimensionais para produzir gestualistas virtuais.
- VR scenarios to treat mental healthPublication . Deusdado, Leonel; Freitas, Elisabete; Coelho, Carlos; Morgado, MateoSchizophrenia is characterized by delusions, hallucinations, anhedonia and apathy, and is a chronic mental illness, which still has no cure. It is diagnosed in three main groups, namely positive symptoms, negative symptoms, and cognitive symptoms, and affects the patient in major areas of life, such as work, interpersonal relationships, or self-care. The usual treatment is carried out with the help of antipsychotic med- ications, which mainly target the positive symptoms of the illness, but have little effect on the negative symptoms of schizophrenia. It is a disease that affects 1% of the population, and while it is not the most common of other mental disorders, it can be the most disabling. Virtual reality (VR) is increasingly used as a powerful auxiliary tool in rehabilitation. It al- lows an immersive audio-visual environment with high clinical relevance and robust validity, modernizing rehabilitation interventions, leading to improved motor function and biomechanical or diagnostic ability better than traditional methods used to treat patients under cognitive health. In this context, this paper addresses the design of virtual environments and computer simulations, providing the patient with an experience close to the real world, and allowing intensive repetition of essential tasks dur- ing the mental health rehabilitation process, with real-time feedback in a controlled and safe environment. Virtual reality (VR) is increasingly used as a powerful auxiliary tool in rehabilitation.
- Digital technologies for innovative mental health rehabilitationPublication . Lopes, Rui Pedro; Barroso, Bárbara; Deusdado, Leonel; Novo, André; Guimarães, Manuel; Teixeira, João Paulo; Leitão, PauloSchizophrenia is a chronic mental illness, characterized by the loss of the notion of reality, failing to distinguish it from the imaginary. It affects the patient in life’s major areas, such as work, interpersonal relationships, or self-care, and the usual treatment is performed with the help of anti- psychotic medication, which targets primarily the hallucinations, delirium, etc. Other symptoms, such as the decreased emotional expression or avolition, require a multidisciplinary approach, including psychopharmacology, cognitive training, and many forms of therapy. In this context, this paper addresses the use of digital technologies to design and develop innovative rehabilitation techniques, particularly focusing on mental health rehabilitation, and contributing for the promotion of well-being and health from a holistic perspective. In this context, serious games and virtual reality allows for creation of immersive environments that contribute to a more effective and lasting recovery, with improvements in terms of quality of life. The use of machine learning techniques will allow the real-time analysis of the data collected during the execution of the rehabilitation procedures, as well as enable their dynamic and automatic adaptation according to the profile and performance of the patients, by increasing or reducing the exercises’ difficulty. It relies on the acquisition of biometric and physiological signals, such as voice, heart rate, and game performance, to estimate the stress level, thus adapting the difficulty of the experience to the skills of the patient. The system described in this paper is currently in development, in collaboration with a health unit, and is an engineering effort that combines hardware and software to develop a rehabilitation tool for schizophrenic patients. A clinical trial is also planned for assessing the effectiveness of the system among negative symptoms in schizophrenia patients.
- Abecedário 3DPublication . Deusdado, LeonelO artigo apresentado debruça-se sobre a utilização das novas tecnologias para divulgação e ensino da língua gestual. Embora exista um consenso sobre a necessidade de intervenção humana no ensino de uma língua gestual, também é verdade que não há contestação em relação ao valor acrescentado que as novas tecnologias representam como material complementar desse ensino. É dado um especial ênfase às tecnologias que utilizam imagens sintetizadas e/ou modelos baseados em gráficos tridimensionais para produzir e disponibilizar na Web um abecedário 3D em Língua Gestual Portuguesa.
- Personagens virtuais no ensino da língua gestual portuguesaPublication . Deusdado, Leonel; Fernandes, António RamiresThe Portuguese Sign Languages (LGP) faces a low diffusion level, amongthe deaf as well as the hearing communities. The communication of deaf persons, to be effective, requires the knowledge of LGP, not only on the speaker´s side, but also from the listener´s. This paper focuses on the use of the new technologies in the diffusion and teaching of the sign language, it is also true that there is no dispute in relation to the added value that the new technologies represent as support material in the teaching. We give special emphasis on the technologies that use images and/or models based in three-dimensional graphics to create virtual signers.
- Sistema Web de apoio à gestão laboratorialPublication . Deusdado, Leonel; Teixeira, VitorEm laboratórios de ponta, onde os equipamentos se tornam bastante dispendiosos, todos os cuidados de utilização e gestão devem ser tomados. Além disso, dada a sua complexidade, sem formação não é possível a qualquer pessoa utilizar esse equipamento. Assim, e com vista a melhorar a gestão, bem como estudar as necessidades de formação, um eficiente conhecimento e controlo das actividades no laboratório tem que ser efectuada. Neste artigo, apresenta-se a arquitectura de Hardware/Software, sistema de informação e consequente aplicação Web na gestão do Laboratório de Sistemas de Informação e Multimédia (LABSIM) situado na Escola Superior de Tecnologia e Gestão do Instituto Politécnico de Bragança. Desenvolveu-se uma arquitectura que facilita o acesso aos laboratórios e equipamento informático, dos alunos, docentes e investigadores, eliminando as barreiras temporais, geográficas e os constrangimentos de acesso físico, que um laboratório convencional impõe.
- ASAP: an automated system for scientific literature search in pubmed using web agentesPublication . Carvalhal, Carlos; Deusdado, Sérgio; Deusdado, LeonelIn this paper we present ASAP - Automated Search with Agents in PubMed, a web-based service aiming to manage and automate scientific literature search in the PubMed database. The system allows the creation and management of web agents, specifically parameterized thematically and functionally, that automatically and periodically crawl the PubMed database, oriented to search and retrieve relevant results according the requirements provided by the user. The results, containing the publications list retrieved, are emailed to the agent owner weekly during the activity period programmed for the web agent. The ASAP service is devoted to help researchers, especially from the field of biomedicine and bioinformatics, in order to increase their productivity, and can be accessed at: http://esa.ipb.pt/~agentes.
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