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Title: Selective Rendering for High-Fidelity Graphics for 3D Maps on Mobile Devices
Authors: Bessa, Maximino Esteves Correia
Advisor: Chalmers, Alan
Cruz, José Bulas
Keywords: Turismo –- Estratégias --M arketing
Turismo –- Dispositivos móveis -- Mapas
Issue Date: 2007
Abstract: Um mapa apresenta-se como uma ferramenta de grande utilidade no que respeita á exploração de ambientes desconhecidos. A indústria turística está actualmente a explorar as potencialidades que advêm da proliferação de dispositivos móveis, tais como PDAs e telemóveis, através de novas estratégias de apresentação, no sentido de maximizar a promoção do turismo de uma determinada região. Os mapas clássicos são auxiliares de navegação capazes de fornecer uma representação abstracta do nosso mundo, mas apresentam graves limitação de utilização se formos incapazes de determinar o local onde nos encontramos no mapa (como por exemplo, devido á ausência de pistas como as placas com o nome das ruas). Por outro lado, o uso de modelos 3D em dispositivos móveis assegura-se como uma potencial fonte de informação relevante, bem como uma ferramenta eficaz para tarefas de localização navegação rápida e exploração de ambientes desconhecidos. A percepção que temos do ambiente que nos rodeia depende da tarefa que estamos a executar num determinado momento. Deste modo, se estivermos a conduzir um automóvel, vamos prestar atenção a objectos, tais como a estrada e outros veículos que são visualmente importantes para esta tarefa. O mesmo acontece quando exploramos novos ambientes. Porém, a evolução a nível da criação de mapas 3D de alta-fidelidade para dispositivos móveis, para auxílio na navegação em ambientes desconhecidos, não tem ainda em conta a influência da corrente tarefa no modo como procuramos a informação na imagem. Acrescente-se ainda o facto de a produção de mapas 3D de alta-fidelidade ser computacionalmente exigente, o que fortemente dificulta a geração de mapas de alta-qualidade a taxas interactivas. Na presente tese investigámos as possibilidades de dotar dispositivos móveis com um ambiente 3D de alta-qualidade perceptual, tirando partido das limitações identificadas no Sistema Visual Humano. A linha de investigação seguida pretendeu identificar qual a informação visual importante (características-chave), que é utilizada pelos sujeitos sempre que pretendam localizar o sítio onde se encontram. Propomos uma nova abordagem, baseada em técnicas de processamento selectivo (selective rendering), processando as características-chave em alta-qualidade, enquanto que as restantes partes da imagem podem ser processadas em baixa qualidade, a um custo computacional comparativamente mais baixo. Assim, concentramos os esforços computacionais onde eles são mais necessários. Para corroborar a nossa tese, investigámos de que forma a qualidade das imagens apresentadas afecta a percepção e influência o desempenho dos sujeitos, quando estes executam uma determinada tarefa de navegação. Estudámos, ainda, a influência de diferenças nas condições de iluminação entre o ambiente e a imagem criada (hora diurna, hora nocturna), assim como a forma como influenciam o desempenho dos sujeitos.
A map can be of great assistance when exploring unfamiliar environments. With the proliferation of mobile devices, such as PDAs and even mobile phones, the tourism industry is currently exploring the potential of new presentation strategies that will maximize the promotional appeal of tourism in a given region. Thus, while classic maps can provide a ¯ne abstract representation of our world, and a simple, as well as, efficient way to navigate in that world, they are of little use when we are unable to determine where we are standing on the map (e.g. due to the absence of cues, such as road signs). On the other hand, mobile devices are potential sources of relevant information, and a great help in the tasks of locating ourselves, navigating rapidly around an unfamiliar environment and exploring it interactively, by the use of appropriate 3D models. The perception we get from our surroundings depends on the task we are currently performing. Hence, if we are driving a car, we will pay attention to the objects, such as the road, road signs, other vehicles, etc, that are visually important to the task at hand. The same is true when we explore new environments. However, the creation of high-fidelity 3D maps on mobile devices to aid environment navigation has been advancing without taking into account this task dependence. Moreover, the creation of high-fidelity 3D maps is computation- ally very expensive, making it hard to achieve high-fidelity rendering of the maps at interactive rates. In this thesis we have investigated how existing mobile devices could be provided with a perceptually high quality 3D virtual environment, by exploiting identified limitations of the Human Visual System. We worked in the line of identifying important visual information (key features), that are commonly used by users when they are trying to get their bearings, within an unfamiliar environment. With this in mind, we propose a new strategy based on the idea that key features should be rendered in higher quality, while the remaining parts can be rendered in low quality, at a lower computational cost without the viewer being aware of this quality difference. Our analysis has shown that this can be achieved by employing Selective Rendering techniques and, thus, concentrating the computational efforts where they are most needed. To support our thesis, we have researched how the quality of the presented images affects perception and influences the subjects' performance, when she/he is undertaking a navigational task. Additionally, we studied the influence of the difference in the lighting conditions, between the environment and the rendered scene (day-time, night-time).
Description: Tese de Doutoramento em Engenharia, apresentada à Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro
URI: http://hdl.handle.net/10348/94
Document Type: Doctoral Thesis
Appears in Collections:OLD - Teses de Doutoramento

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