Um modelo para suporte automatizado ao reconhecimento, extração, personalização e reconstrução de gráficos estáticos

Data charts are widely used in our daily lives, being present in regular media, such as newspapers, magazines, web pages, books, and many others. A well constructed data chart leads to an intuitive understanding of its underlying data and in the same way, when data charts have wrong design choices, a redesign of these representations might be needed. However, in most cases, these charts are shown as a static image, which means that the original data are not usually available. Therefore, automatic methods could be applied to extract the underlying data from the chart images to allow these changes. The task of recognizing charts and extracting data from them is complex, largely due to the variety of chart types and their visual characteristics. Computer Vision techniques for image classification and object detection are widely used for the problem of recognizing charts, but only in images without any disturbance. Other features in real-world images that can make this task difficult are not present in most literature works, like photo distortions, noise, alignment, etc. Two computer vision techniques that can assist this task and have been little explored in this context are perspective detection and correction. These methods transform a distorted and noisy chart in a clear chart, with its type ready for data extraction or other uses. The task of reconstructing data is straightforward, as long the data is available the visualization can be reconstructed, but the scenario of reconstructing it on the same context is complex. Using a Visualization Grammar for this scenario is a key component, as these grammars usually have extensions for interaction, chart layers, and multiple views without requiring extra development effort. This work presents a model for automated support for custom recognition, and reconstruction of charts in images. The model automatically performs the process steps, such as reverse engineering, turning a static chart back into its data table for later reconstruction, while allowing the user to make modifications in case of uncertainties. This work also features a model-based architecture along with prototypes for various use cases. Validation is performed step by step, with methods inspired by the literature. This work features three use cases providing proof of concept and validation of the model. The first use case features usage of chart recognition methods focused on documents in the real-world, the second use case focus on vocalization of charts, using a visualization grammar to reconstruct a chart in audio format, and the third use case presents an Augmented Reality application that recognizes and reconstructs charts in the same context (a piece of paper) overlaying the new chart and interaction widgets. The results showed that with slight changes, chart recognition and reconstruction methods are now ready for real-world charts, when taking time, accuracy and precision into consideration.Os gráficos de dados são amplamente utilizados na nossa vida diária, estando presentes nos meios de comunicação regulares, tais como jornais, revistas, páginas web, livros, e muitos outros. Um gráfico bem construído leva a uma compreensão intuitiva dos seus dados inerentes e da mesma forma, quando os gráficos de dados têm escolhas de conceção erradas, poderá ser necessário um redesenho destas representações. Contudo, na maioria dos casos, estes gráficos são mostrados como uma imagem estática, o que significa que os dados originais não estão normalmente disponíveis. Portanto, poderiam ser aplicados métodos automáticos para extrair os dados inerentes das imagens dos gráficos, a fim de permitir estas alterações. A tarefa de reconhecer os gráficos e extrair dados dos mesmos é complexa, em grande parte devido à variedade de tipos de gráficos e às suas características visuais. As técnicas de Visão Computacional para classificação de imagens e deteção de objetos são amplamente utilizadas para o problema de reconhecimento de gráficos, mas apenas em imagens sem qualquer ruído. Outras características das imagens do mundo real que podem dificultar esta tarefa não estão presentes na maioria das obras literárias, como distorções fotográficas, ruído, alinhamento, etc. Duas técnicas de visão computacional que podem ajudar nesta tarefa e que têm sido pouco exploradas neste contexto são a deteção e correção da perspetiva. Estes métodos transformam um gráfico distorcido e ruidoso em um gráfico limpo, com o seu tipo pronto para extração de dados ou outras utilizações. A tarefa de reconstrução de dados é simples, desde que os dados estejam disponíveis a visualização pode ser reconstruída, mas o cenário de reconstrução no mesmo contexto é complexo. A utilização de uma Gramática de Visualização para este cenário é um componente chave, uma vez que estas gramáticas têm normalmente extensões para interação, camadas de gráficos, e visões múltiplas sem exigir um esforço extra de desenvolvimento. Este trabalho apresenta um modelo de suporte automatizado para o reconhecimento personalizado, e reconstrução de gráficos em imagens estáticas. O modelo executa automaticamente as etapas do processo, tais como engenharia inversa, transformando um gráfico estático novamente na sua tabela de dados para posterior reconstrução, ao mesmo tempo que permite ao utilizador fazer modificações em caso de incertezas. Este trabalho também apresenta uma arquitetura baseada em modelos, juntamente com protótipos para vários casos de utilização. A validação é efetuada passo a passo, com métodos inspirados na literatura. Este trabalho apresenta três casos de uso, fornecendo prova de conceito e validação do modelo. O primeiro caso de uso apresenta a utilização de métodos de reconhecimento de gráficos focando em documentos no mundo real, o segundo caso de uso centra-se na vocalização de gráficos, utilizando uma gramática de visualização para reconstruir um gráfico em formato áudio, e o terceiro caso de uso apresenta uma aplicação de Realidade Aumentada que reconhece e reconstrói gráficos no mesmo contexto (um pedaço de papel) sobrepondo os novos gráficos e widgets de interação. Os resultados mostraram que com pequenas alterações, os métodos de reconhecimento e reconstrução dos gráficos estão agora prontos para os gráficos do mundo real, tendo em consideração o tempo, a acurácia e a precisão.Programa Doutoral em Engenharia Informátic

Android Augmented Reality Applications in Extensible, Flexible, and Adaptable Architecture

This work aims to present an architecture for Android Mobile Augmented Reality (MAR) applications which has to be extensible, flexible and adaptable. Extensible to allow the addition of new functionalities in the application; flexible to allow the change of content/data generating custom applications; and adaptable to the many mobile devices screen sizes. For this reason, we considered an architecture based on the MVC pattern adapted to the context of Android mobile platform, in this adaptation the business logic get out the controller layer and reaches the view layer, in so doing, the controller layer becomes responsible only for managing the request between the model and view layers, ensuring the application modularization. Also, the Fragments user interface pattern was utilized, aiming to a better adaptation to the many mobile devices screen sizes. Furthermore, we applied the Remote Proxy design pattern, for abstraction of data source (local or remote), and the Facade design pattern to facilitate the use of queries and filters in data. Finally, we present usage scenarios with different data and screen size devices to validate the proposed architecture

ATLANTIC EPIPHYTES: a data set of vascular and non-vascular epiphyte plants and lichens from the Atlantic Forest

Epiphytes are hyper-diverse and one of the frequently undervalued life forms in plant surveys and biodiversity inventories. Epiphytes of the Atlantic Forest, one of the most endangered ecosystems in the world, have high endemism and radiated recently in the Pliocene. We aimed to (1) compile an extensive Atlantic Forest data set on vascular, non-vascular plants (including hemiepiphytes), and lichen epiphyte species occurrence and abundance; (2) describe the epiphyte distribution in the Atlantic Forest, in order to indicate future sampling efforts. Our work presents the first epiphyte data set with information on abundance and occurrence of epiphyte phorophyte species. All data compiled here come from three main sources provided by the authors: published sources (comprising peer-reviewed articles, books, and theses), unpublished data, and herbarium data. We compiled a data set composed of 2,095 species, from 89,270 holo/hemiepiphyte records, in the Atlantic Forest of Brazil, Argentina, Paraguay, and Uruguay, recorded from 1824 to early 2018. Most of the records were from qualitative data (occurrence only, 88%), well distributed throughout the Atlantic Forest. For quantitative records, the most common sampling method was individual trees (71%), followed by plot sampling (19%), and transect sampling (10%). Angiosperms (81%) were the most frequently registered group, and Bromeliaceae and Orchidaceae were the families with the greatest number of records (27,272 and 21,945, respectively). Ferns and Lycophytes presented fewer records than Angiosperms, and Polypodiaceae were the most recorded family, and more concentrated in the Southern and Southeastern regions. Data on non-vascular plants and lichens were scarce, with a few disjunct records concentrated in the Northeastern region of the Atlantic Forest. For all non-vascular plant records, Lejeuneaceae, a family of liverworts, was the most recorded family. We hope that our effort to organize scattered epiphyte data help advance the knowledge of epiphyte ecology, as well as our understanding of macroecological and biogeographical patterns in the Atlantic Forest. No copyright restrictions are associated with the data set. Please cite this Ecology Data Paper if the data are used in publication and teaching events. © 2019 The Authors. Ecology © 2019 The Ecological Society of Americ