Virtual Reality Tennis Trainer

This research project focuses on 3D motion analysis and motion learning methodologies. We design novel methods for automated analysis of human motion by machine learning. These methods can be applicable in real training scenario or in VR training setup. The results of our motion analysis can help players better understand the errors in their motion and lead to improvement of motion performance. Our motion analysis methods are based on professional knowledge from tennis experts from our partner company VR Motion Learning GmbH & Co KG. We use numerous motion features, including rotations, positions, velocities and others, to analyze the motion.

Our goal is to use virtual reality as scenario for learning correct tennis technique that will be applicable in real tennis game. For this purpose, we plan to join our motion analysis with error visualization techniques in 3D and with novel motion learning methodologies. These methodologies may lead to learning correct sport technique, improvement of performance and prevention of injuries.

Virtual Architect

In this project we developed novel methods for automated geometry creation from the floorplan of a building and automatic interior design by furniture and material placement. Moreover, we investigated methods for immersive VR exploration and intuitive interaction. The methods investigated in this project enable the automated generation of VR walkthroughs from the floorplan of a building with minimal user intervention within only a few minutes. Additionally, the developed methods enable a reconfiguration of interior design in real-time. We implemented our methods in Unreal Engine 4 which enables the generated virtual walkthroughs to feature high-quality rendering, dynamic lighting (for variable daytime simulation), real walking, and advanced interaction to provide immersive and outstanding user experience. This project also addresses open topics in state-of-the-art virtual exploration and interaction with generated 3D environments.

Interaktívne Globálne Osvetlenie v Zmiešanej Realite

Táto PhD práca prezentuje nové fyzikálne založené renderovacie a kompozičné algoritmy pre zmiešanú realitu. Navrhnuté algoritmy počítajú dve riešenia globálneho osvetlenia, potrebné pre rendering v zmiešanej realite, v jednom kroku pomocou nového jednokrokového diferenciálneho renderingu. Prezentované algoritmy sú založené na GPU ray tracingu, ktorý poskytuje vysokú kvalitu výsledného obrazu. Vytvorený renderovací systém simuluje rôzne vizuálne efekty vrátane hĺbky ostrosti, tieňov, spekulárneho a difúzneho globálneho osvetlenia, reflekcií a refrakcií. Prácu je možné stiahnuť v PDF

Differential Irradiance Caching

Realistická syntéza videa s počítačovo generovaným obsahom predstavuje dôležitý cieľ v oblasti počítačovej grafiky. Časovo náročný výpočet globálneho prenosu svetla v scéne je potrebný pre dosiahnutie vysokej kvality.

V tomto výskume predstavujeme nový efektívny algoritmus, Differential Irradiance Caching, pre výpočet prenosu svetla medzi reálnymi a virtuálnymi objektmi. Prestavená metóda generuje syntetický obraz vo vysokej kvalite v interaktívnom čase a umožňuje použitie dynamickej geometrie, materiálov, osvetlenia a pohybu kamery.

Realistická simulácia spekulárneho osvetlenia v AR

V tejto práci bol vytvorený systém pre renderovanie a kompozíciu v zmiešanej realite. Výskum je zameraný na štúdium renderovacích  techník založených na ray-tracingu, ktoré sú aplikované do prostredia zmiešanej reality s cieľom dosiahnuť vysokú vizuálnu kvalitu a vizuálnu koherenciu medzi reálnymi a virtuálnymi objektmi a súčasne zachovať systém interaktívny. Demonštrujeme tu niekoľko realistických a fyzikálne korektných efektov, ktoré doteraz neboli prezentované v oblasti zmiešanej reality. Svoju koncentráciu zameriavame na spekulárne efekty globálnej iluminácie, ako sú napríklad kaustiky, refrakcia, reflekcia a tiež pridávame efekty ako simulácia hĺbky ostrosti, antialiasing.

Differential Progressive Path Tracing

V tomto výskume predstavujeme novú metódu na previzualizáciu a osvetľovanie vo vysokej kvalite a v reálnom čase. Fyzikálne založený algoritmus Path Tracing je použitý v kontexte zmiešanej reality na zobrazenie náhľadu renderingu. Zároveň predstavujeme diferenciálnu verziu progresívneho path tracingu, ktorá umožňuje výpočet dvoch riešení globálnej iluminácie potrebných pre zmiešanú realitu.

V tejto práci sme vytvorili framework na previzualizáciu v reálnom čase, ktorý renderuje obrázok s nízkym počtom vzoriek počas interakcie a umožňuje progresívne zvýšiť kvalitu obrazu ak je to potrebné.

Fyzikálne korektná hĺbka ostrosti v zmiešanej realite

V tejto výskumnej práci je predstavená nová metóda pre rendering a kompozíciu videa v zmiešanej realite. Cieľom výskumu je výpočet fyzikálne korektného výsledku rozostrenia hĺbkou ostrosti spôsobeného optickým systémom s konečne veľkou clonou. Pre správnu simuláciu prenosu svetla v scéne je použitý ray-tracing, ktorý je kombinovaný s technikou differential rendering v jednom kroku pre vytvorenie finálnej kompozície reálneho videa s virtuálnymi objektmi.

Rendering prebieha na GPU, preto je možné dosiahnuť interaktívnu rýchlosť pri zachovaní vysokej kvality. Predstavená metóda vykonáva všetky potrebné výpočty priamo za behu a nepotrebuje preprocesing.

Automatická rekonštrukcia 3D modelu hlavy

3D Head Modeling System je program pre automatickú tvorbu 3D modelu ľudskej hlavy z fotografií spredu a z profilu. Po načítaní vstupných obrázkov je v nich automaticky detegovaná tvár a jej prvky. Používateľ môže výsledok tejto detekcie upraviť pre dosiahnutie lepšieho výsledku. Nakoniec je zo vstupných obrázkov zrekonštruovaný 3D model ľudskej hlavy.

Vytvoriť 3D model ľudskej hlavy je možné v troch základných krokoch. Zrekonštruovaný model môže byť exportovaný do formátu Collada pre použitie v ďalších aplikáciách.

Collada Engine

Collada Engine je balík knižníc pre načítavanie a renderovanie 3D digitálneho obsahu uloženého v súboroch Collada. Knižnice sú napísané v jazyku C++ a môžu byť použité v prostredí Borland Developer Studio. Collada Engine obsahuje podporu pre načítavanie a používanie textúr, pre prácu s glsl shader language a pre ľahkú integráciu s OpenGL. Knižnice môžu byť stiahnuté z tejto linky, alebo z webstránky projektu

Knižnice potrebujú pre načítavanie obsahu a správnu činnosť komponent TXMLDocument v prostredí Borland Developer Studio.

Najnovšie obrázky