Multi-modal digital documentation and visualization of the unesco painted churches in troodos (cyprus)

In 1985, the World Heritage Committee inscribed the site “Painted Churches in the Troodos Region” of the Republic of Cyprus on the UNESCO World Heritage List. The latter included nine Byzantine and Post Byzantine Churches to which a tenth church was added in 2001. In the framework of the IH-AT project, all the churches and the premises in their proximities were analysed using a wide array of non-destructive digital methodologies coupled with more traditional art-historical studies. Image- and Range-based techniques were used to document all the morphological features of the buildings with the final goal of understanding their humble architecture. Additionally, a Ground Penetrating Radar (GPR) was performed to investigate the presence of buried structures that, according to historical sources, were once surrounding the religious sites. For the exploitation and visualization of the extensive database by the scientific community and the public at large, a web portal comprised of reliable and efficient technology-ready tools have been developed. The proposed methodology was implemented to provide new insights on the churches’ architectural features; confirm the presence or absence of buried remains of archaeological interest; and help heritage professionals, with lack or minimal programming skills, to customize online visualizations of 3D interactive models

Real time city visualization

The visualization of cities in real time has a lot of potential applications, from urban and emergency planning, to driving simulators and entertainment. The massive amount of data and the computational requirements needed to render an entire city in detail are the reason why a lot of techniques have been proposed in this eld. Procedural city generation, building simpli cation and visibility processing are some of the approaches used to solve a small subset of the problems that these applications need to face. Our work proposes a new city rendering algorithm that is a radically di erent approach to what has been done before in this eld. The proposed technique is based on a structuration of the city data in a regular grid which is traversed, at runtime, by a ray tracing algorithm that keeps track of visible parts of the scene. As a preprocess, a set of quads de ning the buildings of a city is transformed to the regular grid used by our algorithm. The rendering algorithm uses this data to generate a real time representation of the city minimizing the overdraw, a common problem in other techniques. This is done by means of a geometry shader to generate only the minimum number of fragments needed to render the city from a given position

Multiresolution Techniques for Real–Time Visualization of Urban Environments and Terrains

In recent times we are witnessing a steep increase in the availability of data coming from real–life environments. Nowadays, virtually everyone connected to the Internet may have instant access to a tremendous amount of data coming from satellite elevation maps, airborne time-of-flight scanners and digital cameras, street–level photographs and even cadastral maps. As for other, more traditional types of media such as pictures and videos, users of digital exploration softwares expect commodity hardware to exhibit good performance for interactive purposes, regardless of the dataset size. In this thesis we propose novel solutions to the problem of rendering large terrain and urban models on commodity platforms, both for local and remote exploration. Our solutions build on the concept of multiresolution representation, where alternative representations of the same data with different accuracy are used to selectively distribute the computational power, and consequently the visual accuracy, where it is more needed on the base of the user’s point of view. In particular, we will introduce an efficient multiresolution data compression technique for planar and spherical surfaces applied to terrain datasets which is able to handle huge amount of information at a planetary scale. We will also describe a novel data structure for compact storage and rendering of urban entities such as buildings to allow real–time exploration of cityscapes from a remote online repository. Moreover, we will show how recent technologies can be exploited to transparently integrate virtual exploration and general computer graphics techniques with web applications

Metodología para la generación automática de entornos virtuales en simuladores de conducción terrestre

Está Tesis refleja los trabajos de investigación que tienen como resultado el desarrollo de una metodología cuyo objetivo es la automatización optimizada en la generación de grandes entornos virtuales destinados a simulaciones de conducción terrestre guiada, es decir, sobre trayectorias predefinidas, bajo PC. En ella se aborda el ciclo completo de generación de un entorno virtual, aportando soluciones optimizadas en cada una de las fases. Para definir estas soluciones, se ha llevado a cabo un estudio en profundidad de las características y requisitos exigidos a este tipo de representaciones virtuales así como de las posibles vías resolutivas, concluyéndose con el establecimiento de tres fases constructivas. La primera fase es la del análisis perceptivo visual. La presente Tesis, tras sintetizar las características que definen a este tipo de entornos así como sus condiciones perceptivas, propone una metodología constructiva que saca el máximo partido de las mismas de una manera hasta ahora no considerada: la creación del entorno mediante el ensamblaje y repetición (instanciación) de un número finito de patrones repetitivos o módulos. Son múltiples las ventajas aportadas por este sistema modular de instanciación: disminución de las labores de modelado, reducción drástica de la memoria de almacenamiento requerida y de los tiempos de carga, facilitación de las tareas de creación y edición de los escenarios. La segunda fase es la generación geométrica y topológica del entorno. El elevado volumen y heterogeneidad de la información a manejar hace necesario el desarrollo de métodos que automaticen el procesamiento de la misma. La presente Tesis desarrolla un sistema consistente en varios criterios de organización, corrección y almacenamiento de la información de partida. Dicho sistema permite por un lado la construcción fácilmente escalable y editable de entornos que cumplan las normativas circulatorias vigentes y por otro lado garantiza un óptimo flujo de la información entre los diversos subsistemas integrantes de la simulación. Flujo que ha sido plasmado en la elaboración de diversos protocolos de comunicación. La tercera fase es la del posicionamiento 3D de la base de datos visual, su jerarquización y optimización escénica. En esta fase, la presente Tesis ha desarrollado una serie de Algoritmos de Posicionamiento modular que garantizan el correcto acoplamiento de los módulos a lo largo de una serie de líneas directrices. Dichas líneas son creadas a partir de la definición de las trayectorias circulatorias, lo que ha permitido a su vez, la definición por parte de esta Tesis de un sistema de niveles de detalle discretos pseudo-variantes con el punto de vista, que permite optimizar la carga geométrica del escenario, mediante la definición en tiempo de precarga de los posibles niveles de detalle de cada módulo en función de su distancia transversal a la trayectoria. Por otro lado, con el fin de potenciar las ventajas de este sistema de instanciación esta Tesis propone el empleo de una serie de shaders que deforman los módulos en tiempo real, lo que permite disminuir el número de módulos necesarios en tiempo de precarga y aumenta la versatilidad constructiva y realismo de los escenarios. Finalmente, esta Tesis organiza todo el escenario en un grafo de la escena (scene graph) que busca minimizar el recorrido del mismo con el fin de maximizar las velocidades de refresco y facilitar las labores de edición de los escenarios. En este punto, la construcción modular del entorno es fundamental para alcanzar dichos objetivos. Todos los planteamientos teóricos expuestos en esta Tesis se han materializado en las correspondientes aplicaciones informáticas que se han validado como herramientas de desarrollo en la creación de grandes entornos virtuales de simuladores actualmente en funcionamiento, como los de Metro de Madrid de las series 7000, 8000, 3000, 9000 y Citadis y en otros experimentales donde también se han implementado los criterios y resultados perceptivos que optimizan estos simuladores